在空气-水界面上未分离的分子酸的反应性
Josep M Anglada1, Marilia T C Martins-Costa2, Joseph S Francisco3
1Departament de Química Biològica, Institut de Química Avançada de Catalunya (IQAC - CSIC), c/Jordi Girona 18, E-08034 Barcelona, Spain.
分子酸 (HNO3) 存在于水中,影响酸雨和大气过程. 这项研究揭示了其界面亲和力,光解速率以及与空气-水界面上的基反应.
科学领域:
- 环境化学
- 大气化学
- 物理化学
背景情况:
- 酸 (HNO3) 预计会在水中完全解离,但实验表明它可以以分子形式存在.
- 由于它在酸雨和大气复毒中的作用,了解分子HNO3至关重要.
- 之前的理论研究主要集中在酸分离上,忽视了其他界面过程.
研究的目的:
- 研究分子酸 (HNO3) 在空气-水界面上的特性和反应性.
- 确定HNO3与基 (OH) 的界面亲和力,寿命,光解速率和反应动力学.
主要方法:
- 多纳秒组合量子古典分子动力学模拟以分析接口亲和力和寿命.
- 电子吸收光谱和光解速率常数的计算.
- 使用集群模型进行高水平的ab initio计算,以研究OH基的反应机制.
主要成果:
- 分子HNO3具有界面亲和力,离合寿命约为0.3n.
- 对HNO3 + hν → NO2 + OH的光解速率常数为气相值的2 × 10−6 s−1.
- 反应 HNO3 + OH → NO3 + H2O 通过低自由能量屏障 (6.65 kcal·mol-1) 的合质子电子转移进行,与气相相比,速率常数增加约4个数量级.
结论:
- 分子酸在空气-水界面起着重要作用,影响大气化学.
- 光解和与OH基发生反应是大气中HNO3的重要转化途径.
- 计算的速率常数为大气模型提供了一个下限,突出显示了界面反应的重要性.
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