Глава 12
Атомите с моларна маса от 200 g се задвижват към молекули на водород в покой. Каква ще бъде минималната скорост, необходима на тези атоми да прекъснат връзката H - H. Ние посочваме това
Енергията на H - H връзка е равна на моларната енергия, разделена на броя на AVOGADRO:
Е = 102 kcal mol - 1 ´ 4.18 J/cal/6.02 10 23 = 427 000 джаула/6.02 10 23
Кинетичната енергия на частицата е такава, че (в SI)
v 2 = 427 000 джаула ´ 2/0,2 = 4 270 000
Енергията на C - F връзката в перфлуорометана се оценява на 485 kJ/mol. Кажете дали може да се извърши следната реакция с използване на възбудени атоми на живак (4.88 eV):
CF4 + Hg * ® CF3· + ·F + Hg.
За да стане възможна горната реакция, каква трябва да бъде скоростта на атомите на живака, така че кинетичната енергия на тези атоми да осигурява необходимото допълнение към енергията? ?
Тъй като 1 eV = 1.602 10 - 19 J, енергийният еквивалент от 4.88 eV в kJ/mol е 469.2 kJ/mol.
4.88 eV ґ (1.602 10 - 19 J/eV) = 7.82 10 - 19 J
Тази енергия е тази, поддържана от атом. За мол съответната енергия ще бъде:
7,82 10 - 19 J ´ 6,022 10 23 атома/mol = 469,2 kJ/mol
В резултат на това енергията на разглежданата светлина е недостатъчна, за да предизвика предложената реакция. Необходимата енергия, 485 kJ/mol, съответства на светлина с дължина на вълната най-много равна на 5,04 eV. Всъщност можем да възобновим изчислението назад или да напишем това
(485 kJ/mol)/(469,2 kJ/mol) = х eV/4,88 eV
Напомняне: при по-къса дължина на вълната, следователно при по-висока честота, фотоните ще имат енергия, по-голяма от необходимата минимална.
Следователно липсата на енергия е 5,04 - 4,88 eV = 0,16 eV = 2,56 10 - 20 J. Тази разлика ще бъде направена под формата на кинетична енергия. Следователно минималната скорост ще бъде:
Е кинетика = 1/2 м v 2 където м е масата на атомите на живака: м = 0,2 kg/mol/6,022 10 23
2,56 10 - 20 J = 1/2 (0,2/6,022 10 23) vmin 2
или малко повече от 1410 км/ч.
Енергията на връзката C - H в етана се оценява на 415 kJ/mol. Възможно ли е да се извърши фоторазлагане на етан в зависимост от реакцията:
Нивото на възбуждане на натриевите атоми може да се постигне със светлина с дължина на вълната 589 nm. Можем ли да помислим за разкъсване на връзката C-C със същите възбудени атоми? Ние знаем това
Фотоните с дължина на вълната 589 nm имат енергия 2.087 eV. Следователно те нямат минималната енергия, необходима за извършване на нито едно от предложените разделяния.
Напомняния: Е = h n и не = c/л
не = (2,998 10 8 m/s)/(589 nm 10 - 9 nm/m) = 5,09 10 14 s - 1
Е = з не = (6,626 10 - 34 J s) ґ (5,09 10 14 s - 1) = 33,72 10 - 20 J
Преобразуването в eV вече е направено в предишния проблем.
Каква ще бъде минималната енергия (в eV) на възбуждане, за да се вземе предвид разкъсването на S - H връзка, чиято енергия се оценява на 367 kJ/mol? Отговор: 3.82 eV
Същият въпрос за разкъсването на връзката C-S, който се оценява на 272 kJ/mol.
Използва се лампа, излъчваща UV лъчение, чийто спектър преминава от 185 nm (прагът на пропускане на кварца) до над 800 nm (извън видимото). Посочете частта от спектъра, в nm, на лампата, която ще бъде използваема за всяко от двете прекъсвания. В коя област на спектъра обикновено би било необходимо да се осветява съединение от типа R3C - S - H, за да се прекъсне само връзката C - S? ?
Енергията от 367 kJ/mol (връзка S - H) е еквивалентна на енергия от 3.82 eV. Тази енергия съответства на фотон с дължина на вълната, равна на 323,25 nm. Следователно само фотоните, чиято дължина на вълната е по-малка от тази стойност, ще имат енергията, необходима за осъществяване на разкъсването на разглежданата връзка.
За връзката C - S 272 kJ/mol съответства на 2.83 eV, както и фотони с дължина на вълната 437.87 nm. . Следователно само фотоните, чиято дължина на вълната е по-малка от тази стойност, ще имат енергията, необходима за осъществяване на разкъсването на разглежданата връзка.
За да се прекъсне само връзката C - S, пробата ще трябва да бъде осветена само в областта на спектъра между 437.nm и 323.25nm.
Светлината с дължина на вълната 420 nm се абсорбира при 80% при преминаване през газ с дебелина 10 cm. Изчислете коефициента на абсорбция, ако газът е с атмосферно налягане ?
Законът за поглъщане на светлината, преминаваща през газообразна среда, е такъв, че Аз = Аз0-то - µPd. В тази формула, Аз е предаваният интензитет, Аз0 е интензивността на инцидента, P е налягането на газа и д разстоянието, изминато от светлината в газообразната среда. Единственият неизвестен параметър в тази формула е стойността на µ, стойност, която търсим. Логаритмичната форма става: