测量快速反应

一些过程是如此之快,特殊的技术被用来研究它们。有两个困难快速反应。一是所花费的时间,混合反应物或改变温度系统可能在比较重要的半衰期,因此初始时间无法准确测量。另一个困难是,时间测量物质的数量类似的反应的半衰期。用于克服这些困难的方法分为两类:流方法和脉冲和调查方法。

在流的方法,介绍了两种气体或解决方案迅速混合容器,然后产生的混合流动迅速沿着管。反应物或生成物的浓度是为例,通过光谱方法沿着管不同位置,对应于不同的反应时间。修改这个方法是stopped-flow技术,在反应物被迫迅速反应室;流突然停止,大量各种短时间后通过物理方法测量。这些流方法受限于时间混合气体或解决方案和不合适的如果半衰期小于100秒。

这些混合被脉搏和克服困难探针方法。这些是短脉冲的原理,通常的辐射,化学系统,然后给出了探测器,通常涉及辐射提供了光谱证据后发生的初始脉冲。第一种方法,发达国家在1949年由英国化学家R.G.W.诺里什和乔治•波特,是闪光光解方法波特,诺里什和赢得了诺贝尔奖1967年化学奖。在这个技术高强度的闪光,但短时间内带来了原子和分子的物种的形成,可以研究活动的反应光谱学。在最早的实验中闪光的持续时间是毫秒(女士;1毫秒= 10³第二),但在未来四十年期间降低了超过11个国家的10几飞秒。一个纳秒(ns;1 ns = 10⁹秒)flash对几乎任何纯粹的学习来说是足够的化学反应哪里有化学特性的变化。任何化学反应,然而,涉及流程的纯粹的物理性质,如能量再分配的分解瞬态物种,这发生在飞秒范围内。

许多这样的过程已经被研究过的只有几个飞秒的持续时间。所需的时间长度的化学键改变10^-10年米可以约100 fs,这一瞬间几个飞秒的持续时间,紧随其后的是另一个相同的时间,将提供这些债券长度的微小变化的信息。技术使一个又一个flash发生几纳秒是路线的光稍长一些的路径。另外1微米的道路(μm;1μm = 10⁶米)导致的延迟1 fs,区别是现在技术这么短的路径可行的。出生于埃及的化学家Ahmed Zewail获得了1999年的诺贝尔化学奖对他在这个领域工作。

另一个脉冲方法放松的方法开发在1950年代由德国物理学家曼弗雷德特征(谁分享了1967年诺贝尔化学奖诺里什和搬运工)。在这个方法中调查始于反应系统平衡;反应研究已经完成,没有进一步的改变发生。外部条件改变非常迅速;系统就不再平衡,放松一个新的平衡。放松的速度等物理方法测量的光谱,并导致分析的结果反应速率。

最常见的方式改变外部环境是改变温度,和方法被调用温度突变、不要急于方法。技术已经发展为提高温度的微小的反应船几度在不到100 ns。因此不适合最快的方法流程,可以研究闪光光解,但许多纯粹的化学过程都适合不要急于技术,提供了有价值的动态信息。(另请参阅弛豫现象。)

其他实验技术用于快速过程的研究。超声波方法已被用于过程发生的半衰期微秒(μs;1μs = 10⁻⁶二)和纳秒范围。核磁共振也被用于特定类型的反应。