Атмосфера Реакционная способность следовых веществ в атмосфере 37

36

Глава 3. Атмосфера

Реакционная способность следовых веществ в атмосфере

37

Таблица 3.4 Время пребывания следов газов в атмосфере

Газ	Время пребывания	Концентрация, 10 %
Диоксид углерода	4 года	360000
Оксид углерода (I)	0,1 года	100
Метан	3,6 года	1600
Муравьиная кислота	10 дней	1
Оксид азота (III)	20-30 лет	300
Оксид азота (I)	4 дня	0,1
Диоксид азота	4 дня	0,3
Аммиак	2 дня	1
Диоксид серы	3-7 дней	0,01-0,1
Сероводород	1 день	0,05
Сероуглерод	40 дней	0,02
Серооксид углерода	1 год	0,5
Диметилсульфид	1 день	0,001
Метилхлорид	30 дней	0,7
Метилиодид	5 дней	0,002
Хлороводород	4 дня	0,001

Таблица 3.5 Некоторые значения констант Генри при 15 °С

Газ	К/,, моль-л ' -атм ¹
Пероксид водорода	24 (Г⁵
Аммиак	90
Формальдегид	1.7
Диметилсульфид	0.14
Дисульфид углерода	0.035
Озон	0.02
Кислород	0.0015
Оксид углерода	0.001

Растворимость многих важных газов ограничена, но часто они могут вступать в реакции в воде, что увеличивает их растворимость. Рассмотрим обычную диссоциацию формальдегида НСОН, который быстро гидролизуется до мети-ленгликоля Н₂С(ОН)₂:

НСОН_(Г)^НСОН_(ВОДН)

Наиболее реакционно-способной единицей в атмосфере является фрагмент молекулы воды — радикал гидроксила (ОН*), образующийся в результате фотохимически инициируемой последовательности реакций, которая запускается фотоном света Ъм

• Н₂О_(ж)

НСОН,

Чводн) ^т ¹¹-2^(ж) *-> Н₂С(ОН)_2(водн)

Второе равновесие сдвинуто так сильно вправо, что растворимость повышается почти в 2000 раз.

Радикал ОН* может вступать в реакции со многими соединениями, присутствующими в атмосфере, поэтому у него короткое время пребывания и скорости реакций больше, чем у такого распространенного газа, как О₂. Реакция диоксида азота >Ю₂ с радикалом ОН* приводит к образованию НКО₃ — важной составляющей кислотных дождей:

0(г)+Н₂0(г)->20Н-_г)

Растворимость газов в жидкостях рассматривается обычно как равновесный процесс, подчиняющийся закону Генри:

С — К • Р

^раств — /г ' -'газ'

где С_раств — концентрация газа в растворе, моль-л"¹; Р_ГЛЯ -парциальное давление газа, атм; К_н — - константа Генри, моль-л~ -атм . Чем больше значение константы К^, тем большую растворимость имеет газ.

Из табл. 3.5 видно, что растворимость аммиака несоизмеримо выше растворимости кислорода.

С другой стороны, кинетические измерения в лаборатории с целью установления скорости реакции показали, что газы, у которых низкие скорости реакций с радикалом ОН*, имеют большое время пребывания в атмосфере. Из табл. 3.5 следует, что СО5, К₂О и даже СН₄ отличаются большим временем пребывания. Хлорфторуглеводороды (ХФУ) — охлаждающие и распыляющие аэрозольные вещества — также ограниченно вступают в реакции с ОН*. Подобные газы накапливаются в атмосфере и со временем просачиваются в стратосферу, в которой происходят совершенно другие химические процессы с преобладанием не ОН*, а атомарного кислорода О.