Atmosphärische chemische Kinetik

Die Geschwindigkeiten und Temperaturabhängigkeiten atmosphärischer Reaktionen und Photolyseprozesse, die bestimmen, wie schnell Spurengase umgewandelt werden.

Definition

Atmosphärische chemische Kinetik ist die quantitative Untersuchung der Geschwindigkeiten von Gasphasen- und photolytischen Reaktionen, die die chemische Entwicklung der Atmosphäre steuern.

Scope

Umfasst den Formalismus von Reaktionsgeschwindigkeitskonstanten und den Arrhenius-Ausdruck, bimolekulare und termolekulare Reaktionen, die Druckabhängigkeit von Assoziationsreaktionen, die Berechnung der Photolyserate aus Querschnitten und Quantenausbeuten, die Labormessung kinetischer Parameter und die in atmosphärischen Modellen verwendeten evaluierten Datenbanken.

Core questions

• Wie hängen Reaktionsgeschwindigkeitskonstanten von Temperatur und Druck ab?
• Wie werden Photolysraten aus molekularen Querschnitten und Sonnenlicht berechnet?
• Wie werden kinetische Daten für die Verwendung in atmosphärischen Modellen evaluiert und zusammengestellt?

Key theories

Formalismus der Geschwindigkeitskonstanten

Reaktionsgeschwindigkeiten werden durch Geschwindigkeitskonstanten ausgedrückt, deren Temperaturabhängigkeit der Arrhenius-Form folgt, wobei termolekulare und Assoziationsreaktionen zusätzlich vom Druck abhängen.

Mechanisms

Jede Elementarreaktion besitzt eine Geschwindigkeitskonstante, die die Reaktionsgeschwindigkeit mit den Reaktantenkonzentrationen in Beziehung setzt; bimolekulare Konstanten folgen typischerweise einer Arrhenius-Temperaturabhängigkeit, während Dreikörper- und Assoziationsreaktionen mit dem Druck zwischen Nieder- und Hochdruckgrenzen variieren. Photolysraten werden durch Integration des Produkts aus aktinischem Fluss, Absorptionsquerschnitt und Quantenausbeute über die Wellenlänge erhalten. Labormessungen speisen periodisch evaluierte Kompilationen, die konsistente Parameter für chemische Transportmodelle liefern.

Clinical relevance

Genaue kinetische und photolytische Daten sind unverzichtbare Eingaben für Luftqualitäts- und Klimachemiemodelle, die die Konzentrationen von Schadstoffen und Treibhausgasen vorhersagen.

History

Jahrzehntelange Labormessungen zur Kinetik wurden in Gemeinschaftsevaluationen destilliert, wie denen des IUPAC-Unterausschusses unter der Leitung von Atkinson und des NASA Jet Propulsion Laboratory Panels, die die empfohlenen Geschwindigkeits- und Photolysedaten liefern, die der atmosphärischen Modellierung zugrunde liegen.

Key figures

• Roger Atkinson
• John Seinfeld

Seminal works

• atkinson2004
• seinfeldPandis2016

Frequently asked questions

Warum hängen einige atmosphärische Reaktionsgeschwindigkeiten vom Druck ab?

Assoziations- und Dreikörperreaktionen erfordern eine Kollision mit einem dritten Molekül, um das Produkt zu stabilisieren, sodass ihre Geschwindigkeiten mit der Dichte der umgebenden Luft zunehmen, bis eine Hochdruckgrenze erreicht wird.