星間空間および惑星大気中におけるCNに関連するラジカル反応の速度論的研究

星际空间和行星大气中CN相关自由基反应的动力学研究

• 批准号: 07640669
• 负责人: 關 金一
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Yokohama National University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1995
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1995 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-07640669/
• 关键词: 星間分子; 惑星大気; ラジカル反応; 反応速度定数; CNラジカル

ラジカル反応が星間空間や惑星大気中で起きているかどうかが現在一つのトッピクスになっている。そのラジカル反応であるCNラジカルと不飽和炭化水素の反応速度を測定し、星間空間および惑星大気での分子の生成メカニズムを解明することを目的に本研究は行われた。反応速度測定用の低温反応セルを作成し、常温以下の反応速度をレーザー誘起蛍光法により測定した。CNラジカルとジアセチレン、シアノアセチレン、ジシアノアセチレンの反応速度はそれぞれ、(4.2±0.2)X10^<-10>,(1.7±0.1)X10^<-11>,and(5.4±0.2)X10^<-13>cm^3molecule^<-1>s^<-1>であった。測定した3つの分子間でCN基がHに置き変わるにしたがって、CNの反応速度が急激に減少している。これはアルキン類にたいして優位な反応であるCNラジカルの付加が抑制されるためと考えられる。その原因は付加後のH原子の脱離(脱離へのポテンシャルバリアーは数kcal/molと見積もられており、そのためこの反応が非常に速いものとなっている)がCNの脱離に置き変わるためである。さらにはCNが脱離したとしても元に戻るだけである。低温での温度変化はジシアノアセチレンでは負の温度変化を示した。星間空間等での反応は極低温下で起きているが、本研究からラジカル反応がイオン分子反応に匹敵するほど速いこと、および低温での反応速度の低下が見られないことが明確になり、アセチレン系化合物へのシアノ基の付加が、従来いわれているイオン分子反応ではなく、ラジカル反応でも十分な速度で進むことが確認された。この事は星間空間や惑星大気で実際ラジカル反応がおきていることを立証し、星間雲形成や惑星大気組成のモデルの研究に進展を与えた。

当前的主题之一是自由基反应是否发生在星际空间或行星大气中。本研究旨在测量CN自由基与不饱和烃的反应速率，并阐明星际空间和行星大气中分子形成的机制。构建低温反应池来测量反应速率，并使用激光诱导荧光方法测量低于室温的反应速率。 CN自由基与丁二炔、氰基乙炔和二氰基乙炔的反应速率分别为(4.2±0.2)X10^<-10>、(1.7±0.1)X10^<-11>和(5.4±0.2)X10^<。 -13>cm^3分子^<-1>s^<-1>。由于测量的三个分子之间的CN基团被H取代，CN的反应速率迅速下降。这被认为是因为作为炔烃的主要反应的CN自由基的加成被抑制了。其原因是添加后H原子的解吸（解吸的势垒估计为数kcal/mol，这使得该反应速度极快）被CN的解吸所取代。此外，即使CN被分离，它也只是返回到其原始状态。二氰乙炔在低温下表现出负温度变化。星际空间中的反应发生在极低的温度下，这项研究清楚地表明自由基反应的速度足以与离子和分子反应相媲美，并且在低温下反应速率不会减慢，这证实了氰基的添加。基团向乙炔化合物的转化不仅通过离子和分子反应，而且还通过自由基反应以足够的速度进行。这证明了星际空间和行星大气中确实发生了自由基反应，并在星际云形成和行星大气成分模型研究方面取得了进展。

项目成果

Kanekazu Seki: "Rhotochemistry of cyanoacetylene at 193nm" The Journal of Physical Chemistry. 100(in press). (1996)

Kanekazu Seki：“193nm 氰基乙炔的光化学”《物理化学杂志》。