2009 01 01 1040

O. W ttaLuoa. S. J. Dudy. CAmw.vnAn.nW. WmUM iU)T ISBN WMMI-ISUtŚ. I¹ by WN PWN HO)

2.3. Reakcje i obliczenia w chemii atmosfery    3S

PRZYKŁAD 2.8

Szybkość przemiany tlenku azotu(ll) w diazot (N.) i ditlen (0_:)

W pierwszym etapie należy przeliczyć stężenie NO wyrażone w ppbv na stężenie (NO|, w mol • m^-':

n p    100 10 *•101325 Pa

l 1 - _v ~ _RT ~ 8,314 J • mol*¹ • K^-1 -298 K = 4.1 • 10 ⁶ mol m ^J

Szybkość rozkładu można teraz opisać następującym równaniem: szybkość = ifcilNO),²

= 7.2- 10 ⁵² mol • m'³ • s'¹

Wyznaczona wartość wskazuje, że reakcja przebiega bardzo wolno, natomiast okres pól-trwania NO wynosi

1

^tlf2 ~ k₂[m),

i

^f' '    4.3 • 10 ⁴¹ m' mol ' • s ¹ • 4.1• 10 * mol m >

= 5.7 ■ 10" s = 1.8- 10* lal

tych dwóch produktów. Obserwacje doświadczalne wskazują, żc rzeczywiste stężenie tlenku azotu(II) w atmosferze odpowiada wartościom pomiędzy tymi dwoma ekstremami (tab. 5.2).

Obserwacje tc sugerują, żc inne reakcje muszą brać udział w kontroli stężenia tego gazu w atmosferze i musimy rozpatrywać je jednocześnie z reakcją (2.11). Najistotniejsze jest utlenianie tlenku azotu(ll) do tlenku azotu(IV). W przypadku ditlenu jako utleniacza [reakcja (2.12)) można ponownie wykazać na podstawie prostych obliczeń. żc termodynamika zawodzi i żc stosunek pno/Pno powinien być zawsze większy niż I0⁶.

2N0(g) + 0₂(g) -* 2 NOilg)    (2.12)

Wartość ta różni się w istotny sposób od wartości stosunku wyznaczonego dla naturalnej atmosfery. Co więcej, z kinetyki wynika również, że utlenianie powinno zachodzić powoli.

Rozpatrzmy teraz sytuację w zanieczyszczonej atmosferze miejskiej, w której stężenie tlenku azotu(Il) w godzinach porannych wynosi w przybliżeniu 150 ppbv (0.15 ppmv = 1.5 • 10^-5 kPa. patrz rys. 4.2b). Przy założeniu, żc reakcja (2.12) jest procesem elementarnym, jej szybkość równa się ky(pso)²(POt)- Stała szybkości reakcji trzeciego rzędu, została wyznaczona w temp. 25°C i wynosi 2,4- lft^-3 kPa^-2 - s^-1. Na podstawie tej informacji możemy obliczyć początkową szybkość utleniania tlenku azotu(II).