Por que um terceiro corpo é necessário para a recombinação de dois átomos de hidrogênio?
No artigo Discuta. Faraday Soc. 1962, 33, 205 , os autores dizem que, para formar o hidrogênio molecular da colisão com o átomo, precisamos de um terceiro corpo para remover o excesso de energia. É isso que temos a reação$\ce{H + H + M -> H2 + M}$.
Suponho que a razão seja porque, se tivermos o excesso, essa energia quebrará o vínculo. Se for esse o caso, por que a energia não pode ser transferida para o elétron e assim teria$\ce{H + H -> H2^*}$, Onde $\ce{H2^*}$ denota um estado excitado de $\ce{H2}$?
Respostas
Sim, há validade em descobrir que dois átomos de hidrogênio formam o hidrogênio molecular em taxas muito lentas. Revise Gould, RJ e Salpeter, Edwin E., Astrophysical Journal, Vol. 138, pág. 393. Está publicamente disponível em:http://articles.adsabs.harvard.edu/pdf/1963ApJ...138..393G
A resposta exata à sua pergunta encontra-se na página 138 desse trabalho, no título “II. Mecanismos para a formação de hidrogênio molecular. ”
No espaço, o hidrogênio molecular é destruído (por radiação cósmica) a taxas que excedem sua formação sem algum tipo de catalisador de superfície. Este enigma motivou pesquisas significativas para encontrar os mecanismos reais de formação de hidrogênio molecular em ambientes naturais. Trabalhos mais recentes podem ser encontrados por Gianfranco Vidali, et.al., Journal of Physics: Conference Series: 6, 2005:
https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1742-6596/6/1/003/pdf
Este trabalho mais recente cita o trabalho de Gould e Salpeter. Parece ainda ser aceito como a explicação para a lenta taxa de formação de hidrogênio molecular a partir do hidrogênio atômico.
De acordo com esta explicação, depois que os átomos de hidrogênio do estado fundamental colidem, a nova molécula de hidrogênio estará em um estado tripleto e não pode decair para um estado singleto porque esta é uma transição proibida. Uma pesquisa superficial nos PES de estados triplos de hidrogênio diatômico mostra que, de fato, essas são curvas rasas que levariam a uma rápida dissociação.