جذر النترات

أكسيد النيتروجين أو جذر النترات هو أكسيد النيتروجين وصيغته الكيميائية NO₃ ، ويتكون من ثلاثذراتأكسجين مرتبطة تساهميًابذرة نيتروجين. لم يتم عزل هذا المركب الأزرق غير المستقر للغاية في صورته النقية، ولكنه يمكن توليده ومراقبته كمكون قصير العمر في الأنظمة الغازية أو السائلة أو الصلبة.^{[ 1 ]}

مثل ثاني أكسيد النيتروجين NO_٢- هوجذر حر(جزيء يحتوي على إلكترون تكافؤ غير مزدوج⁾ ،مما يجعلهبارامغناطيسيًا. وهو النظير غيرالمشحون لأيون النتراتNO⁻³^، ومتماثللجذرالبيروكسينيتريتOONO._[^١^]

يُعدّ ثالث أكسيد النيتروجين وسيطًا مهمًا في التفاعلات بين مكونات الغلاف الجوي، بما في ذلك تدمير الأوزون . ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]}

تاريخ

وجود NO_{تم افتراض وجود جذر ثالث} في الفترة ما بين 1881 و1882 من قبل هوتيفويل وشابوي لتفسير طيف امتصاص الهواء المعرض لتفريغ كهربائي صامت.^{[ 1 ]}

البنية والخصائص

لا_{الجذر 3} لا يتفاعل مع الماء.^{[ 1 ]}

طيف امتصاص أكسيد النيتروجين_{يمتلك المركب 3} نطاق امتصاص واسعًا للضوء بأطوالموجيةتتراوح بين 500 و680نانومتر، مع ثلاث قمم امتصاص في نطاقالضوء المرئيعند 590 و662 و623لا يؤديالامتصاص في نطاق 640-680تألقه: تحديدًا، من حوالي 605 إلى 800 نانومتر بعد الإثارة عند 604.4نانومتر، ومن حوالي 662 إلى 800نانومتر بعد الإثارة عند 661.8نانومتر.^[¹^] في المحلول المائي، يظهر نطاق امتصاص آخر عند حوالي 330نانومتر (فوق بنفسجي). يمكن الوصول إلى حالة الإثارةNO^*₃ بواسطة فوتونات ذات أطوال موجية أقل من 595نانومتر.^[¹^]

تحضير

يمكن تحضير ثالث أكسيد النيتروجين في الحالة الغازية عن طريق خلط ثاني أكسيد النيتروجين والأوزون: ^{[ 1 ]}

لا₂ +O₃ →لا₃ +O₂

يمكن إجراء هذا التفاعل أيضاً في الحالة الصلبة أو المحاليل المائية، عن طريق تشعيع مخاليط الغاز المجمدة، والتحلل الضوئي الوميضي والتحلل الإشعاعي لأملاح النترات وحمض النيتريك، والعديد من الطرق الأخرى. ^{[ 1 ]}

ثالث أكسيد النيتروجين هو ناتج عن التحلل الضوئي لخماسي أكسيد ثنائي النيتروجين N₂ O₅ ،نترات الكلورClONO₂ ،وحمض البيروكسينيتريكHO₂ لا₂ وأملاحه.^{[ 1 ]}

N₂O₅ → _NO₂ + NO₃

2 ClONO ₂ → Cl ₂ + 2 NO ₃

حدوث جوي

تشكيل ليلي

في الغلاف الجوي، يحدث تكوين جذر النترات أيضًا من التفاعل: ^{[ 1 ]}^{[ 3 ]} ${\ce {NO2 + O3 -> NO3 + O2}}$ تبلغ تركيزات NO3 _ذروتها خلال الليل بسبب غياب التحلل الضوئي . ^{[ 3 ]} وبوفرتها الليلية، يمكن لجذر النترات أن يؤكسد المركبات العضوية المتطايرة (VOCs) . ^{[ 3 ]}^{[ 4 ]}

عندما يتكون NO ₃ ، فإن تفاعله اللاحق مع ثاني أكسيد النيتروجين NO 2 ينتج عنه خماسي أكسيد النيتروجين N ₂ O ₅ ، والذي يعمل كمخزن لـ NO ₃ : ^{[ 1 ]} ${\ce {NO2 + NO3 + M -> N2O5 + M}}$

التفاعل مع المركبات العضوية المتطايرة

_{يُعدّ النترات (NO₃ )} عامل مؤكسد رئيسي في الليل، ويتفاعل مع مجموعة متنوعة من المركبات العضوية المتطايرة ، حيث تعتمد آلية التفاعل وسرعته على نوع المركب. فعلى سبيل المثال، تتأكسد المركبات المؤكسجة ، مثل الألدهيدات ، عن طريق انتزاع ذرة هيدروجين، مما ينتج عنه حمض النيتريك (HNO₃ ₎ كأحد النواتج. ^{[ 3 ]} ويتراوح عمر النترات _في وجود هذه المركبات عادةً من دقائق إلى أيام. ^{[ 3 ]}

في المقابل، تتأكسد الهيدروكربونات غير المشبعة (مثل الألكينات ) عادةً بإضافة جذر النترات إلى الرابطة الثنائية للكربون. ^{[ 3 ]} وتكون معدلات التفاعل مع هذه المركبات أعلى مقارنةً بمعدلات تفاعلها مع المركبات المؤكسجة ، مما يؤثر بشكل ملحوظ على وفرة الهيدروكربونات غير المشبعة. ^{[ 3 ]}^{[ 5 ]} في المناطق الحرجية، على سبيل المثال، يمكن لـ NO3 _أن يؤكسد بسرعة المركبات العضوية المتطايرة ذات الأصل الحيوي (BVOCs)، مثل التربينات والإيزوبرين، والتي دُرست مساهمتها كمصدر للهباء الجوي العضوي الثانوي (SOAs) . ^{[ 3 ]}^{[ 4 ]}^{[ 5 ]}

التحلل الضوئي السريع خلال النهار

إن التفاعل الذي يزيل جذر النترات بكفاءة من طبقة التروبوسفير خلال النهار هو تحلله الضوئي : ${\ce {NO3 + hv -> NO2 + O}}$ ${\ce {NO3 + hv -> NO + O2}}$ يعتمد المسار الذي يتبعه التفكك الضوئي على الطول الموجي. ^{[ 1 ]}^{[ 3 ]} عندما تكون الشمس في كبد السماء، يصل التفكك الضوئي إلى أقصى معدلاته، حيث تتراوح قيمة J من 0.02 إلى 0.2 ثانية⁻¹ ^. [ ^{1 ] لذلك} ، فإن عمر NO₃ خلال النهار _عادةً ما يكون أقل من 5 ثوانٍ. ^{[ 1 ]}^{[ 5 ]}

مراجع

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 ر. ب. واين، إ. بارنز، ب. بيغز، ج. ب. بوروز، س. إ. كانوسا-ماس، ج. هيورث، ج. لو براس، ج. ك. مورتغات، د. بيرنر، ج. بوليه، ج. ريستيلي، و هـ. سايدبوتوم (1991): "جذر النترات: الفيزياء والكيمياء والغلاف الجوي". البيئة الجوية. الجزء أ. مواضيع عامة . المجلد 25، العدد 1، الصفحات 1-203. doi : 10.1016/0960-1686(91)90192-A
↑ ريتشارد أ. غراهام وهارولد س. جونستون (1978): "الكيمياء الضوئية لجذر النترات وحركية نظام خماسي أكسيد النيتروجين-الأوزون". مجلة الكيمياء الفيزيائية ، المجلد 82، العدد 3، الصفحات 254-268. doi : 10.1021/j100492a002
1 2 3 4 5 6 7 8 9 براون، ستيفن س.؛ ستوتز، يوشين (2012). "ملاحظات الجذور الحرة والكيمياء الليلية" . مجلة الجمعية الكيميائية . 41 (19): 6405-6447 . Bibcode : 2012CSRev..41.6405B . doi : 10.1039/c2cs35181a . ISSN 0306-0012 . PMID 22907130 .
1 2 نغ، نغا لي؛ براون، ستيفن س.؛ أرشيبالد، ألكسندر ت.؛ أطلس، إليوت؛ كوهين، رونالد س.؛ كراولي، جون ن.؛ داي، دوغلاس أ.؛ دوناهو، نيل م.؛ فراي، جوليان ل.؛ فوكس، هندريك؛ غريفين، روبرت ج.؛ غوزمان، مارسيلو إ.؛ هيرمان، هارتموت ؛ هودزيتش، ألما؛ إينوما، يوشيتيرو (13 فبراير 2017). "جذور النترات والمركبات العضوية المتطايرة ذات الأصل الحيوي: الأكسدة، والآليات، والهباء الجوي العضوي" . كيمياء وفيزياء الغلاف الجوي . 17 (3): 2103-2162 . Bibcode : 2017ACP....17.2103N . doi : 10.5194 / acp-17-2103-2017 . ISSN 1680-7316 . PMC 6104845. PMID 30147712 .
وانغ ، جي ؛ وانغ، هايتشاو؛ ثام، يي جون؛ مينغ، ليلي؛ تشنغ، زيلونغ؛ فانغ، غوي تشن؛ صن، تسوي تشي؛ لينغ، تشن هاو؛ تشاو، جون؛ فان، شاو جيا (23 يناير 2024). " تقرير قياس: كيمياء جذور النترات الجوية في بحر الصين الجنوبي المتأثرة بالتدفق الحضري لدلتا نهر اللؤلؤ" . كيمياء وفيزياء الغلاف الجوي . 24 (2): 977-992 . Bibcode : 2024ACP....24..977W . doi : 10.5194/acp-24-977-2024 . ISSN 1680-7316 .

[wayne1991-1] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 ر. ب. واين، إ. بارنز، ب. بيغز، ج. ب. بوروز، س. إ. كانوسا-ماس، ج. هيورث، ج. لو براس، ج. ك. مورتغات، د. بيرنر، ج. بوليه، ج. ريستيلي، و هـ. سايدبوتوم (1991): "جذر النترات: الفيزياء والكيمياء والغلاف الجوي". البيئة الجوية. الجزء أ. مواضيع عامة . المجلد 25، العدد 1، الصفحات 1-203. doi : 10.1016/0960-1686(91)90192-A

[grah1978-2] ريتشارد أ. غراهام وهارولد س. جونستون (1978): "الكيمياء الضوئية لجذر النترات وحركية نظام خماسي أكسيد النيتروجين-الأوزون". مجلة الكيمياء الفيزيائية ، المجلد 82، العدد 3، الصفحات 254-268. doi : 10.1021/j100492a002

[:1-3] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 براون، ستيفن س.؛ ستوتز، يوشين (2012). "ملاحظات الجذور الحرة والكيمياء الليلية" . مجلة الجمعية الكيميائية . 41 (19): 6405-6447 . Bibcode : 2012CSRev..41.6405B . doi : 10.1039/c2cs35181a . ISSN 0306-0012 . PMID 22907130 .

[:2-4] 1 2 نغ، نغا لي؛ براون، ستيفن س.؛ أرشيبالد، ألكسندر ت.؛ أطلس، إليوت؛ كوهين، رونالد س.؛ كراولي، جون ن.؛ داي، دوغلاس أ.؛ دوناهو، نيل م.؛ فراي، جوليان ل.؛ فوكس، هندريك؛ غريفين، روبرت ج.؛ غوزمان، مارسيلو إ.؛ هيرمان، هارتموت ؛ هودزيتش، ألما؛ إينوما، يوشيتيرو (13 فبراير 2017). "جذور النترات والمركبات العضوية المتطايرة ذات الأصل الحيوي: الأكسدة، والآليات، والهباء الجوي العضوي" . كيمياء وفيزياء الغلاف الجوي . 17 (3): 2103-2162 . Bibcode : 2017ACP....17.2103N . doi : 10.5194 / acp-17-2103-2017 . ISSN 1680-7316 . PMC 6104845. PMID 30147712 .

[:3-5] وانغ ، جي ؛ وانغ، هايتشاو؛ ثام، يي جون؛ مينغ، ليلي؛ تشنغ، زيلونغ؛ فانغ، غوي تشن؛ صن، تسوي تشي؛ لينغ، تشن هاو؛ تشاو، جون؛ فان، شاو جيا (23 يناير 2024). " تقرير قياس: كيمياء جذور النترات الجوية في بحر الصين الجنوبي المتأثرة بالتدفق الحضري لدلتا نهر اللؤلؤ" . كيمياء وفيزياء الغلاف الجوي . 24 (2): 977-992 . Bibcode : 2024ACP....24..977W . doi : 10.5194/acp-24-977-2024 . ISSN 1680-7316 .

[ 1 ]

[ 2 ]