Warum wird bei der Rekombination zweier Wasserstoffatome ein dritter Körper benötigt?
Im Artikel Diskutieren. Faraday Soc. 1962, 33, 205 sagen die Autoren, dass wir einen dritten Körper benötigen, um die überschüssige Energie zu entfernen, um molekularen Wasserstoff von der Kollision zum Atom zu bilden. Das heißt, wir haben die Reaktion$\ce{H + H + M -> H2 + M}$.
Ich nehme an, der Grund dafür ist, dass diese Energie die Bindung aufbricht, wenn wir den Überschuss haben. Wenn dies der Fall ist, warum die Energie nicht auf das Elektron übertragen werden kann und so hätte$\ce{H + H -> H2^*}$, wo $\ce{H2^*}$ bezeichnet einen angeregten Zustand von $\ce{H2}$?
Antworten
Ja, die Feststellung, dass zwei Wasserstoffatome mit sehr langsamen Raten molekularen Wasserstoff bilden, ist gültig. Review Gould, RJ, und Salpeter, Edwin E., Astrophysical Journal, Vol 138, pg. 393. Es ist öffentlich zugänglich unter:http://articles.adsabs.harvard.edu/pdf/1963ApJ...138..393G
Die genaue Antwort auf Ihre Frage finden Sie auf Seite 138 dieser Arbeit unter der Überschrift „II. Mechanismen zur Bildung von molekularem Wasserstoff. “
Im Weltraum wird molekularer Wasserstoff (durch kosmische Strahlung) mit einer Geschwindigkeit zerstört, die seine Bildung ohne irgendeine Art von Oberflächenkatalysator übersteigt. Dieses Rätsel motivierte bedeutende Forschungen, um die tatsächlichen Mechanismen der molekularen Wasserstoffbildung in natürlichen Umgebungen zu finden. Neuere Arbeiten finden sich bei Gianfranco Vidali et al., Journal of Physics: Conference Series: 6, 2005:
https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1742-6596/6/1/003/pdf
Diese neuere Arbeit zitiert die Arbeit von Gould und Salpeter. Es scheint immer noch als Erklärung für die langsame Bildungsrate von molekularem Wasserstoff aus atomarem Wasserstoff akzeptiert zu werden.
Nach dieser Erklärung befindet sich das neue Wasserstoffmolekül nach der Kollision von Wasserstoffatomen im Grundzustand in einem Triplettzustand und kann nicht in einen Singulettzustand zerfallen, da dies ein verbotener Übergang ist. Eine flüchtige Suche der PES nach Triplettzuständen von zweiatomigem Wasserstoff zeigt, dass es sich tatsächlich um flache Kurven handelt, die zu einer schnellen Dissoziation führen würden.