Động học Hóa học Khí quyển

Tốc độ và sự phụ thuộc nhiệt độ của các phản ứng khí quyển và quá trình quang phân chi phối tốc độ biến đổi của các khí vết.

Definition

Động học hóa học khí quyển là nghiên cứu định lượng về tốc độ của các phản ứng pha khí và quang phân kiểm soát sự tiến hóa hóa học của khí quyển.

Scope

Bao gồm hình thức hằng số tốc độ phản ứng và biểu thức Arrhenius, các phản ứng lưỡng phân tử và tam phân tử, sự phụ thuộc áp suất của các phản ứng liên hợp, tính toán tốc độ quang phân từ tiết diện hấp thụ và hiệu suất lượng tử, đo lường thông số động học trong phòng thí nghiệm, và các cơ sở dữ liệu đã được đánh giá được sử dụng trong các mô hình khí quyển.

Core questions

• Các hằng số tốc độ phản ứng phụ thuộc vào nhiệt độ và áp suất như thế nào?
• Tốc độ quang phân được tính toán từ tiết diện phân tử và ánh sáng mặt trời như thế nào?
• Dữ liệu động học được đánh giá và tập hợp để sử dụng trong các mô hình khí quyển như thế nào?

Key theories

Hình thức hằng số tốc độ

Tốc độ phản ứng được biểu thị thông qua các hằng số tốc độ mà sự phụ thuộc nhiệt độ của chúng tuân theo dạng Arrhenius, với các phản ứng tam phân tử và liên hợp phụ thuộc thêm vào áp suất.

Mechanisms

Mỗi phản ứng cơ bản có một hằng số tốc độ liên hệ tốc độ phản ứng với nồng độ chất phản ứng; các hằng số lưỡng phân tử thường tuân theo sự phụ thuộc nhiệt độ Arrhenius, trong khi các phản ứng ba phân tử và liên hợp thay đổi theo áp suất giữa giới hạn áp suất thấp và cao. Tốc độ quang phân được thu thập bằng cách tích phân tích của thông lượng bức xạ (actinic flux), tiết diện hấp thụ và hiệu suất lượng tử trên bước sóng. Các phép đo trong phòng thí nghiệm cung cấp dữ liệu cho các bản tổng hợp được đánh giá định kỳ, cung cấp các thông số nhất quán cho các mô hình vận chuyển hóa học.

Clinical relevance

Dữ liệu động học và quang phân chính xác là những đầu vào không thể thiếu cho các mô hình chất lượng không khí và hóa học khí hậu dự đoán nồng độ chất ô nhiễm và khí nhà kính.

History

Hàng thập kỷ đo lường động học trong phòng thí nghiệm đã được chắt lọc thành các đánh giá cộng đồng như của tiểu ban IUPAC do Atkinson đứng đầu và hội đồng Phòng thí nghiệm Sức đẩy Phản lực NASA, cung cấp dữ liệu tốc độ và quang phân được khuyến nghị làm nền tảng cho mô hình hóa khí quyển.

Key figures

• Roger Atkinson
• John Seinfeld

Seminal works

• atkinson2004
• seinfeldPandis2016

Frequently asked questions

Tại sao một số tốc độ phản ứng khí quyển lại phụ thuộc vào áp suất?

Các phản ứng liên hợp và ba phân tử yêu cầu va chạm với một phân tử thứ ba để ổn định sản phẩm, do đó tốc độ của chúng tăng lên theo mật độ không khí xung quanh cho đến khi đạt giới hạn áp suất cao.