Dlaczego do rekombinacji dwóch atomów wodoru potrzebne jest trzecie ciało?
W artykule Omów. Faraday Soc. 1962, 33, 205 autorzy twierdzą, że aby utworzyć wodór cząsteczkowy ze zderzenia do atomu, potrzebujemy trzeciego ciała, aby usunąć nadmiar energii. To znaczy, że mamy reakcję$\ce{H + H + M -> H2 + M}$.
Przypuszczam, że powodem jest to, że jeśli mamy nadmiar, ta energia zerwie więź. Jeśli tak jest, dlaczego energia nie może zostać przeniesiona na elektron, a więc miałoby to miejsce$\ce{H + H -> H2^*}$, gdzie $\ce{H2^*}$ oznacza stan wzbudzony $\ce{H2}$?
Odpowiedzi
Tak, jest słuszne odkrycie, że dwa atomy wodoru tworzą wodór cząsteczkowy z bardzo małą szybkością. Przegląd Gould, RJ i Salpeter, Edwin E., Astrophysical Journal, tom 138, str. 393. Jest publicznie dostępne pod adresem:http://articles.adsabs.harvard.edu/pdf/1963ApJ...138..393G
Dokładna odpowiedź na twoje pytanie znajduje się na stronie 138 tej pracy, pod nagłówkiem „II. Mechanizmy tworzenia się wodoru cząsteczkowego ”.
W kosmosie wodór cząsteczkowy jest niszczony (przez promieniowanie kosmiczne) z szybkością przekraczającą jego powstawanie bez jakiegoś rodzaju katalizatora powierzchniowego. Ta zagadka zmotywowała do podjęcia ważnych badań w celu znalezienia rzeczywistych mechanizmów powstawania wodoru cząsteczkowego w warunkach naturalnych. Nowsze prace można znaleźć w Gianfranco Vidali i in., Journal of Physics: Conference Series: 6, 2005:
https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1742-6596/6/1/003/pdf
Ta nowsza praca cytuje pracę Goulda i Salpetera. Wydaje się, że nadal jest akceptowany jako wyjaśnienie powolnego tempa tworzenia się wodoru cząsteczkowego z wodoru atomowego.
Zgodnie z tym wyjaśnieniem, po zderzeniu atomów wodoru w stanie podstawowym, nowa cząsteczka wodoru będzie w stanie trypletu i nie może rozpaść się do stanu singletowego, ponieważ jest to przejście zabronione. Pobieżne poszukiwania w PES stanów trypletowych dwuatomowego wodoru pokazują, że rzeczywiście są to płytkie krzywe, które prowadziłyby do szybkiej dysocjacji.