2. АБСОЛЮТНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ СКОРОСТЕЙ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ

2.7. Туннельные процессы

2.7.1. Покажите, как туннелирование ядер влияет на низкотемпературный предел скорости химической реакции.

2.7.2. В реакции изомеризации

CH₃CH₂HCH₃ ¾® CH₃HCH₂CH₃

происходит туннельный перенос протона с константой скорости 10 с^–1. Оцените кинетический изотопный эффект при замене Н на D.

2.7.3. Выведите выражение, описывающее изменение во времени концентрации пар частиц D и А, гибнущих в туннельной реакции

D + A ¾® D⁺ + A^–,

при прямоугольной функции распределения пар D...A по расстоянию R между частицами D и A в пáрах.

2.7.4. При импульсном облучении образцов керамики (длительность импульса 3 пс, мощность в импульсе 3,7 ГВт) образуются электронные «e» и дырочные «h» центры. Их рекомбинация при Т = 77 К протекает в изолированных пáрах «e–h», причём константа скорости рекомбинации зависит от расстояния R между реагирующими частицами в паре k_рек = n × exp(–R/a), где константы n = 2,5 × 10¹⁵ с^–1, а = 1,2 Å. За время от 2 × 10^–7 до 1,2 × 10^–6 с погибло 3,6 × 10¹⁵ пар. Определите расстояние между реагентами в паре, считая его постоянным для всех пар, если энергия излучения, затрачиваемая на создание одной электронно-дырочной пары, равна 5 эВ.

2.7.5. Получите уравнение кинетической кривой для реакции туннельного переноса электрона

D + A ¾® D⁺ + A^–

в твердом растворе, если функция распределения пар реагентов по расстоянию между реагентами

Вероятность туннелирования электрона в единицу времени на расстояние R известна: .