Κινητική και μηχανιστική μελέτη αντιδράσεων ριζών OH και ατόμων Cl με σειρά ακόρεστων υδρογονανθράκων

Abstract

Στην παρούσα διατριβή μετρήθηκαν οι κινητικές παράμετροι επιλεγμένης σειράς ακόρεστων αλογονονανθράκων της μορφής (RCH=CH2) καθώς και ο συνολικός μηχανισμός τροποσφαιρικής αποικοδόμησης τους, ώστε να αποσαφηνιστεί το «γίγνεσθαι» των συγκεκριμένων ενώσεων στην ατμόσφαιρα. Συγκεκριμένα προσδιορίστηκαν οι συντελεστές ταχύτητας των παραπάνω ενώσεων με δυο από τα σημαντικότερα οξειδωτικά της ατμόσφαιρας τις ρίζες υδροξυλίου (ΟΗ) και τα άτομα χλωρίου (Cl). Οι συνθήκες που επιλέχθηκαν περιελάμβαναν μεγάλο θερμοκρασιακό εύρος (258-365 Κ) καθώς και εύρος πιέσεων (2 mTorr-700 Torr) που συμπεριλαμβάνει τα δύο κατώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας την τροπόσφαιρα και την στρατόσφαιρα. Για τη διεξαγωγή των πειραμάτων χρησιμοποιήθηκαν δύο ξεχωριστές πειραματικές τεχνικές. Η πρώτη διάταξη είναι η VLPR (αντιδραστήρας πολύ χαμηλής πίεσης) όπου πραγματοποιήθηκαν πειράματα σε πολύ χαμηλές πιέσεις ώστε να προσδιοριστούν οι απόλυτοι συντελεστές ταχύτητας των συγκεκριμένων μορίων με άτομα χλωρίου (Cl). Με την δεύτερη τεχνική TPCR/FT-IR) μετρήθηκαν οι σχετικοί συντελεστές ταχύτητας των άνωθι ενώσεων τόσο με τα άτομα χλωρίου, όσο και με τις ρίζες υδροξυλίου για μεγάλο εύρος θερμοκρασιών και πιέσεων. Χρησιμοποιώντας τα παραπάνω δεδομένα προσδιορίστηκαν οι Arrhenius παράμετροι για το συγκεκριμένο θερμοκρασιακό εύρος καθώς και οι χρόνοι ζωής αποκλειστικά και μόνο για την χημική τους αποικοδόμηση. Όσο αφορά το μηχανισμό που ακολουθούν οι συγκεκριμένες αντιδράσεις αποδεικνύεται ότι γίνονται κατά κύριο λόγο μέσω προσθήκης στον διπλό δεσμό και αυτό φαίνεται τόσο από την θερμοκρασιακή εξάρτηση, όσο και από την εξάρτηση από την υπερκείμενη πίεση καθώς και από την ανάλυση των τελικών προϊόντων οξείδωσης των συγκεκριμένων ενώσεων. Τέλος, μετρήθηκαν οι IR ενεργές διατομές των (RCH=CH2) προκειμένου να διερευνηθεί διεξοδικά η τροποσφαιρική τους αποικοδόμηση και να εκτιμηθεί η συνολική τους επίδραση στην ατμόσφαιρα και στο κλίμα. Επίσης, προσδιορίστηκε το Δυναμικό Παγκόσμιας Θέρμανσης (Global Warming Potential, GWP) των (RCH=CH2) χρησιμοποιώντας το μοντέλο Pinnock. Όπως υπολογίστηκε, η συγκεκριμένη σειρά ενώσεων χαρακτηρίζεται από εξαιρετικά μικρά GWP και συνεπώς η επιβάρυνση που προκαλούν στο φαινόμενο του θερμοκηπίου είναι αμελητέα.