Cinétique chimique atmosphérique

Les vitesses et la dépendance à la température des réactions atmosphériques et des processus de photolyse qui régissent la vitesse de transformation des gaz traces.

Definition

La cinétique chimique atmosphérique est l'étude quantitative des vitesses des réactions en phase gazeuse et photolytiques qui contrôlent l'évolution chimique de l'atmosphère.

Scope

Couvre le formalisme des constantes de vitesse de réaction et l'expression d'Arrhenius, les réactions bimoléculaires et termoléculaires, la dépendance à la pression des réactions d'association, le calcul du taux de photolyse à partir des sections efficaces et des rendements quantiques, la mesure en laboratoire des paramètres cinétiques, et les bases de données évaluées utilisées dans les modèles atmosphériques.

Core questions

• Comment les constantes de vitesse de réaction dépendent-elles de la température et de la pression ?
• Comment les taux de photolyse sont-ils calculés à partir des sections efficaces moléculaires et de la lumière solaire ?
• Comment les données cinétiques sont-elles évaluées et assemblées pour être utilisées dans les modèles atmosphériques ?

Key theories

Formalisme des constantes de vitesse

Les vitesses de réaction sont exprimées par des constantes de vitesse dont la dépendance à la température suit la forme d'Arrhenius, les réactions termoléculaires et d'association dépendant en outre de la pression.

Mechanisms

Chaque réaction élémentaire possède une constante de vitesse qui relie la vitesse de réaction aux concentrations des réactifs ; les constantes bimoléculaires suivent généralement une dépendance à la température de type Arrhenius, tandis que les réactions à trois corps et d'association varient avec la pression entre les limites de basse et de haute pression. Les taux de photolyse sont obtenus en intégrant le produit du flux actinique, de la section efficace d'absorption et du rendement quantique sur l'ensemble des longueurs d'onde. Les mesures en laboratoire alimentent des compilations évaluées périodiquement qui fournissent des paramètres cohérents aux modèles de transport chimique.

Clinical relevance

Des données cinétiques et de photolyse précises sont des intrants indispensables pour les modèles de qualité de l'air et de chimie-climat qui prévoient les concentrations de polluants et de gaz à effet de serre.

History

Des décennies de mesures cinétiques en laboratoire ont été synthétisées dans des évaluations communautaires, telles que celles du sous-comité de l'IUPAC dirigé par Atkinson et du panel du Jet Propulsion Laboratory de la NASA, qui fournissent les données de vitesse et de photolyse recommandées servant de base à la modélisation atmosphérique.

Key figures

• Roger Atkinson
• John Seinfeld

Seminal works

• atkinson2004
• seinfeldPandis2016

Frequently asked questions

Pourquoi certaines vitesses de réaction atmosphériques dépendent-elles de la pression ?

Les réactions d'association et à trois corps nécessitent une collision avec une troisième molécule pour stabiliser le produit, de sorte que leurs vitesses augmentent avec la densité de l'air ambiant jusqu'à atteindre une limite de haute pression.