励起窒素原子の全衝突反応過程と半衝突反応過程

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08218224
• 研究機関: 北陸先端科学技術大学院大学
• 研究代表者: 梅本 宏信 北陸先端科学技術大学院大学, 材料科学研究科, 助教授 (80167288)
• キーワード: 窒素原子 / 準安定状態 / 水素 / メタン / 初期状態分布 / 同位体効果

研究概要

窒素気流中での放電によって発生する活性窒素は、多くの炭化水素と反応して最終生成物としてHCNを与える。しかし、その反応初期過程については未だに不明な点が多い。本研究では、活性窒素の一成分である準安定状態の窒素原子(N(^2D)をNOの二光子光分解によって生成させ、H_2やD_2、CH_4との反応によって生成するNH(ND)ラジカルをレーザー誘起蛍光法によって検出した。そして、その初期振動・回転状態分布から反応の中間状態についての情報を得た。
水素や重水素では、振動分布はv=0とv=1でほぼ1:1、回転分布はv=0、v=1準位ともに、O(^1D)と水素から生成するOHラジカルの分布に比べて非常にブロードであった。分布に大きな同位体効果は観測されず、また、サプライザルプロットはいずれの場合も直線にはならなかった。メタンでは、v=0とv=1状態の濃度比は1.0:0.6、回転状態分布は、ユニモーダルで回転量子数N=11付近にピークをもつものであった。サプライザルプロットの傾きはO(^1D)とメタンから生成されるOHラジカルのものに非常に近かった。
これらの実験結果と半古典的トラジェクトリー計算の結果から、水素や重水素では反応に特定のアタックサイトがなく、挿入と引き抜きの両方が起こっていると結論した。これは、O(^1D)やS(^1D)がH-H(D-D)結合に挿入のみするのと対照的である。また、メタンでは、O(^1D)とアルカン系炭化水素との反応の類推から、N(^2D)もC-H結合に挿入すると考えられる。

研究成果

• [文献書誌] H.UMEMOTO: "Mass-selected Detection of N (^2D) by Resonance-enhanced Multiphoton Ionization Following Two-photon Dissociation of NO" J.Chem.Soc.Faraday Trans.,. 92・8. 1315-1318 (1996)
• [文献書誌] H.UMEMOTO: "Production of NH (ND) Radicals in the Reactions of N (2^2D) with H_2 (D_2) : Nascent Vibrational Distributions of NH and ND" J.Chem.Phys.,. 104・23. 9640-9643 (1996)
• [文献書誌] H.UMEMOTO: "Deactivation of Cd (5^3P_J) by H_2 and D_2 : Branching Ratios for the Production of CdH and CdD" Bull.Chem.Soc.Jpn.,. 69・8. 2185-2189 (1996)
• [文献書誌] H.UMEMOTO: "Production of NH (X^3Σ^-) Radicals in the Reaction of N (2^2D) with CH_4 : Nascent Rotational and Vibrational Distributions of NH" Chem.Phys.Lett.,. 264・1,2. 215-219 (1997)
• [文献書誌] H.UMEMOTO: "Nascent Rotational and Vibrational State Distributions of NH (X^3Σ^-) and ND (X^3Σ^-) Produced in the Reactions of N (2^2D) with H_2 and D_2" J.Chem.Phys.,. (印刷中).