Strahlungschemie

Chemische Strahlungsreaktionen

In detaillierteren Diskussionen über den Mechanismus chemischer Strahlungsreaktionen werden die Rollen von Anregung und Ionisation betrachtet. Informationen über ersteres sind aus den umfangreichen Daten der Photochemie verfügbar; Häufig führt der anfängliche Anregungsprozess zu keinem signifikanten chemischen Effekt. Im Gegensatz dazu kann die Ionisierung zu einer Vielzahl chemischer Veränderungen führen, an denen das positive Ion, das austretende Elektron und die angeregten Zustände beteiligt sind, die sich aus der Ladungsneutralisation ergeben, sowie (Eltern-) Positiv-Ionen-Fragmentierung und Ionen-Molekül-Reaktionen. Einige dieser Konsequenzen sind für einige Fälle zusammengefasst.

Verschiedene Fragmentierungskanäle aus demselben Elternion (z. B. dem Propanion C3H8+), wie  Chemische Gleichungen.konkurrieren, es sei denn, durch energetische Erwägungen ausgeschlossen. Da sich die Ionisationspotentiale verschiedener möglicher Fragmente stark unterscheiden können, kann nur bei einem von ihnen eine Ladungslokalisierung auftreten. Da andererseits die anfängliche Ionisation selten zum Grundzustand des positiven Ions führt, ist die Energie normalerweise ausreichend für den Bindungsbruch.

Ionen-Molekül-Reaktionen wie die zwischen einem Wasserion und einem Molekül,Chemische Gleichung. sind in der kondensierten Phase wichtiger, und die Fragmentierung ist in der Gasphase wichtiger. Das Elternion in flüssigem Wasser unterliegt fast immer einer Ionenmolekülreaktion, wie oben angegeben. Viele Ionen-Molekül-Reaktionen haben hohe Querschnitte. Dasselbe Ion kann je nach den Umständen einer Fragmentierung oder Ionenmolekülreaktion unterzogen werden. So erzeugt Methan (CH4), das durch energiereiche Gammastrahlung beaufschlagt wird, ein Elektron, symbolisiert durch die chemische Gleichung.kann durch Fragmentierung gefolgt werden, Chemische Gleichung.sowie eine Ionen-Molekül-Reaktion,Chemische Gleichung.

Das in einem anfänglichen Ionisationsprozess ausgestoßene Elektron kann andere Moleküle auf seinem Weg weiter ionisieren und anregen, wodurch andere chemische Umwandlungen verursacht werden. Darüber hinaus kann es durch dissoziative Bindung eigene chemische Veränderungen hervorrufen, wie in Tetrachlorkohlenstoff (CCl4) und Lachgas (N2O),  Chemische Gleichungen. und durch Bildung negativer Ionen entweder permanenter oder virtueller (d. H. Sehr kurzlebiger) Natur. Viele der in einem Dissoziationsprozess erzeugten negativen Ionen sind chemisch reaktiv (H-, O- usw.) sowie. Virtuelle negative Ionen befinden sich fast immer in einem Hochschwingungszustand — dh sie sind vibrationsbedingt heiß.

Der wichtige Punkt, der aus dieser begrenzten Diskussion der primären physikalischen Effekte und ihrer Konsequenzen in der Strahlungschemie hervorgeht, ist, dass im Allgemeinen jeder dieser Effekte der Vorläufer vieler Ionisationen und Anregungen ist, deren Verteilung im Raum von der Energie des beteiligten Teilchens sowie von dem durchquerten System abhängt. Es gibt keinen einzigen resultierenden Primärprozess, der dem Ergebnis der Absorption eines einzelnen optischen Photons entspricht, und somit kein Analogon zum Konzept der Quantenausbeute in der Photochemie.

In der Strahlenchemie werden die Ausbeuten üblicherweise auf der rein empirischen Grundlage der Anzahl der erzeugten (oder zerstörten) Moleküle einer bestimmten Art pro 100 eV ‚Eingang einer bestimmten Strahlungsart angegeben. Bei der Radiolyse (strahlungsinduzierte Zersetzung) von Cyclohexan, beispielsweise durch Cobalt-60-Gammastrahlung oder durch Elektronen von etwa 2.000.000 eV Energie, wird die Gesamtausbeute an Wasserstoff pro 100 eV‘-Eingang häufig mit etwa 5,6 oder G (H2) ≃ 5,6 angegeben, wobei das Symbol G als „die 100-Elektronen-Volt-Ausbeute von“ gelesen wird.“ Manchmal wird ein kleines g verwendet, um die 100-Elektronenvolt-Ausbeute eines postulierten Zwischenprodukts zu bezeichnen, das nicht direkt durch Messung bestimmbar ist.

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