Атмосферные процессы с участием  токсичных трихлоруксусной и монохлоруксусной кислот

И. И. Морозов; Е. С.  Васильев; П. С.  Хомякова; О. С. Морозова; К. О. Синюков; Н. Н. Кузнецова; С. В. Савилов

doi:10.25514/CHS.2022.2.23012

И. И. Морозов Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семенова Российской академии наук, Москва, Россия https://orcid.org/0000-0001-7957-5015
Е. С. Васильев Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семенова Российской академии наук, Москва, Россия https://orcid.org/0000-0002-8026-9151
П. С. Хомякова Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семенова Российской академии наук, Москва, Россия; Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия https://orcid.org/0000-0002-5230-3607
О. С. Морозова Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семенова Российской академии наук, Москва, Россия https://orcid.org/0000-0001-8847-2579
К. О. Синюков Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семенова Российской академии наук, Москва, Россия; Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия https://orcid.org/0000-0002-6086-3057
Н. Н. Кузнецова Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, Москва, Россия https://orcid.org/0000-0003-0738-2796
С. В. Савилов Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, Москва, Россия https://orcid.org/0000-0002-5827-3912

DOI: https://doi.org/10.25514/CHS.2022.2.23012

Ключевые слова: токсиканты, монохлоруксусная, трихлоруксусная кислота, константа скорости реакции, масс-спектрометрия, реакции фтора, гидратация,

Аннотация

В работе рассмотрены процессы, протекающие с токсичными хлоруксусными кислотами в газе и воде. Методом конкурирующих реакций при T = 293 K изучена кинетика реакции атомов фтора с токсичной трихлоруксусной кислотой. В качестве конкурирующих реакций были использованы четыре реакции атомов фтора: с трихлорэтаном, этанолом, циклогексаном и 2-фторэтанолом. Рассчитана константа скорости реакции атомов фтора с трихлоруксусной кислотой, k (293 K) = (4,3 ± 0,8)⸱10^-11 см³молекула^-1с^-1. Масс-спектр отрицательных ионов водного раствора монохлоруксусной кислоты был получен электрораспылением в вакуум. На распределении по степени гидратации для нераспавшихся ионов обнаружены изломы в области между дважды и трижды гидратированными ионами кислотного остатка. Этот излом трактуется как граница между внутренней и внешней гидратной оболочкой ионов кислотного остатка, содержащих атомы хлора. Показано, что при эмиссии гидратированных ионов из раствора в вакуум первая оболочка сохраняется, а вторая частично разрушается.

Литература

Lewis, T.E., Wolfinger, T.F., Barta, M.L. (2004). The ecological effects of trichloroacetic acid in the environment. Environ Int., 30, 1119–1150. https://doi.org/10.1016/j.envint.2004.04.003

Hoekstra, E.J. (2003). Review of concentrations and chemistry of trichloroacetate in the environment. Chemosphere, 52, 355–369. https://doi.org/10.1016/S0045-6535(03)00213-3

Weissflog, L., Krueger, G., Elansky, N. et al. (2003). Input of trichloroacetic acid into the vegetation of various climate zones – Measurements on several continents. Chemosphere, 52, 443–449. https://doi.org/10.1016/S0045-6535(03)00209-1

Atkinson, R., Baulch, D.L., Cox, R.A. at al. (1997). Summary of Evaluated Kinetic and Photochemical Data for Atmospheric Chemistry, J. Phys. Chem. Ref. Data, 26, 521–1011.

Hurley, M.D., Sulbaek, Andersen M.P., Wfllington, T.J., et al. (2004). Atmospheric chemistry of perfluorinated carboxylic acids: Reaction with OH radicals and atmospheric lifetimes. J. Phys. Chem. A, 108, 615–620.

Vasil'ev, E.S., Morozov, I.I., Hack, W. et al. (2001). Atmospheric reactions of 2,2,2-trifluoroethanol. Doklady RAN, 381, 293–297. https://doi.org/10.1023/A:1013274429311

Platz, J., Nielsen, O.J., Sehested, J., Wallington, T.J. (1995). Аtmospheric chemistry of 1,1,1-trichloroethane: uv spectra and self-reaction kinetics of CCl3CH2 and CCl3CH2O2 radicals, kinetics of the reactions of the CCl3CH2O2 radical with NO and NO2, and the fate of the alkoxy radical CCl3CH2O. J. Phys. Chem., 99(17), 6570–6579.

Khatoon, T., Edelbuttel-Einhaus, J., Hoyermann, K., Wagner, H. Gg. (1989). Rates and mechanisms of the reactions of ethanol and propanol with fluorine and chlorine atoms. Ber. Bunsen-Ges. Phys. Chem., 93, 626–632. https://doi.org/10.1002/bbpc.19890930521

Pearson, R.K., Cowles, J.O., Hermann, G.L., Gregg, D.W., Creighton, J. R. (1973). Relative performance of a variety of NF3 + hydrogen-donor transverse-discharge HF chemical-laser systems. IEEE J. Quantum Electron., 9, 879–889.

Vasil’ev, E.S., Morozov, I.I., Hack, W., Hoyermann, K.H., Hold, M. (2006). Kinetics and mechanism of atmospheric reactions of partially fluorinated alcohols. Kinet. Catal. 47(6), 834–845. https://doi.org/10.1134/S0023158406060048

NIST Standard Reference Database Number 69, (2022). https://doi.org/10.18434/T4D303

Vasiliev, E.S., Karpov, G.V., Volkov, N.D., et al. (2021). Common processes of the hydration of chloroacetic acids. Russ. J. Phys. Chem. B, 15(2), 228–232.

Vasiliev, E.S., Volkov, N.D., Karpov, G.V., et al. (2020). Mass Spectrometry Study of the Reaction of Fluorine Atoms with Benzene. Russ. J. Phys. Chem., 94, 2004–2009. https://doi.org/10.1134/S0036024420100295

Vasiliev, E.S., Knyazev, V.D., Karpov, G.V., Morozov, I.I. (2014). Kinetics and Mechanism of the Reaction of Fluorine Atoms with Pentafluoropropionic Acid. J. Phys. Chem. A. 118, 4013–4018. https://doi.org/10.1021/jp5029382

Vasiliev, E.S., Knyazev, V.D., Savelieva, E.S., Morozov, I.I. (2011). Kinetics and mechanism of the reaction of fluorine atoms with trifluoroacetic acid. Chem. Phys. Lett., 512, 172–177. http://doi.org/10.1016/j.cplett.2011.07.023