* Данный текст распознан в автоматическом режиме, поэтому может содержать ошибки

321 ИОНЫ 322 Одним из процессов г и б е л и И . , особенно ,сущест­ венным п р и н и з к о й к о н ц е н т р а ц и и И . , я в л я е т с я р е ­ к о м б и н а ц и я на стенке. П р и н и з к и х д а в л е н и я х , когда длина пробега И . больше и л и соизмерима с р а з м е ­ р а м и сосуда, с о д е р ж а щ е г о г а з , в р е м я ж и з н и И . в от­ сутствии э л е к т р и ч . и м а г н и т н ы х п о л е й о п р е д е л я е т с я просто временем пробега его м е ж д у с т е н к а м и . П р и б о л ь ш и х д а в л е н и я х в р е м я ж и з н и о п р е д е л я е т с я време­ нем д и ф ф у з и и И . к стенкам и р а в н о t^x /2D, где х — р а с с т о я н и е м е ж д у с т е н к а м и , D — коэфф. диффу­ зии И . Е с л и в г а з е имеется о д и н а к о в а я к о н ц е н т р а ц и я п о л о ж и т е л ь н ы х И. и э л е к т р о н о в (или о т р и ц а т е л ь н ы х И . ) , то д и ф ф у з и я их к с т е н к а м п р о и с х о д и т с о д и н а к о ­ вой с к о р о с т ь ю (т. н а з . а м б и п о л я р н а я д и ф ф у з и я ) . Коэфф. а м б и п о л я р н о й д и ф ф у з и и о п р е д е л я е т с я сред­ ним значением п о д в и ж н о с т е й д и ф ф у н д и р у ю щ и х п о л о ­ ж и т е л ь н ы х и о т р и ц а т е л ь н ы х И . (или электронов) 2 fi c p где связан R Т ц. — п о д в и ж н о с т и . Коэфф. диф­ D = фузии с подвижностью соотношением = — и., где Т — темп-ра д и ф ф у н д и р у ю щ и х частиц, Л — газовая постоянная. IV. Роль ионов в различных системах. И о н ы в р а д и а ц и о н н о й х и м и и и фотохи­ м и и . В р а д и а ц и о н н о й х и м и и газов И . и г р а ю т зна­ чительную, а в нек-рых случаях решающую роль в механизме происходящих химич. превращений. Это с в я з а н о с тем, - что р а д и а ц и о н н ы й в ы х о д (см. Ионный выход), р а в н ы й 3—4 п а р а м н а 100 эв п о г л о ­ щ е н н о й э н е р г и и , б л и з о к по в е л и ч и н е к в ы х о д у п е р ­ в и ч н ы х п р о д у к т о в в о з б у ж д е н и я , а т а к ж е с тем, что и о н ж ) - м о л е к у л я р н ы е р е а к ц и и имеют очень б о л ь ш и е к о н с т а н т ы с к о р о с т и . К а к п р а в и л о , стадия ионном о л е к у л я р н ы х р е а к ц и й у с п е в а е т о с у щ е с т в и т ь с я до р е к о м б и н а ц и и И . Основными и о н н о - м о л е к у л я р н ы м и реакциями в радиационной химии являются реакции перехода т я ж е л ы х ч а с т и ц и р е а к ц и и п е р е з а р я д к и . Д о к а з а н о , н а п р . , что р а д и а ц и о н н о е г и д р и р о в а п и е м а л ы х примесей олефинов в с м е с я х и н е р т н ы х газов с водородом я в л я е т с я р е з у л ь т а т о м о б р а з о в а н и я ато­ мов Н по след. схеме: Аг—• АН- + е; АН" + Н —* АгН + - f Н • АгН^ + е Аг + Н 2 При радиационном окислении р о л ь играет процесс; Щ + ° 2 ~ * NCK -Jа при радиационном крекинге СН+ + 4 азота N0 важнейшую метана — п р о ц е с с : 3 сн -> сн+ + сн П р и фотохимич. р е а к ц и я х и о н н ы е процессы в г а з а х м о г у т н а ч и н а т ь и г р а т ь р о л ь д л я большинства веществ т о л ь к о в д а л е к о й У Ф - о б л а с т и . Поэтому, за и с к л ю ч е ­ нием с п е ц и а л ь н ы х и с с л е д о в а н и й процесса фотоиони­ з а ц и и , этот п р о ц е с с в земных у с л о в и я х п р а к т и ч е с к и не играет роли в фотохимии газов. И о н ы в э л е к т р и ч е с к и х р а з р я д а х . Образование з а р я ж е н н ы х частиц в электрич. р а з р я ­ д а х , о п р е д е л я я п р о ц е с с переноса электричества, и г р а е т , по-видимому, весьма м а л у ю р о л ь в х и м и ч . п р е в р а щ е н и я х в р а з р я д а х (тлеющие р а з р я д ы и д у г и п р и д а в л е н и я х 0,1 — 1 0 мм рт. ст.). Это с в я з а н о с тем, что темп-ра э л е к т р о н о в в т а к и х р а з р я д а х обычно н е п р е в ы ш а е т (4—5) * 1 0 ° К . Этим темп-рам соответ­ ствуют к и н е т и ч . э н е р г и и э л е к т р о н о в 4—5 эв. Т а к а я темп-ра достаточна, чтобы б о л ь ш и н с т в о э л е к т р о н о в было способно о с у щ е с т в л я т ь п р о ц е с с ы в о з б у ж д е н и я и л и д и с с о ц и а ц и и через в о з б у ж д е н и е , н о л и ш ь с р а в н и ­ т е л ь н о м а л а я д о л я и х способна о с у щ е с т в л я т ь и о н и з а ­ ц и ю . Т а к , н а п р . , в т л е ю щ е м р а з р я д е в водороде п р и 0,1—1 мм рт. ст. ( т р у б к а В у д а ) , п р и м е н я е м о м д л я п о л у ч е н и я а т о м а р н о г о в о д о р о д а , п р и плотности т о к а 10 а/см к о н ц е н т р а ц и я атомов водорода м о ж е т б ы т ь 3 4 1 2 доведена почти до 100%, а степень и о н и з а ц и и п р и этом будет м е н ь ш е 1 % . В э л е к т р и ч . р а з р я д а х п р и н и з к и х д а в л е н и я х (10~ мм рт. ст. и н и ж е ) , особенно о с у ­ щ е с т в л я е м ы х с п о м о щ ь ю в в е д е н и я в г а з п у ч к а быст­ р ы х э л е к т р о н о в , ионные п р о ц е с с ы н а ч и н а ю т и г р а т ь фактически такую ж е роль, к а к и при радиационнохимич. превращениях. И о н ы в г а з а х п р и в ы с о к и х темпе­ р а т у р а х . Известно, что в п л а м е н а х о б р а з у ю т с я к о н ц е н т р а ц и и И . , достаточные, чтобы п о л у ч и т ь з н а ­ ч и т е л ь н у ю э л е к т р о п р о в о д н о с т ь . Эти И . , к о н ц е н т р а ­ ц и я к - р ы х в отсутствии с п е ц и а л ь н ы х д о б а в о к дости­ гает 1 0 — 1 0 ионов/см , не играют существенной р о л и в м е х а н и з м е самого г о р е н и я . О д н а к о с а м ф а к т их образования важен д л я ряда приложений. Поэтому вопросы механизма ионизации в пламенах п р и в л е к а ю т внимание многих исследователей. Главными ионами, обусловливающими электропроводность пламен, я в ­ л я ю т с я И . , о б р а з о в а н и е к - р ы х требует н а и м е н ь ш е й э н е р г и и , н а п р . ионы Н 0 . В л и я н и е примесей о р г а н и ч . веществ н а э л е к т р о п р о в о д н о с т ь в о д о р о д н ы х п л а м е н и с п о л ь з у е т с я в одном и з методов р е г и с т р а ц и и г а з о в на в ы х о д е х р о м а т о г р а ф п ч . к о л о н о к (пламенно-иони­ з а ц и о н н ы й д е т е к т о р ) . В р я д е с л у ч а е в , когда с т р е м я т с я п о л у ч и т ь особо в ы с о к у ю степень и о н и з а ц и и в п л а ­ менах, н а п р . , при разработке магнитогидродинамич. преобразователей тепловой энергии в электрическую, к г а з о в о й смеси с п е ц и а л ь н о д о б а в л я ю т л е г к о и о н и з у ю ­ щ и е с я в-ва (щелочные м е т а л л ы ) . У с л о в и я , соответствующие весьма в ы с о к и м р а з о ­ г р е в а й в о з д у х а , с о з д а ю т с я при- п р о х о ж д е н и и через атмосферу м е т е о р н ы х т е л , р а к е т и с п у т н и к о в . В р е ­ зультате возникает сильная ионизация, играющая большую роль в ряде технич. и научных задач. И о н ы в а т м о с ф е р е З е м л и . И. в атмо­ сфере о б р а з у ю т с я п о д действием к о с м и ч . и з л у ч е н и я , излучения радиоактивных элементов, находящихся в земной к о р е и в в о з д у х е , У Ф - и з л у ч е н и я Солнца (в в е р х н и х с л о я х а т м о с ф е р ы ) . В а т м о с ф е р е п р и с у т ­ ствуют И . обоих з н а к о в . Среди н и х и м е ю т с я к а к л е г к и е И . (OJ, N J , 0 и д р . ) , о б л а д а ю щ и е б о л ь ш о й п о д в и ж н о с т ь ю ( п о р я д к а е д и н и ц см /в • сек), т а к и т я ж е л ы е (в основном те ж е И . , но о к р у ж е н н ы е мо­ лекулами воды); подвижность таких И. мала ( ~ 10^ см /в* сек). К о н ц е н т р а ц и я И . в атмосфере и з м е н я е т с я с высотой — в о з л е п о в е р х н о с т и З е м л и концентрация легких И. составляет в среднем ок. 500 частиц/см , а т я ж е л ы х — до 1 0 частиц/см . Присутствие заряженных частиц в атмосфере обуслов­ л и в а е т ее э л е к т р о п р о в о д н о с т ь , к о т о р а я возрастает с высотой от 10~ ом~ -см~ у поверхности Земли до 10~* ом~ • см~ в ионосфере. Н а и б о л е е и о н и з о в а н н ы е слои в ионосфере р а с п о л о ж е н ы н а высоте от 100 км до 300 км. К о н ц е н т р а ц и я И . и э л е к т р о н о в в этой об­ л а с т и достигает 10 частиц/см , что с о с т а в л я е т 10~ — 10 часть от полной к о н ц е н т р а ц и и частиц. Относи­ тельная доля электронов, отрицательных и положи­ т е л ь н ы х , и н е й т р а л ь н ы х атомов в ионосфере и з м е ­ н я е т с я в зависимости от и н т е н с и в н о с т и У Ф - и з л у ч е н и я С о л н ц а . Эти и з м е н е н и я с в я з а н ы с п р о х о д я щ и м и в и о н о ­ сфере п р о ц е с с а м и и о н и з а ц и и , д и с с о ц и а ц и и , р е к о м б и н а ­ ции и ионно-молекулярными реакциями. В н и ж н и х с л о я х ионосферы о с н о в н ы м и И . я в л я ю т с я N O ; н а высоте 100—120 км н а р я д у с И . NO+" в з а м е т н о м к о ­ л и ч е с т в е п о я в л я ю т с я И . OL Н а в ы с о т а х 140—150 км в составе и о н о с ф е р ы п о я в л я ю т с я И . 0 , к-рые н а в ы с о т а х , б б л ь ш и х 200 км, с т а н о в я т с я п р е о б л а д а ю щ и м и . 2 10 11 3 + 3 + 2 3 2 3 4 3 1в 1 1 г г е 9 4 _е + + Лит.: М е с с й Г., Б а р х о п Е., Электронные и ионные столкновения, пер. с англ., М., 1958; Э н г е л ь А., Ионизо­ ванные газы, пер. с англ., М., 1959; F i e l d F . Н., F r a n fe­ l l п J . L . , Electron impact phenomena and the properties of gaseous ions, N. Y . , 1957; Б у ч е л ь н и к о в а H. C , Отрицательные ионы, «УФН», 1958, т. 65, вып. 3, с. 351; М и р т о в Б. А., Газовый состав атмосферы Земли и методы его анализа, М . 1961. В. Л. Таль-розе, JS. Л. Франкевич. ( 6 К. X. Э. т. 2