Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Товароведение arrow Теория горения и взрыва

Образование отрицательных ионов

При достаточно низких температурах в продуктах сгорания возможно образование отрицательных ионов за счет процесса "прилипания" свободного электрона к нейтральному атому или молекуле. Химическое уравнение этой реакции будет

(1.59)

где а- – отрицательный ион; I- – энергия сродства к электрону.

Тогда уравнение закона действия масс примет вид

(1.60)

Формула Саха для отрицательных ионов будет выглядеть следующим образом:

(1.61)

Образование значительных количеств отрицательных ионов вследствие процесса "прилипания" возможно, если в продуктах сгорания наряду с частицами, обладающими большим сродством к электрону присутствуют другие частицы, которые легко ионизируются и таким образом поставляют необходимые электроны. Действительно, согласно формуле (1.61), чтобы отношение са-/са было большим, должно быть велико се-, а Т – мала.

Сродство к электрону некоторых атомов, молекул и радикалов представлено в табл. 1.8.

Таблица 1.8

Энергия сродства I частиц к электрону

Частица

I-, эВ

Метод определения

Н

0,747

Квантовомеханический расчет

Li

0,82

Экстраполяция по изоэлектронным сериям

Вe

-0,19

Экстраполяция по изоэлектронным сериям

В

0,33

Экстраполяция по изоэлектронным сериям

С

2,1 ± 0,9

Сопоставление различных данных

1,12 ±0,06

Термохимический расчет

1,24

Экстраполяция но изоэлектронным сериям

N

0,05

Экстраполяция по изоэлектронным сериям

О

1,465 ±0,005

Фотоотрыв электрона

1,47

Экстраполяция по изоэлектронным сериям

F

3,58 ±0,01

Поверхностная ионизация

3,50

Экстраполяция по изоэлектронным сериям

Na

0,84

Экстраполяция по изоэлектронным сериям

Mg

-0,32

Экстраполяция по изоэлектронным сериям

AI

0,52

Экстраполяция по изоэлектронным сериям

Cl

3,76 ± 0,05

Поверхностная ионизация

3,70

Экстраполяция по изоэлектронным сериям

К

0,82

Квантовомеханический расчет

Вr

3,54 ± 0,06

Сопоставление различных данных

3,56 ± 0,05

Поверхностная ионизация

H2

-0,72

Квантовомеханический расчет

CH

-1,65

Электронный удар

СН4

-0,95

Электронный удар

С2

3,1

Электронный удар

С2H4

-1,81

Квантовомеханический расчет

OH

2,65

Определение концентрации электронов пламени

1,73

Сопоставление различных данных

H2O

-0,9

Приблизительная оценка

O2

0,87 ± 0,13

Сопоставление различных данных

ClO4

5,82

Расчет по энергии решетки

NO2

1,62

Расчет по энергии решетки

Роль конденсированных частиц

В ряде работ экспериментально установлена аномально высокая ионизация пламен углеродсодержащих систем, которая не может быть объяснена с помощью формулы Саха, так как потенциалы ионизации газообразных продуктов сгорания достаточно высоки, а температуры пламен таких систем довольно низкие (1500–2000 К). В работе [11, с. 729-736] доказано, что аномально высокая ионизация, наблюдаемая в продуктах сгорания, может быть объяснена термоэмиссией электронов поверхности конденсированных (в частности, углеродных) частиц, которая сильно может влиять на электрические свойства пламен. Формула Саха может быть обобщена на случай процессов ионизации и захвата электронов конденсированными частицами Р, т.е. процессов типа

(1.62)

где т – целые числа, выражающие заряд конденсированной частицы в единицах заряда электрона; причем т > 0 обозначает положительный заряд, т = 0 соответствует нейтральным частицам, а т < 0 – частицам с отрицательным зарядом.

Согласно материалам 12 Международного симпозиума по горению (Питтсбург, 1969) равновесная концентрация электронов, получаемая в результате многократной ионизации субмикроскопических твердых образований типа углеродных частиц в пламенах, равна

где j0 – работа выхода электрона, зависящая от вещества конденсированной частицы; r – радиус частиц; ср – концентрация частиц Р; ze – заряд электрона.

С помощью формулы можно оценить влияние конденсированной фазы на электрофизические характеристики пламен. Она справедлива при высоких степенях ионизации конденсированных частиц. Интересно отметить, что потенциал ионизации атомов углерода – 11,256 эВ, а работа выхода электрона из графитовых частиц – всего -4 эВ, т.е. в некоторых системах конденсированная фаза продуктов сгорания может более эффективно поставлять свободные электроны, чем газовая фаза. Расчет концентрации электронов в пламенах при наличии конденсированных частиц осложняется недостаточной информацией о работах выхода электрона, концентрациях и функциях распределения конденсированных частиц по размерам.

 
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 

Популярные страницы