Радиолиз воды и водных растворов Первичные акты

Радиолиз воды и водных растворов

Первичные акты возбуждения и ионизации, производимые излучением, а также последующие реакции образовавшихся при этом частиц существенно различаются в конденсированной и газовой фазах. Газы: образуются положительные и отрицательные ионы, свободные электроны, атомы и свободные радикалы.

Жидкости 1)легче происходит дезактивация возбужденных молекул за счет столкновения их с соседними молекулами 2) возникшие свободные радикалы или ионы рекомбинируют из-за низкой Еакт или ее отсутствия

Первичные стадии радиолиза воды. Физическая стадия • электронные • процессы образуются Н 2 О** Н 2 О+, Н 2 О*+, вторичные электроны, электроны недовозбуждения. коллективное плазмонное возбуждение (за ~10 -16 с) локализуется с образованием ионов Н 2 О+.

Физико-химическая стадия • процессы с участием молекул, • • устанавливается тепловое равновесие происходят диссоциация возбужденных и сверхвозбужденных молекул, автоионизация сверхвозбужденных молекул и ионно-молекулярная реакция Н 2 О+ с Н 2 О. концу физико-химической стадии в воде существует e-aq , H, OH, H+aq, , O и H 2.

Радиационно-химический процесс в водных растворах является окислительновосстановительным. При облучении в воде образуются атомы Н (восстановительные частицы) и радикалы ОН (окислительные частицы).

• Химические эффекты в облученной воде и разбавленных водных растворах обусловлены образованием радикалов е-гидр, ОН, Н, Н 2 О 2, Н 3 О+.

На основании принципа сохранения заряда первичный выход G(H 3 O+) должен быть равен первичному выходу гидратированных электронов. Аналогично выходу окислительных частиц должен соответствовать эквивалентный выход восстановительных частиц:

ВЫХОД ПЕРЕКИСИ ВОДОРОДА ОН + Н 2 O 2 → Н 2 О + НO 2.

ВЫХОД ПЕРЕКИСИ ВОДОРОДА 2 G(H 2 O 2) – G(H 2)

ВЫХОД АТОМОВ ВОДОРОДА

РАДИОЛИЗ ВОДЫ И ВОДНЫХ РАСТВОРОВ Выход образующейся перекиси водорода Используя уравнение баланса, получаем Частица e-гидр ОН H Н 202 Н 2 O+ G 2, 7 0, 55 0, 45 0, 71 2, 7

Выходы промежуточных продуктов радиолиза чистой нейтральной воды при облучении коротковолновым рентгеновским, γ-излучением или быстрыми электронами Частица e-гидр ОН H Н 202 Н 2 O+ G 2, 7 0, 55 0, 45 0, 71 2, 7

Радиационную химию воды и разбавленных водных растворов можно свести, таким образом, к химии гидратированных электронов, радикалов гидроксила и атомов водорода.