Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






  • Сервис онлайн-записи на собственном Telegram-боте
    Тот, кто работает в сфере услуг, знает — без ведения записи клиентов никуда. Мало того, что нужно видеть свое расписание, но и напоминать клиентам о визитах тоже. Нашли самый бюджетный и оптимальный вариант: сервис VisitTime.
    Для новых пользователей первый месяц бесплатно.
    Чат-бот для мастеров и специалистов, который упрощает ведение записей:
    Сам записывает клиентов и напоминает им о визите;
    Персонализирует скидки, чаевые, кэшбэк и предоплаты;
    Увеличивает доходимость и помогает больше зарабатывать;
    Начать пользоваться сервисом
  • Роль углеводородов в тропосферных фотохимических процессах






     

    В атмосферу поступают разнообразные по строению и молекулярной массе углеводороды. Прежде всего это СН4, выделяющийся в естественных процессах (микробиологическая активность в почвах, _______________________________________________) и антропогенного происхождения (те же______________). С продуктами сгорания топлив в ДВС, стационарных установках в атмосферу выбрасывается большой набор разных по строению веществ – алканы, алкены, ароматические углеводороды.

    У/в в атмосфере окисляются активными компонентами – атомарным О, О3 и гидроксильным радикалом, который играет исключительно важную роль в химических превращениях загрязняющих веществ в тропосфере.

    Окисление у/в протекает по радикальному (_____________) механизму через образование на одной из стадий пероксидного радикала способного окислять NO:

    (алкоксильный радикал)

    Эта реакция ускоряет образование NO2 и включение его в фотолитический цикл. При этом скорость данной реакции значительно больше, чем скорость реакции, в которой расходуется окислитель озон ()

    Это и приводит к накоплению озона.

    Окислители у/в – атомарный О и О3 образуются в рассмотренном фотолитическом цикле NO2. Атомарный О в основном участвует в образовании озона, но частично может расходоваться на реакции с у/в

    Гидроксильныйрадикал образуется:

    1) главным образом по реакции с Н2О атомарного О(1Д), выделяющегося при фотолизе озона (в основном эта реакция идет в верхних слоях тропосферы, куда проникает излучение с λ < 300 нм)

    2) дополнительное количество ОН радикала в тропосфере дает реакция О3 с НО2, который образуется по нескольким реакциям (о них ниже)

    3) и кроме того ОН радикалы, хотя и начинают процесс окисления у/в, т.е. в начале расходуются, но в этих же процессах и накапливаются в условиях загрязненной антропогенными выбросами атмосферы

    ОН-радикал наиболее важный оислитель в тропосфере, он начинает большинство многостадийных процессов окисления у/в и других примесей.

    Рассмотрим некоторые из них с деталями механизма

     

    Окислении метана и его гомологов

    Окисление метана инициируется ОН-радикалом. В последующем в процесс включается молекулярный О2. Сопряжено с окислением СН4 идет окисление NO (т.е. NO включается в цепочку реакций на одной из стадий)

    Начальная стадия

    Взаимодействие алкильного (метильного) радикала с О2 дает пероксильный радикал:

    , который как отмечалось определяет альтернативный механизм окисления NO в NO2 (вместо окислителя О3)

    Т.е.

    (алкоксильный (метоксильный))

    Взаимодействие радикала с О2 приводит к образованию формальдегида и гидропероксидного радикала

     

    Образующийся NO2 включается в фотолитический цикл

    Что приводит к образованию озона

    Гидропероксидный радикал окисляет NO (как и )

    , генерируя ОН радикал

    Таким образом процесс окисления СН4 (и углеводородов вообще) – совокупность реакций, инициируемых солнечным излучение с λ =300-400 нм (которые приводят к О, ОН, НО2), протекающий при участии NO и приводящий к накоплению окислителей О3, ОН

    Окисление у/в в этом процесс сопровождается также вторичным загрязнением атмосферы оксидом углерода, которые образуется при превращении СН2О (что по масштабности сопоставимо с выбросами СО при сжигании топлива)

    Фотодиссоциация - ( формильный
    карбонильный радикал)

    (либо взаимодействие с OH )

    Окисление

    НО2 также дает другая реакции

    Формальную схему суммарной реакции окисления СН4 можно записать в виде

    Таким образом в воздухе накапливается озон и гидроксорадикал, Причем скорость образования О3 зависит от содержания в атмосфере NO – она тем больше чем выше концентрация NO

    Озон в тропосфере уже выполняет не защитную функцию как в стратосфере, а губительную вследствие сильных губительных свойств.

    По подобной схеме окисляются и другие у/в алканового ряда. При этом скорость взаимодействия у/в с ОН радикалом сильно зависит от строения молекулы алкана (от стабильности образующегося у/в радикала) Очевидно скорость (как стабильность R•) возрастает с увеличением длины цепи и разветвленности алкана, Поэтому например скорость взаимодействия бутана с ОН радикалом на 3 порядка выше, чем с СН4 (к скорости соответственно 2, 6·10-12 и 8·10-15).

    При окислительных превращениях гомологов метана возможен еще один очень важный путь развития процесса, связанный с реакцией карбонильного радикала с О2

    В случае с метаном простейший карбонильный радикал - , образовавшийся из формальдегида, приводит к СО (по рассматриваемым реакциям)

    В случае с другими углеводородами карбонильный радикал (со структурой, определяемой структурой исходного углеводорода) присоединяет О2

    Давая ацилпероксидный радикал, который в конечном итоге приводит к образованию важнейших (с точки зрения воздействия на ОС) продуктов веществ группы ПАН – пероксиацилнитратов.

    ПАН- вещества общей формулы (R – углеводородный радикал) являются наиболее опасными компонентами фотохимического смога. Из них наиболее известен пероксиацетил нитрат, т.е.

    Таким образом фотохимические и окислительные превращения углеводородов с участие NОx являются главной причиной образования фотохимического смога – смеси газообразных веществ в сильными окислительными свойствами.

    Образование фотохимического смога – обычное явление для крупных городов в большим количество автотранспорта. Выхлопные газы ДВС содержат в сове составе NОx и у/в, которые распространяются в фактически в зоне дыхания.

    Обобщим все что говорилось об окислении у/в в единую схему, которой принято описывать образование фотохимического смога

     

     

     

    и т.п. продолжение по аналогии со схемой выше и в конечно итоге ПАН
    Реакционноспособоные у/в (с двойными связями) также легко окисляются озоном, образуя при это альдегид (либо кетон – в зависимости от строения алкена) и кислоту – продукт последующего окисления по общей схеме:

    Промежуточное соединение озонид, распад которого ведет к кислотам и альдегидам, либо кетонам

     

    Значительную долю у/в в атмосфере составляют ароматические у/в (в городах 30-40% от всех органических соединений). Они окисляются гидроскорадикалом по различны механизмам. Основным направление окисление является раскрытие цикла

     

    C образованием перокидного радикала, который окисляется О2 с участием NO через ряд промежуточных стадий, включающих внутримолекулярную циклизацию пероксидного радикала) с раскрытием цикла с образованием дикарбонильных соединений.

    Гомологи бензола дают большое число различных продуктов. Например при окислении толуола зарегистрировано более 40 (47) соединений, половина из которых диальдегиды и альдегиды дикарбонильных соединений легко фотохимически разлагаются с образованием различных радикалов.

    Таким образом фотохимический смог – смесь разнообразных продуктов фотохимических и окислительных реакций озона, альдегидов, кислот, пероксидных соединений, свободных радикалов, ПАН, главным из которых является окислители – озон и вещества группы ПАН. ПАН отличаются высокой токсичностью для человека, а также подавляют процесс фотосинтеза. Кроме того компоненты фотохимического смога будучи сильными окислителями, оказывают разрушительное действие на конструкционные материалы – усиливают коррозию металлических конструкций, разрушение строительных соединений.

    Вредное воздействие смога на живые организмы обусловлено также присутствием альдегидов – весьма токсичных веществ.

    Интересно проследить за изменением концентрации основных компонентов, участвующих в образовании фотохимического смога (например для города с активными физико-химическими условиями) в течение суток

     

    Как видно из графиков – содержание NO достигает максимум быстрее по мере увеличения интенсивности движения транспорта, чем содержание NO2 (со смещением в несколько часов).

    Концентрация окислителей достигает максимума только после нескольких часов воздействия солнечного света.

    Образование фотохимического смога – один процессов в котором участвуют гидроксильные радикалы, окисляя у/в.

     

    Другие реакции с участием гироксильного радикала

     

    Гидроксильный радикал участвует в атмосфере также в реакциях с NOx, CO, O3 и соединений серы

    1. Оксиды азота при взаимодействии с ОН дают соответствующие кислоты

    (М как и в случае образования озона – третий компонент, необходимый для поглощения избытка энергии)

    2. CO окисляется гидроксильным радикалом до CO2

    - очень важная реакция, составляющая единственный абиотический сток СО из атмсоферы

    Образующийся атом Н очень быстро реагирует с О2, давая HO2

    (M – та же функция)

    3. Озон также генерирует НО2 при реакции с ОН

    ___________________________________

    НО2 наряду с ОН играет важную роль в химии атмосферы, будучи сильным окислителем.

    В частности, он эффективно воспроизводит гидроксильный радикал, окисляя NO

    !

    При этом также образуется NO2, включающийся в фотохимический цикл и ускоряющий процесс образования озона

     

    4. Под действием ОН радикала происходит также окисление до SO2 (CH3)2S – основное органическое соединение серы, которое как отмечалось выделяется в атмосферу в результате жизнедеятельности почвенных микроорганизмов, а также и высших растений

    Дальнейшие превращения радикала CH3S приводит к образованию метансульфоной кислоты CH3SO2OН и SO2 метансульфоновая кислота окисляется до H2SO4

    Фотохимическое окисление S-содержащих органических веществ играет главную роль в образовании SO2 в районах, не подвергающихся загрязнению этим веществом.

     






    © 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
    Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
    Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.