Атмосферные радикальные реакции при горении толуола в воздухе

  • 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/0000-0002-6988-4057
  • Д.Х. Дансюрюн Тувинский государственный университет, Кызыл, Россия
  • А.Г. Сыромятников Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семенова Российской академии наук, Москва, Россия; Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Москва, Россия https://orcid.org/0000-0003-2981-2750
  • О.С. Морозова Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семенова Российской академии наук, Москва, Россия
  • Н.Н. Кузнецова Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Москва, Россия
  • С.В. Савилов Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Москва, Россия; Институт нефтехимического синтеза им. Топчиева Российской академии наук, Москва, Россия
  • С.Ю. Купреенко Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Москва, Россия
  • К.О. Синюков Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семенова Российской академии наук, Москва, Россия
  • О.А. Ольхов Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семенова Российской академии наук, Москва, Россия
Ключевые слова: Ключевые слова: бензил, гидроксиэтил, радикалы, оксид азота, константа скорости реакции, масс-спектрометрия, многофотонная ионизация

Аннотация

Горение толуола в воздухе сопровождается образованием различного вида токсикантов. Рассмотрены элементарные реакции свободных радикалов, сопровождающих процесс горения. Реакции оксидов азота с бензильными радикалами играют одну из главных ролей в трансформации толуола в воздухе. Метод конкурирующих реакций был применен как основной кинетический инструмент для определения констант скорости реакций реакции оксидов азота с бензильными радикалами. Бензильные и гидроксиэтильные радикалы получали в реакциях атомов хлора с толуолом и этанолом. Реакция оксидов азота с гидроксиэтильными радикалами была использована как конкурирующая реакция. Концентрации реагентов и продуктов реакций определялись методами масс-спектрометрии. Получена температурная зависимость отношения констант скорости этих реакций.

Литература

Niranjan, R., & Thakur, A.K. (2017). The Toxicological Mechanisms of Environmental soot (black carbon) and carbon black: Focus on oxidative stress and inflammatory pathways. Front Immunol., 8, 763. https://doi.org/10.3389/fimmu.2017.00763

Dagaut, P., Pengloan, G., & Ristori, A. (2002). Oxidation, ignition and combustion of toluene: Experimental and detailed chemical kinetic modeling. Phys. Chem. Chem. Phys., 4(10), 1846–1854. https://doi.org/10.1039/B110282F

Dockery, D.W., Pope, C.A., Xu, X., et al. (1993). An association between air pollution and mortality in six U.S. cities. The New England Journal of Medicine, 329(24), 1753–1759. https://doi.org/10.1056/NEJM199312093292401

Semadeni, M., Stocker, D.W., & Kerr, J.A. (1995). The temperature dependence of the OH radical reactions with some aromatic compounds under simulated tropospheric conditions. Int. J. Chem.Kinet., 27(3), 287‒304. https://doi.org/10.1002/kin.550270307

Baulch, D.L., Cobos, C.J., Cox, R.A., et al. (1992) Evaluated kinetic data for combustion modelling. J. Phys. Chem. Ref. Data, 21(3), 411–734. https://doi.org/10.1063/1.555908

Markect, F., & Pagsberg, P. (1993). UV spectra and kinetics of radicals produced in the gas phase reactions of Cl, F and OH with toluene. Chem. Phys. Lett., 209(5-6), 445‒454. https://doi.org/10.1016/0009-2614(93)80115-6

Baulch, D.L., Cobos, C.J., Cox, R. A., et al. (1994). Evaluated kinetic data for combusion modelling. Supplement I. J. Phys. Chem. Ref. Data, 23(6), 847–1033. https://doi.org/10.1063/1.555953

Oehlschlaeger, M.A., Davidson, D.F., & Hanson, R.K. (2006). Investigation of the reaction of toluene with molecular oxygen in shock-heated gases. Combust. Flame, 147(3), 195–208. https://doi.org/10.1016/j.combustflame.2006.08.006

Cher, M. (1964) The reaction of methyl radicals with toluene. J. Phys. Chem., 68(6), 1316–1321. https://doi.org/10.1021/j100788a009

Lai, L., & Green, W.H. (2019). Thermochemistry and kinetics of intermolecular addition of radicals to toluene and alkylaromatics. J. Phys. Chem. A, 123(14), 3176–3184. https://doi.org/10.1021/acs.jpca.9b00817

Ma, Y.M., Su, K.H., Zhang, J., et al. (2015). Hydrogen abstraction mechanisms and reaction rates of toluene+NO3. J. Mol. Model., 21, 207. https://doi.org/10.1007/s00894-015-2749-3

Atkinson, R. (1991) Kinetics and mechanisms of the gas-phase reactions of the NO3 radical with organic compounds. J. Phys. Chem. Ref. Data, 20(3), 459–507. https://doi.org/10.1063/1.555887

Kerr, J.A., & Parsonage, M.J. (1972). Evaluated kinetic data on gas phase addition reactions. Reactions of atoms and radicals with alkenes, alkynes and aromatic compounds, Publ. London: Butterworths.

Ellis, C., Scott, M.S., & Walker, R.W. (2003). Addition of toluene and ethylbenzene to mixture of H2 and O2 at 772 K: Part 2: Formation of products and determination of kinetic data for H plus additive and for other elementary reactions involved. Combust. Flame, 132(3), 291–304. https://doi.org/10.1016/S0010-2180(02)00439-X

Hippler, H., Reihs, C., Troe, J. (1991). Shock tube UV absorption study of the oxidation of benzyl radicals. In: Symp. Int. Combust. Proc. 23 (pp. 37–43). https://doi.org/10.1016/S0082-0784(06)80239-0.

Bartels, M., Edelbuttel-Einhaus, J., & Hoyermann, K. (1989). The reactions of benzyl radicals with hydrogen atoms, oxygen atoms, and molecular oxygen using EI/REMPI mass spectrometry, In: Symp. Int. Combust. Proc. 22, 1041. https://doi.org/10.1016/S0082-0784(89)80114-6.

Brooks, C.T., Cummins, C.P.R., & Peacock, S.J. (1971). Pyrolysis of toluene using a static system. Trans. Faraday Soc., 67, 3265–3274. https://doi.org/10.1039/TF9716703265.

Luther, K., Oum, K., Sekiguchi, K., & Troe, J. (2004). Recombination of benzyl radicals: dependence on the bath gas, temperature, and pressure. Phys. Chem. Chem. Phys., 6(16), 4133–4141. https://doi.org/10.1039/B407074G

Baulch, D.L., Cobos, C.J., Cox, R.A., Frank, et al. (1994). Evaluated kinetic data for combusion modelling. Supplement I. J. Phys. Chem. Ref. Data, 23(6), 847–1033. https://doi.org/10.1063/1.555953

Miyoshi, A., Matsui, H., & Washida, N. (1989). Reactions of hydroxyethyl radicals with oxygen and nitric oxide. Chem. Phys. Lett., 160(3), 291–294. https://doi.org/10.1016/0009-2614(89)87598-0.

Wang, X., Song, J., & Meng, Z. (2019).Kinetic study and rate coefficient calculations of the reaction of 1-hydroxyethyl radical with nitric oxide. J. Phys. Chem. A, 123, 7544–7549. https://doi.org/10.1021/acs.jpca.9b03500.

Boyd, A.A., Noziere, B., Lesclaux, R. (1995) Kinetics and thermochemistry of the reversible combination reactions of the allyl and benzyl radicals with NO. J. Phys. Chem., 99(27), 10815–10823. https://doi.org/10.1021/j100027a022

Heinemann-Fielder, P., & Hoyermann, K. (1988) The application of multi-photon ionization mass spectrometry to the study of the reactions O + C2H4, F + C3H6, F + c-C3H6, F + CH3OH, H + CH2OH and O + CH3O. Ber. Bunsenges Phys Chem., 92(12), 1472–1477. https://doi.org/10.1002/bbpc.198800354

Morozov, I.I., & Hoyermann, K. (1997). Multiphoton ionization of BrO radicals generated by the reaction O + Br2 =>BrO +Br. Doklady physical chemistry, 355(1-3), 212–215.

Hold, M., Hoyermann, K., Morozov, I., & Zeuch, T. (2009). CH2Cl and CHCl2 radical chemistry: The formation by the reactions CH3Cl + F and CH2Cl2 + F and the destruction by the reactions CH2Cl + O and CHCl2 + O. Zeitschrift Phys. Chem., 223, 409–426. https://doi.org/10.1524/zpch.2009.6044

Edelbüttel-Einhaus, J., Hoyermann, K., Rohde, G., & Seeba, J. (1992). The detection of the hydroxyethyl radical by rempi/mass-spectrometry and the application to the study of the reactions CH3CHOH+O and CH3CHOH+H. Symposium (International) on Combustion, 24(1), 661–668. https://doi.org/10.1016/S0082-0784(06)80081-0

Daële, V., Ray, A., Vassalli, I., et al. (1995). Kinetic study of reactions of C2H5O2 with NO at 298 K and 0.55–2 torr. Int. J. Chem. Kinet., 27(11), 1121–1133. https://doi.org/10.1002/kin.550271109

Опубликован
2023-06-05
Как цитировать
Морозов, И., Васильев, Е., Дансюрюн, Д., Сыромятников, А., Морозова, О., Кузнецова, Н., Савилов, С., Купреенко, С., Синюков, К., & Ольхов, О. (2023). Атмосферные радикальные реакции при горении толуола в воздухе. Химическая безопасность, 7(1), 158 -172. https://doi.org/10.25514/CHS.2023.1.24012
Раздел
Мониторинг состояния почвы, воздуха, воды