Masowo-spektrometryczne badania reakcji jonowo-molekularnych w mieszaninach amoniaku i argonu

Podobne dokumenty
LESZEK WÓJCIK. Reakcje jonowo-molekularne w czystej metyloaminie Ion/molecule reaction in pure methylamine ABSTRAKT

Próżnia w badaniach materiałów

SPEKTROMETRIA IRMS. (Isotope Ratio Mass Spectrometry) Pomiar stosunków izotopowych (R) pierwiastków lekkich (H, C, O, N, S)

1. Od czego i w jaki sposób zależy szybkość reakcji chemicznej?

Jonizacja plazmą wzbudzaną indukcyjnie (ICP)

KONKURS CHEMICZNY DLA UCZNIÓW GIMNAZJUM ROK SZKOLNY 2018/2019 ETAP REJONOWY

Akademickie Centrum Czystej Energii. Ogniwo paliwowe

Spektrometria mas (1)

Czynniki alternatywne - przyszłość chłodnictwa? Dr hab. inż. Artur Rusowicz Instytut Techniki Cieplnej Politechnika Warszawska

ZASTOSOWANIA SPEKTROMETRII MAS W CHEMII ORGANICZNEJ I BIOCHEMII

Opis przedmiotu zamówienia

VI Podkarpacki Konkurs Chemiczny 2013/2014

LABORATORYJNY ZESTAW SPEKTROMETRU MAS WYŁADOWANIA JARZENIOWEGO

Ćwiczenie 1: Wyznaczanie warunków odporności, korozji i pasywności metali

ZASTOSOWANIA SPEKTROMETRII MAS W CHEMII ORGANICZNEJ I BIOCHEMII WYKŁAD I PODSTAWY SPEKTROMETRII MAS

Chemia Grudzień Styczeń

KONKURS CHEMICZNY DLA UCZNIÓW SZKOŁY PODSTAWOWEJ ROK SZKOLNY 2018/2019 ETAP REJONOWY

Schemat ideowy spektrometru mas z podwójnym ogniskowaniem przedstawiono na rys. 1. Pierwsze ogniskowanie według energii jonów odbywa się w sektorze

Identyfikacja cząstek

Czujniki. Czujniki służą do przetwarzania interesującej nas wielkości fizycznej na wielkość elektryczną łatwą do pomiaru. Najczęściej spotykane są

Różne dziwne przewodniki

26 Okresowy układ pierwiastków

Łukowe platerowanie jonowe

a. Dobierz współczynniki w powyższym schemacie tak, aby stał się równaniem reakcji chemicznej.

XI Ogólnopolski Podkarpacki Konkurs Chemiczny 2018/2019. ETAP I r. Godz Zadanie 1 (10 pkt)

Technika próżni / Andrzej Hałas. Wrocław, Spis treści. Od autora 9. Wprowadzenie 11. Wykaz ważniejszych oznaczeń 13

METODY PRZYGOTOWANIA PRÓBEK DO POMIARU STOSUNKÓW IZOTOPOWYCH PIERWIASTKÓW LEKKICH. Spektrometry IRMS akceptują tylko próbki w postaci gazowej!

Spektroskopia charakterystycznych strat energii elektronów EELS (Electron Energy-Loss Spectroscopy)

Ćwiczenie nr 5 : Badanie licznika proporcjonalnego neutronów termicznych

Energetyka konwencjonalna odnawialna i jądrowa

Laboratorium z Konwersji Energii. Ogniwo Paliwowe PEM

ZASTOSOWANIA SPEKTROMETRII MAS W CHEMII ORGANICZNEJ I BIOCHEMII WYKŁAD 15 NOWE ZASTOSOWANIA I KIERUNKI ROZWOJU SPEKTROMETRII MAS

LICZNIKI PROPORCJONALNE

Metody desorpcyjne: DESIi DART. Analizator masy typu Orbitrap. Spektrometry typu TOF-TOF. Witold Danikiewicz. Copyright 2012

Układ stabilizacji natężenia prądu termoemisji elektronowej i napięcia przyspieszającego elektrony zwłaszcza dla wysokich energii elektronów

KONKURS CHEMICZNY ROK PRZED MATURĄ

EGZAMIN MATURALNY Z CHEMII

2. Metody, których podstawą są widma atomowe 32

Elektron i proton jako cząstki przyspieszane

Ćwiczenie ELE. Jacek Grela, Łukasz Marciniak 3 grudnia Rys.1 Schemat wzmacniacza ładunkowego.

LABORATORIUM FIZYKI PAŃSTWOWEJ WYŻSZEJ SZKOŁY ZAWODOWEJ W NYSIE. Ćwiczenie nr 2 Temat: Wyznaczenie współczynnika elektrochemicznego i stałej Faradaya.

Ćwiczenie 3. POMIAR ZASIĘGU CZĄSTEK α W POWIETRZU Rozpad α

Wstęp do astrofizyki I

WOJEWÓDZKI KONKURS PRZEDMIOTOWY Z CHEMII DLA UCZNIÓW DOTYCHCZASOWYCH GIMNAZJÓW 2017/2018. Eliminacje szkolne

Za poprawną metodę Za poprawne obliczenia wraz z podaniem zmiany ph

PRACOWNIA FIZYKI MORZA

Fizyka Cienkich Warstw

V KONKURS CHEMICZNY 23.X. 2007r. DLA UCZNIÓW GIMNAZJÓW WOJEWÓDZTWA ŚWIĘTOKRZYSKIEGO Etap I czas trwania: 90 min Nazwa szkoły

PODSTAWY CHEMII INŻYNIERIA BIOMEDYCZNA. Wykład 2

LABORATORIUM PRZEMIAN ENERGII

X / \ Y Y Y Z / \ W W ... imię i nazwisko,nazwa szkoły, miasto

S. Baran - Podstawy fizyki materii skondensowanej Wiązania chemiczne w ciałach stałych. Wiązania chemiczne w ciałach stałych

c. Oblicz wydajność reakcji rozkładu 200 g nitrogliceryny, jeśli otrzymano w niej 6,55 g tlenu.

SPECYFIKACJA TECHNICZNA ZESTAWU DO ANALIZY TERMOGRAWIMETRYCZNEJ TG-FITR-GCMS ZAŁĄCZNIK NR 1 DO ZAPYTANIA OFERTOWEGO

MAŁOPOLSKI KONKURS CHEMICZNY

dobry punkt wyjściowy do analizy nieznanego związku

I ,11-1, 1, C, , 1, C

Warunki izochoryczno-izotermiczne

Mol, masa molowa, objętość molowa gazu

WYKAZ METOD BADAWCZYCH w WBJ-2 (emisja, imisja)

Zastosowanie spektrometru mas do wyznaczania potencjałów jonizacji pierwiastl(ów*)

Opracował: dr inż. Tadeusz Lemek

8. Trwałość termodynamiczna i kinetyczna związków kompleksowych

Możliwości i ograniczenia

UKŁAD OKRESOWY PIERWIASTKÓW

Nowoczesne metody analizy pierwiastków

Właściwości materii. Bogdan Walkowiak. Zakład Biofizyki Instytut Inżynierii Materiałowej Politechnika Łódzka. 18 listopada 2014 Biophysics 1

2008/2009. Seweryn Kowalski IVp IF pok.424

(zwane również sensorami)

Konkurs przedmiotowy z chemii dla uczniów gimnazjów 13 stycznia 2017 r. zawody II stopnia (rejonowe)

relacje ilościowe ( masowe,objętościowe i molowe ) dotyczące połączeń 1. pierwiastków w związkach chemicznych 2. związków chemicznych w reakcjach

VII Podkarpacki Konkurs Chemiczny 2014/2015

Ogniwo paliwowe typu PEM (ang. PEM-FC)

Ćwiczenie 1 LABORATORIUM ELEKTRONIKI POLITECHNIKA ŁÓDZKA KATEDRA PRZYRZĄDÓW PÓŁPRZEWODNIKOWYCH I OPTOELEKTRONICZNYCH

WYKAZ METOD BADAWCZYCH w WBJ-2 (emisja, imisja)

57 Zjazd PTChem i SITPChem Częstochowa, Promotowany miedzią niklowy katalizator do uwodornienia benzenu

Nazwy pierwiastków: ...

pobrano z

imię i nazwisko, nazwa szkoły, miejscowość Zadania I etapu Konkursu Chemicznego Trzech Wydziałów PŁ V edycja

Zadanie 2. [2 pkt.] Podaj symbole dwóch kationów i dwóch anionów, dobierając wszystkie jony tak, aby zawierały taką samą liczbę elektronów.

F = e(v B) (2) F = evb (3)

XIV Konkurs Chemiczny dla uczniów gimnazjum województwa świętokrzyskiego. II Etap - 18 stycznia 2016

Chemia ogólna nieorganiczna Wykład XII Kinetyka i statyka chemiczna

Żarówka elektryczna jako pompa jonowo-sorpcyjna

WYKAZ METOD BADAWCZYCH w WBJ-2 (emisja, imisja)

Fizyka Ciała Stałego

KONKURS CHEMICZNY DLA UCZNIÓW GIMNAZJÓW

WYDZIAŁ CHEMICZNY POLITECHNIKI WARSZAWSKIEJ KATEDRA TECHNOLOGII CHEMICZNEJ. Laboratorium LABORATORIUM Z TECHNOLOGII CHEMICZNEJ

WPŁYW SUBSTANCJI TOWARZYSZĄCYCH NA ROZPUSZCZALNOŚĆ OSADÓW

WYZNACZANIE PRACY WYJŚCIA ELEKTRONÓW Z LAMPY KATODOWEJ

... imię i nazwisko,nazwa szkoły, miasto

KONKURS CHEMICZNY DLA UCZNIÓW GIMNAZJÓW

PRAWO DZIAŁANIA MAS I REGUŁA PRZEKORY

Podstawowe pojęcia 1

Związek rzeczywisty TiO TiO x 0.65<x<1.25 TiO 2 TiO x 1.998<x<2.0 VO VO x 0.79<x<1.29 MnO Mn x O 0.848<x<1.0 NiO Ni x O 0.999<x<1.

Projekt Era inżyniera pewna lokata na przyszłość jest współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

LABORATORIUM SPEKTRALNEJ ANALIZY CHEMICZNEJ (L-6)

Transkrypt:

ANNALES UNIVERSITATIS MARIAE CURIE-SKLODOWSKA LUBLIN POLONIA VOL. XLVI/XLVII, 48 SECTIO AAA 1991/1992 Instytut Fizyki UMCS L. WÓJCIK, K. BEDERSKI Masowo-spektrometryczne badania reakcji jonowo-molekularnych w mieszaninach amoniaku i argonu WSTĘP W przedstawionej pracy autorzy prezentują wyniki badań reakcji jonowo-molekularnycli zachodzących w mieszaninach amoniaku z argonem. Stężenie amoniaku w mieszaninie zmieniano od 10% do 90%. Wykonano również pomiary dla czystego amoniaku. Wyznaczono względne prądy jonowe dla produktów reakcji w funkcji ciśnienia gazu w komorze zderzeń źródła jonów. Na podstawie uzyskanych wyników sporządzono wykresy zależności obserwowanych prądów jonowych od funkcji stężenia amoniaku w mieszaninie z argonem. Ciśnienie gazu w źródle jonów zmieniano od 10 do 320 mtr. Wyniki badań reakcji jonowo-molekularnych zachodzących w amoniaku i mieszaninach amoniaku z argonem uzyskane przez innych autorów przestawione są w pracach [1-8] APARATURA Pomiary wykonano używając skonstruowanego przez autorów kwadrupolowego spektrometru mas z wysokociśnieniowym źródłem jonów [11]. Badany gaz doprowadzany był do komory jonizacji źródła jonów z układu dozującego poprzez precyzyjny zawór iglicowy, umożliwiający regulację ciśnienia gazu w źródle jonów. Układ dozujący umożliwia jednocześnie sporządzanie mieszanin gazowych o ściśle ustalonym składzie. Ciśnienie gazu w komorze zderzeń źródła jonów mierzone było przy pomocy manometru pojemnościowego MKS Baratron. Wskazania tego typu manometru są niezależne od rodzaju gazu. Wszystkie pomiary wykonano dla tej samej energii elektronów jonizujących badany gaz (wynoszącej 300 ev) oraz przy ustalonym natężeniu prądu elektronowego. Do badań użyto gazów spektralnie czystych (99,9%). Temperatura gazu w komorze zderzeń źródła jonów w czasie pomiarów wynosiła 373 K. Różnicowy układ pompujący umożliwiał uzyskanie w obszarze źró-

dła jonów ciśnienia 10 5 Tr (przy ciśnieniu gazu w komorze zderzeń źródła jonów wynoszącym 320 mtv) oraz 10 6 Tr w obszarze analizatora. WYNIKI POMIARÓW Autorzy przeprowadzili badania reakcji jonowo-molekularnych dla mieszanin o różnym składzie procentowym amoniaku i argonu oraz dla różnych ciśnień mieszanin gazów w komorze zderzeń źródła jonów. Otrzymane rezultaty przedstawione zostały na ryc. 1-4. Obserwowane jony wytwarzane są w wyniku dwóch procesów: jonizacji pierwotnej (elektronami) [10] oraz jonizacji wtórnej (przeniesienie protonu, wymiana ładunku, tworzenie się klasterów jonowych) [1-8]. W czystym amoniaku przy ciśnieniach rzędu 10-2 Tr powstają przede wszystkim jony pierwotne NH3 i NH* oraz male ilości jonów NH+, N+ i H j [5]. Jony te reagują bardzo szybko z neutralnymi molekułami amoniaku dając jony wtórne NH3 i NH*. Mechanizm powstawania jonów wtórnych NH* w reakcjach jonowo-molekularnych jest następujący [4]: NH++ NH3 - NH++ NH2 (1) NHj + NH3 NHj + NH (2) Przy dużych stężeniach argonu w mieszaninie z amoniakiem powstaje duża ilość jonów pierwotnych Ar+, które w reakcji z NH3 wytwarzają jony NH3, te z kolei przyczyniają się do wzrostu liczby jonów wtórnych NH4 (reakcje 1 i 2). Reakcję wymiany ładunku jonów argonu z obojętnymi molekułami amoniaku można zapisać następująco [8]: Ar+ + NH3 NHj + Ar (3) Aby zaszła reakcja (3) energia rekombinacji (RE) jonu Ar+ musi być większa od energii jonizacji (IE) obojętnej molekuły NH3 [9]. W przypadku argonu energia rekombinacji wynosi 15,76 ev Ar+(2P3/ 2) i 15,94 ev Ar+(2P i/2) [7]. Potencjał jonizacji NH3 wynosi 10,16 ev, a potencjał pojawiania się jonu NH* jest równy 15,73 ev. Przy dużych stężeniach amoniaku w mieszaninie jony NHj są głównymi jonami pierwotnymi. Wraz ze wzrostem stężenia argonu powstają dodatkowo jony wtórne NHj zgodnie z reakcją (3). Inną drogą tworzenia się jonów NH* jest również reakcja wymiany ładunku, której przebieg można zapisać następująco [4]: NH++NH3 ^ N H + + NH2 (4) Jony pierwotne NHt powstają w wyniku jonizacji amoniaku elektronami, a jony wtórne w reakcji wymiany ładunku, której przebieg jest następujący [8]: Ar+ + NH3 NH+ + H + Ar (5)- Przy dużych stężeniach amoniaku i przy wysokich ciśnieniach mieszaniny w komorze zderzeń źródła jonów (Ryc. 3 i 4) obserwuje się powstawanie jonów NH4NH3 (klasterów) według następującego schematu reakcji [1-5]: NHj +N H 3 NH4NH3 (6)

NHj A NHj 0 NHj + A r1* X Ar* ZAWARTOŚĆ AMONIAKU t * ] Rye. 1. Względne prądy jonowe w funkcji procentowej zawartości amoniaku w mieszaninie z argonem, dla ciśnienia p = 20 Tr N H j A NHj 0 NHj X Ar* ZAWARTOŚĆ AMONIAKU [*D Ryc. 2. Względne prądy jonowe w funkcji procentowej zawartości amoniaku w mieszaninie' z argonem, dla ciśnienia p = 100 Tr

Usl nhj a NHj 0 NHj x Ar* NH4NH$ ZAWARTOŚĆ AMONIAKU[* ] Ryc. 3. Względne prądy jonowe w funkcji procentowej zawartości amoniaku w z argonem, dla ciśnienia p = 200 Tr mieszaninie W ZAWARTOŚĆ AMONIAKU [*] Ryc. 4. Względne prądy jonowe w funkcji procentowej zawartości amoniaku w mieszaninie z argonem, dla ciśnienia p = 320 Tr

Otrzymane wyniki są zgodne z danymi prezentowanymi przez innych autorów w Literaturze. LITERATURA [1] H a n c o c k R. A., H o d g es M. G., Int. J. Mass Spectrom, łon Proc., 46 (1983), 329. [2] Derwish G. A. W., Gali A., G iar di ni-g oidon i A., Volpi G. G., J. Chem. Phys., 39 (1963), 1599. [3] Melton C. E., J. Chem. Phys., 45 (1966), 4414. [4] Ry an K. R., J. Chem. Phys., 53 (1970), 3844. [5] Wincel H., Int. J. Mass Spectrom, łon Phys., 9 (1972), 267. [6] Arshadi T. R., Fu treli J. M., J. Phys. Chem., 78 (1974), 1482. [7] Derai R., Mauclaire G., Marx R., Chem. Phys. Lett., 86 (1982), 275. [8] Chan M., Bowers M. T., Chem. Phys. Lett., 44, 3 (1976), 490. [9] H arrison A. G., Chemical Ionization Mass Spectrometry, CRC Press, Inc. Boca Raton, Floride 1985, 12. [10] Bederski K., Wójcik L., Adamczyk B., Int. J. Mass Spectrom, łon Phys., 35 (1980), 171. [11] Wójcik L., Bederski K., Ann. UMCS, sect. AAA, (1988/89), 365.