مستخدم:نعمت فارس/ملعب
حركية التفاعل في تدفق أسرع من الصوت (بالإنجليزية: Reaction kinetics in uniform supersonic flow) (بالفرنسية: Cinétique de Réaction en Ecoulement Supersonique Uniforme, CRESU) هي تجربة تتحقق في التفاعلات الكيميائية التي تحدث عند درجات حرارة منخفضة للغاية.[1][2][3]
تتضمن هذه التقنية توسيع غاز أو خليط من الغازات عبر فوهة دي لافال (de laval nozzle) من خزان عالي الضغط إلى غرفة مفرغة. أثناء توسعها، تقوم الفوهة بمحاذاة الغاز في حزمة أسرع من الصوت تكون خالية من الاصطدام بشكل أساسي ولها درجة حرارة في مركز إطار الكتلة، يمكن أن تكون أقل بكثير من غاز الخزان. كل فوهة تنتج درجة حرارة مميزة. بهذه الطريقة، يمكن تحقيق أي درجة حرارة بين درجة حرارة الغرفة وحوالي 10K.
الجهاز[عدل]
يوجد عدد قليل نسبيًا من أجهزة CRESU[4] لسبب بسيط وهو أن متطلبات إنتاج الغاز والضخ ضخمة، مما يجعلها مكلفة للتشغيل. اثنان من المراكز الرائدة هما جامعة رين (فرنسا) وجامعة برمنغهام (المملكة المتحدة). كان التطوير الأحدث هو نسخة نابضة من أجهزة CRESU،[5] والتي تتطلب غازًا أقل بكثير وبالتالي مضخات أصغر.
حركية[عدل]
معظم الأنواع لديها ضغط بخار ضئيل عند درجات الحرارة المنخفضة وهذا يعني أنها تتكثف بسرعة على جوانب الجهاز. بشكل أساسي، توفر تقنية CRESU "أنبوب تدفق بدون جدار"، والذي يسمح بفحص حركية تفاعلات الطور الغازي عند درجات حرارة أقل بكثير مما هو ممكن.
يمكن بعد ذلك إجراء تجارب الخواص الحركية الكيميائية بطريقة مسبار المضخة باستخدام الليزر لبدء التفاعل (على سبيل المثال عن طريق تحضير أحد الكواشف عن طريق التحلل الضوئي لمنتج)، متبوعًا بملاحظة نفس النوع (على سبيل المثال عن طريق الفلورية المستحثة بالليزر) بعد تأخير زمني معروف. يتم التقاط إشارة الفلوريسنس بواسطة مضاعف ضوئي مسافة معروفة باتجاه مجرى فوهة دي لافال. يمكن تغيير التأخير الزمني إلى الحد الأقصى المقابل لوقت التدفق عبر تلك المسافة المعروفة. من خلال دراسة مدى سرعة اختفاء أنواع الكاشف في وجود تركيزات مختلفة من أنواع الكاشف المشترك (المستقر عادةً)، يمكن تحديد ثابت معدل التفاعل عند درجة الحرارة المنخفضة لتدفق CRESU.
لا تحتوي التفاعلات التي تمت دراستها بواسطة تقنية CRESU عادةً على حاجز طاقة تنشيط كبير. في حالة التفاعلات المحايدة (على سبيل المثال، لا تتضمن أي أنواع مشحونة أو أيونات)، فإن هذا النوع من التفاعلات الخالية من العوائق عادةً ما يتضمن أنواعًا من الجذور الحرة مثل الأكسجين الجزيئي (O2)، وجذر السيانيد (CN) أو جذور الهيدروكسيل (OH). عادةً ما تكون القوة الدافعة النشطة لهذه التفاعلات عبارة عن إمكانات جزيئية طويلة المدى جذابة.
تم استخدام تجارب CRESU لإظهار الانحرافات عن حركية أرهنيوس عند درجات الحرارة المنخفضة: مع انخفاض درجة الحرارة، يزداد ثابت معدل التفاعل. ويمكنهم تفسير سبب انتشار الكيمياء في الوسط بين النجوم، حيث تم اكتشاف العديد من الأنواع المتعددة الذرات (عن طريق علم الفلك الراديوي).
انظر أيضاً[عدل]
مراجع[عدل]
- ^ Sims، Ian R.؛ Smith، Ian W. M. (أكتوبر 1995). "Gas-Phase Reactions and Energy Transfer at Very Low Temperatures". Annual Review of Physical Chemistry. ج. 46 ع. 1: 109–138. Bibcode:1995ARPC...46..109S. DOI:10.1146/annurev.pc.46.100195.000545. PMID:24329120.
- ^ Smith، Ian W. M. (28 أبريل 2006). "Reactions at Very Low Temperatures: Gas Kinetics at a New Frontier". Angewandte Chemie International Edition. ج. 45 ع. 18: 2842–2861. DOI:10.1002/anie.200502747. PMID:16628767.
- ^ Smith، Ian W. M.؛ Rowe، Bertrand R. (2000). "Reaction Kinetics at Very Low Temperatures: Laboratory Studies and Interstellar Chemistry". Accounts of Chemical Research. ج. 33 ع. 5: 261–268. DOI:10.1021/ar990099i. ISSN:0001-4842.
- ^ Potapov، Alexey؛ Canosa، André؛ Jiménez، Elena؛ Rowe، Bertrand (2017). "Uniform Supersonic Chemical Reactors: 30 Years of Astrochemical History and Future Challenges". Angewandte Chemie International Edition. ج. 56 ع. 30: 8618–8640. DOI:10.1002/anie.201611240. PMID:28608975.
- ^ Speck، Thomas؛ Mostefaoui، Toufik I.؛ Travers، Daniel؛ Rowe، Bertrand R. (يوليو 2001). "Pulsed injection of ions into the CRESU experiment". International Journal of Mass Spectrometry. ج. 208 ع. 1–3: 73–80. Bibcode:2001IJMSp.208...73S. DOI:10.1016/S1387-3806(01)00383-9.