Investigation of the reaction of hydrogen iodide with a chlorine atom in the atmosphere above the sea

Capa

Citar

Texto integral

Acesso aberto Acesso aberto
Acesso é fechado Acesso está concedido
Acesso é fechado Somente assinantes

Resumo

By the method of resonant fluorescence (RF) of chlorine atoms and iodine atoms, the rate constant of the reaction of a chlorine atom with hydrogen iodide at a temperature of 298 K. The values of the reaction constants measured by both methods turned out to be quite close. The role of this reaction in the chemistry of the troposphere above the surface of the oceans is discussed.

Texto integral

Acesso é fechado

Sobre autores

I. Larin

Semenov Federal Research Center for Chemical Physics, Russian Academy of Sciences

Email: eltrofimova@yandex.ru

Talrose Institute for Energy Problems of Chemical Physics

Rússia, 119334, Moscow, Leninsky pr., 38/2

G. Pronchev

Semenov Federal Research Center for Chemical Physics, Russian Academy of Sciences

Email: eltrofimova@yandex.ru

Talrose Institute for Energy Problems of Chemical Physics

Rússia, 119334, Moscow, Leninsky pr., 38/2

Е. Trofimova

Semenov Federal Research Center for Chemical Physics, Russian Academy of Sciences

Autor responsável pela correspondência
Email: eltrofimova@yandex.ru

Talrose Institute for Energy Problems of Chemical Physics

Rússia, 119334, Moscow, Leninsky pr., 38/2

Bibliografia

  1. Брасье Г., Соломон С. Аэрономия средней атмосферы: Химия и физика стратосферы и мезосферы / пер. Л.Д. Морозовой; под ред. А.Д. Данилова. Л.: Гидрометеоиздат, 1987. 412 с.
  2. Бубен С.Н., Ларин И.К, Мессинева Н.А., Спасский А.И., Трофимова Е.М., Туркин Л.Е. Исследование атмосферной химии йодных соединений // Химическая физика. 2002. Т. 21. № 4. С. 52–60.
  3. Кикоин И.К. Таблицы физических величин. М.: Атомиздат, 1976. 1008 с.
  4. Ларин И.К., Белякова Т.И., Мессинева Н.А., Спасский А.И., Трофимова Е.М. Реакция сероводорода с атомарным хлором в области температур 273–366 K // Химическая физика. 2023. Т. 42. № 4. С. 89–94. https://doi.org/10.31857/S0207401X23040118
  5. Ларин И.К., Спасский А.И., Трофимова Е.М. Гомогенные и гетерогенные реакции углеводородов, содержащих атом йода // Изв. РАН. Энергетика. 2012. № 3. С. 44–52.
  6. Ларин И.К., Спасский А.И., Трофимова Е.М. Кинетика гетерогенной реакции сероводорода с оксидом йода в диапазоне температур 273–368 K // Химическая физика. 2020. Т. 39. № 10. С. 29–34. https://doi.org/10.31857/S0207401X2010009XI
  7. Ларин И.К., Спасский А.И., Трофимова Е.М., Туркин Л.Е. Образование атомарного йода в гетерогенной реакции хлора с йодметаном // Кинетика и катализ. 2010. Т. 51. № 3. С. 369–374.
  8. Ларин И.К., Спасский А.И., Трофимова Е.М., Туркин Л.Е. Механизм и кинетика реакции иодистого водорода с озоном // Кинетика и катализ. 2007. Т. 48. № 1. С. 5–11.
  9. Ларин И.К., Спасский А.И., Трофимова Е.М., Туркин Л.Е. Измерение констант скоростей реакций радикала IO с серосодержащими соединениями H2S, (CH3)2S и SO2 // Кинетика и катализ. 2000a. Т. 41. № 4. С. 485–491.
  10. Ларин И.К., Спасский А.И., Трофимова Е.М., Туркин Л.Е. Экспериментальное доказательство увеличения скорости реакции монооксида иода с монооксидом хлора на поверхности реактора // Кинетика и катализ. 2003. Т. 44. № 2. С. 218–227.
  11. Ларин К.И., Мессинёва Н.А., Невожай Д.В., Спасский А.И., Трофимова Е.М. Измерение эффективной константы скорости реакции монооксида иода с монооксидом хлора с образованием атомов иода // Кинетика и катализ. 2000b. Т. 41. № 3. С. 346–352.
  12. Физическая химия быстрых реакций / Пер. с англ. Е.В. Мозжухина и Ю.П. Петрова; Под ред. И.С. Заслонко. М.: Мир, 1976. 394 с.
  13. Arsene C., Barnes I., Becker K.H., Benter T. Gas-phase reaction of Cl with dimethyl sulfide: Temperature and oxygen partial pressure dependence of the rate coefficient // Int. J. Chem. Kinet. 2005. V. 37. P. 66–73. https://doi.org/10.1002/kin.20051
  14. Atkinson R., Baulch D.L., Cox R.A., Crowley J.N., Hampson R.F., Hynes R.G., Jenkin M.E., Rossi M.J., Troe J. Evaluated kinetic and photochemical data for atmospheric chemistry: Volume III – gas phase reactions of inorganic halogens// J. Atmos. Chem. Phys. 2007. V. 7. P. 981–1191
  15. Atkinson R., Baulch D.L., Cox R.A., Hampson Jr., R.F., Kerr K.A., Troe J. Evaluated Kinetic and Photochemical Data for Atmospheric Chemistry. Supplement IV, IUPAC Subcommittee on Gas Kinetic Data Evaluation for Atmospheric Chemistry // J. Phys. Chem. Ref. Data. 1992. V. 21. № 4. P. 1125–1568.
  16. Badia A., Reeves C.E., Baker A.R., Saiz-Lopez A., Volkamer R., Koenig T.K., Apel E.C., Hornbrook R.S., Carpenter L.J., Andrews S.J., Sherwen T., von Glasow R. Importance of reactive halogens in the tropical marine atmosphere: a regional modelling study using WRF-Chem // Atmos. Chem. Phys. 2019. V. 19. P. 3161–3189. https://doi.org/10.5194/acp-19-3161-2019.
  17. Behnke W., Zetsch C. Heterogeneous formation of chlorine atoms from various aerosols in the presence of O3 and HCl // J. Aerosol. Sci. 1989. V. 20. № 8. P. 1167–1170. https://doi.org/10.1016/0021-8502(89)90788-X
  18. Bergmann K., Moore C.B. Energy dependence and isotope effect for the total reaction rate of Cl + HI and Cl + HBr // J. Chem. Phys. 1975. V. 63. № 2. P. 643–649. https://doi.org/10.1063/1.431385
  19. Chang T., Liu S.-H., Zhen F.-T. Atmospheric concentrations of the Cl atom, CIO radical, and HO radical in the coastal marine boundary layer // Env. Res. 2004. V. 94(1). P. 67–74. https://doi.org/10.1016/j.envres.2003.07.008
  20. Chatfield R.B., Crutzen P.J. Are there interactions of iodine and sulfur species in marine air photochemistry? // J. Geophys. Res., 1990. V. 95. P. 22319–22341.
  21. Cicerone R.J. Halogens in the atmosphere // Rev. Geophys. Space Phys. 1981. V. 19. № 1. P. 123–139.
  22. Finlayson-Pitts B.J. The Tropospheric Chemistry of Sea Salt: A Molecular-Level View of the Chemistry of NaCl and NaBr // Chem. Rev. 2003. V. 103(12). P. 4801–4822. https://doi.org/10.1021/cr020653t
  23. Huang R.J., Seitz K., Neary T., O’Dowd C.D., Platt U., Hoffmann T. Observations of high concentrations of I2 and IO in coastal air supporting iodine-oxide driven coastal new particle formation // Geophys. Res. Lett. 2010. V. 37. P. L03803. https://doi.org/0.1029/2009GL041467
  24. Khamaganov V.G., Orkin V.L., Larin I.K. Study of the Reactions of OH with HCl, HBr, and HI between 298 K and 460 K // Int. J. Chem. Kinet. 2020. V. 52. P. 852–860. https://doi.org/10.1002/kin.21404
  25. Martino M., Mills G.P., Woetjen J., Liss P.S. A new source of volatile organoiodine compounds in surface seawater // Geophys. Res. Lett., 2009. V. 36. № 1. L01609. https://doi.org/10.1029/2008GL036334
  26. McFiggans G. Marine aerosols and iodine emissions // Nature. 2005. V. 433. № 7026. E13. https://doi.org/10.1038/nature03372
  27. McFiggans G., Coe H., Burgess R., Allan J., Cubison M., Alfarra M.R., Saunders R., Sais-Lopez A., Plane J.M.C., Wevill D.J., Carpenter L.J., Rickard A.R., Monks P.S. Direct evidence for coastal iodine particles from Laminaria macroalgae – linkage to emissions of molecular iodine // Atmos. Chem. Phys. 2004. V.4. № 3. P. 701–713. https://doi.org/1680-7324/acp/2004-4-701
  28. Mei C.C., Moore C.B. Temperature dependence of the total reaction rates for Cl + HI and Cl + HBr // J. Chem. Phys. 1977. V. 67. № 9. P. 3936–3939. https://doi.org/10.1063/1.435409
  29. Nakano J., Enamy S., Nakamichi S., Aloisio S., Hashimoto S., Kawasaki M. Temperature and Pressure Dep endence Study of the Reaction of IO Radicals with Dimethyl Sulfide by Cavity Ring-Down Laser Spectroscopy // J. Phys. Chem. A. 2003. V. 107. № 33. P. 6381–6387. https://doi.org/10.1021/jp0345147
  30. O’Dowd C.D., Jimenez J.L., Bahreini R., Flagan R.C., Seinfeld J.H., Ha¨meri K., Pirjola L., Kulmala M., Jennings S.G., Hoffmann T. Marine aerosol formation from biogenic iodine emissions // Nature. 2002. V. 417. P. 632–636. https://doi.org/10.1038/nature00775
  31. Saiz-Lopez A., Plane J.M.C., McFiggans G., Williams P.I., Ball S.M., Jones R.L., Hongwei C., Hoffmann T. Modelling molecular iodine emissions in a coastal marine environment: the link to new particle formation // Atmos. Chem. Phys. 2006. V. 6(4). P. 883–895. https://doi.org/10.5194/acp-6-883-2006
  32. Sayin H., McKee M.L. Computational Study of the Reactions between XO (X = Cl, Br, I) and Dimethyl Sulfide // J. Phys. Chem. A. 2004. V. 108. № 37. P. 7613–7620. https://doi.org/10.1021/jp0479116
  33. Singh H.B., Thakur A.N., Chen Y.E., Kanakidou M. Tetrachloroethylene as an indicator of low CI atom concentrations in the troposphere. // Geophys. Res. Lett. 1996. V. 23. № 12. P. 1529–1532. https://doi.org/10.1029/96GL01368
  34. Vaughan S., Ingham T., Whalley L.K., Stone D., Evans M.J., Read K.A., Lee J.D., Moller S.J., Carpenter L.J., Lewis A.C., Fleming Z.L., Heard D.E. Seasonal observations of OH and HO2 in the remote tropical marine boundary layer // Atmos. Chem. Phys. 2012. V. 12. P. 2149–2179. https://doi.org/10.5194/acp-12-2149-2012.
  35. Vogt R., Crutzen P., Sander R. A mechanism for halogen release from sea-salt aerosol in the remote marine boundary layer // Nature. 1996. V. 383. P. 327–330. https://doi.org/10.1038/383327a0
  36. Wodarczyk F.J., Moore C.B. Laser-initiated chemical reactions: total absolute reaction rate constants for Cl+ HBr and Cl + HI // Chem. Phys. Lett. 1974. V. 26. № 4. P. 484–488. https://doi.org/10.1016/0009-2614(74)80396-9
  37. Yuan J., Misra A., Goumri A., Shao D.D., Marshall P. Kinetic Studies of the Cl + HI Reaction Using Three Techniques // J. Phys. Chem. A. 2004. V. 108. № 33. P. 6857–6862.

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar
2. Fig. 1. Reactor.

Baixar (105KB)
Metadados
3. Fig. 2. Graph of the dependence of ln(J0/J) on the concentration of [HI]. (T = 298˚K, P = 1.1 Torr, reaction time 0.0083 s. Helium served as a diluent. The RF signal of the chlorine atom was measured.)

Baixar (62KB)
Metadados
4. Fig. 3. Graph of the dependence of ln(J0/J) on the contact time of the reactants. (T = 298˚K; P = 1.0 Torr, [HI] = 2.9 × 1011 molecule cm–3. Helium served as a diluent. The RF signal of the chlorine atom was measured.)

Baixar (52KB)
Metadados
5. Fig. 4. Dependence of the RF signal of iodine atoms on the HI concentration. (T = 298˚K, P = 1.0 Torr; reaction time 0.0093 s. Helium served as a diluent.)

Baixar (61KB)
Metadados
6. Fig. 5. Dependence on the HI concentration at a fixed time of reagent interaction (0.0073 s). (T = 298˚K; P = 1.1 Torr. Helium served as a diluent. The RF signal of iodine atoms was measured.)

Baixar (67KB)
Metadados
7. Fig. 6. Time dependence of the interaction of the reagents. (T = 298˚K; P = 1.1 Torr, [HI] = 1.3 × 1012 molecule cm–3. Helium served as a diluent. The RF signal of iodine atoms was measured.)

Baixar (67KB)
Metadados


Creative Commons License
Este artigo é disponível sob a Licença Creative Commons Atribuição–NãoComercial–SemDerivações 4.0 Internacional.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».