Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Харт Э. Гидратированный электрон

.pdf
Скачиваний:
25
Добавлен:
25.10.2023
Размер:
14.52 Mб
Скачать

Г Л А В А 3

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГИДРАТИРОВАННОГО ЭЛЕКТРОНА

 

Электроны в различной степени претерпевают

сольватацию

во

всех

жидкостях.

В

иеполярных жидкостях,

образованных

атомами или молекулами с замкнутыми электронными

оболочка­

ми

(Не,

Ne, Ar, Н 2 ),

электронно-атомные и электронно-молеку­

лярные

взаимодействия

слабые. Ближиедействующие

силы от­

талкивания между квазисвободным электроном и связанными электронами частично компенсируются дальнодействующими по­ ляризационными силами. В полярных жидкостях наряду с эти­

ми

взаимодействиями

существуют значительно

превосходящие

их

ближиедействующие

силы отталкивания

между электроном

и средой, которые ориентируют молекулы

растворителя вокруг

электрона и тем самым

вызывают образование

«полости».

В этой главе дана сводка физических свойств сольватированных электронов, образующихся в жидкой воде, льду, аммиаке и в меньшей степени других полярных жидкостях. Естественно, что физические свойства всех таких сольватированных элект­

ронов аналогичны. То, что после открытия

[462] и идентифика­

ции [300] электрона, сольватированного в

аммиаке (s^H),

о

нем было накоплено большое число данных, очень помогло нам сделать выводы о структуре e~q. Следует также отметить ана­ логию между свойствами е~ и F-центров, а также захваченных ejr и подвижных е~ электронов во льду. Однако подробного обзора по этим вопросам здесь нет и рассматриваются только те особенности, которые полезны для понимания природы и свойств е~д. В этой главе основное внимание уделяется ре­ зультатам, полученным при изучении спектров поглощения, спектров электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) и из­ мерениях электропроводности. Обсуждаются также термодина­ мические свойства е~ , его размеры и, наконец, его структура,

основанная на нескольких предложенных моделях.

З.і. СПЕКТР ПОГЛОЩЕНИЯ

Из материала, изложенного в гл. 2, видно, что изучение спектров поглощения сыграло важную роль в идентификации е~ как второго восстановителя в облученной воде. Эта иден-

50

тификация была основана на сходстве интенсивного короткоживущего спектра поглощения е~д со спектром поглощения ej^H j , а также на том, что указанное поглощение исчезает в присутст­

вии некоторых растворенных веществ

(особенно СЬ, N 2 0 и СО2).

После 1962 г. о спектре поглощения

е~ и сольватированных

электронов было накоплено много новых сведений. Как будет видно из дальнейшего, спектр е~ зависит от свойств окружаю­ щей среды, так же как и спектры других сольватированных электронов.

Сопоставление со спектрами других сольватированных электронов

Сольватированные электроны имеют одиночные, интенсив­ ные, бесструктурные полосы поглощения, простирающиеся от ультрафиолетовой в инфракрасную область. Примеры таких спектров приведены на рис. 3.1—3.8.

Сопоставление

некоторых

оптических

свойств е^ Н з

с е ~

в

жидкой воде и льду сделано в табл. 3.1

[240].

 

 

Спектры поглощения этих частиц показаны на рис. 3.1, где

дана зависимость молярного коэффициента экстинкции

от энер­

гии (эв) и длины

волны (нм).

Считается

общепризнанным,

что

Т а б л и ц а 3.1

Оптические свойства некоторых сольватированных электронов

 

Условия

опыта и

 

ч

 

 

 

 

свойства электронов

 

 

 

 

e N H 3

Растворитель

°С

 

 

н 2 о

Н 2 0

Н 2 0

10 M NaOH

NH 3

Температура,

 

 

25

— 194

—10

—194

—48

Максимум

поглощения,

 

715

630

680

586

1400

нм*

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Максимум

поглощения,

 

1,73

1,97

1,82

2,12

0,885

эв*

 

 

 

 

 

1,85

1,7

1,9

5

Вмакс .

І 0 *

М-1-СМ-1*

 

hi

 

 

эв/град

 

 

—2,9

- 1 , 1

- 1 , 1

d—, К ) - 3

 

 

аТ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Полуширина,

эв*

 

 

0,93

0,29

0,61

0,98

0,46

Сила

осциллятора

 

 

0,71

- 0 , 7

0,77

me/m0

ф »

 

 

 

 

1,58

1,87

me/m0

* * *

 

 

 

1,00

1,72

 

 

 

 

 

Выход,

е~/100 эв

 

 

2,7

2 - Ю - 4

0,3

1,9—3,0

• —

 

*

Данные взяты

из-рис. 3 . 1 .

 

 

 

 

• *

См. (Ьормулу

(3 . 2) ,

стр .

79.

 

 

 

 

* * *

См. формулу

( 3 . 3 ) ,

стр .

79.

 

 

 

 

4* 51

эти широкие асимметричные полосы возникают в результате

перехода

электрона

из основных

1 s-состояний

в

возбужденные

2 р-состояния [269,

273,

274,

361]. Эти

 

спектры

поглощения

обладают

многими

свойствами,

характерными

для

 

спектров

f-центров

[90]. Для

аммиака,

воды,

чистого

и щелочного

льдов

 

 

 

 

 

Рис. 3.1. Спектры поглощения соль-

 

 

 

Л,нм

ватированиых

и

захваченных элект­

 

 

 

ронов в аммиаке, воде, кристалличе­

 

 

 

 

 

ском

льду

и

стеклообразном

10 M

 

 

 

 

 

растворе КОН. Спектры в кристалли­

 

 

 

 

 

ческом

льду

(при —10° С)

и

Н 2 0

 

 

 

 

 

(при

25° С)

получены

методом им­

 

 

 

 

 

пульсного

 

радиолиза. Молярный ко­

 

 

 

 

 

эффициент

экстинкцни

е

(е^Г )

Д л я

 

 

 

 

 

кристаллического

 

льда

 

вычислен в

 

 

 

 

 

предположении,

что

сила

осциллято­

 

 

 

 

 

ра для ej~r равна 0,65.

 

При 313° С

 

 

 

 

 

коэффициент экстинкцни е (е^ ) при

 

 

 

 

 

Ariane

 

произвольно

принят

равным

 

 

 

 

 

5000 М - ' - сиі - 1 :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/ — спектр

в NH] при —48° С [206]; 2 — Н-О

 

 

 

 

 

при

25° С

|!84,

239]:

3 — 10 /И КОН

при

 

 

 

 

 

- 1 9 4 ° С

[176];

4 Н 2

0

при

 

—194° С

Г1691;

 

 

 

 

 

5 — Н 2

0

при —10° С

[3541;

6 — НзО

при

 

 

 

 

 

313° С

 

[337].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

максимумы полос лежат

соответственно

 

при

1400, 715,

630 и

586 нм. Интенсивность полос быстро возрастает со стороны низ­

ких

энергий, спад ее со стороны высоких энергий происходит

более медленно. Положение

максимума полосы £ ( А , м а К с )

явля­

ется

мерой разности энергий

основного и возбужденного

состоя­

ний. Ширина полосы определяет относительное смещение ос­ новного и возбужденного состояний и служит мерой несвязан­ ности возбужденного состояния [263].

При <210 нм е~ , по-видимому, имеет вторую полосу по­

глощения, положение А-макс которой

не установлено [353]. Эта

полоса

аналогична ß-полосе /-"-центров [152, 153]. Она, вероятно,

вызывается сдвигом в красную часть

спектра

фундаментальной

полосы

поглощения жидкой

воды,

который

обусловлен е~ .

В других жидкостях подобная

полоса пока не наблюдалась.

Независимость от способа генерации

Спектр е^ Н з не зависит от способа генерации электрона. Все щелочные и некоторые щелочноземельные металлы окрашивают аммиак в интенсивный синий цвет, и соответствующие спектры в основном идентичны. Найдено, что при облучении жидкого ам­ миака возникает оптический спектр поглощения, который также сходен со спектром е^н3 ' обсуждавшимся выше [128, 412]. По-

52

скольку в этом случае щелочной металл отсутствовал, то на­

блюдавшаяся окраска

принадлежит исключительно

е^Н а . Одна­

ко

при импульсном радиолизе

жидкого аммиака

исчезновение

е^н

имеет начальную

быструю

стадию, за которой

следует вто­

рая, гораздо более медленная стадия. Быстрая реакция проте­

кает

по закону

второго порядка с константой скорости

0,1 X

Х І О 1 0 ^ ! - 1 сект1.

Поскольку

в растворах натрия в аммиаке

очень

стабилен,

высказывалось

предположение, что е~,

возни­

кающий при облучении, исчезает в реакции с другими актив­ ными частицами, образующимися вместе с ним (возможно, с NH+ и NH2 ) [413] *.

Спектр е~, подобно спектру е^И з , не зависит от способа ге­

нерации [239]. На

рис. 3.2 приведены

спектры поглощения

е~

в диапазоне К =220-^1 ООО нм,

которые

нормированы

условием,

что е = 1,85 • 104 М~]

• смгх при

720 нм

[183, 210, 214,

226,

285,

352, 360]. Согласно указанным работам, форма кривой погло­ щения не зависит от величины pH. Как видно из рис. 3.2, она

одинакова

при

р Н = 7 , 11 и 12. Недавно

было

показано, что

она

не

изменяется

даже в 0,75 M растворе

HCIO4

[108].

 

 

 

При ?і>300 нм спектры идентичны независимо от

того,

сня­

ты

ли они

через 1 или 10 мксек

после

прохождения

импульса

электронов

или

рентгеновского

излучения.

Спектр

в области

А,<300 нм

осложняется влиянием

примесей

и других

продуктов

радиолиза (например, ОН, Н 2 0 2 , Н 0 2 , 0 2 ) . Однако эту труд­ ность удалось преодолеть, проводя опыты по импульсному радиолизу с использованием щелочных растворов, насыщенных во­ дородом под давлением [184].

Спектр е~ , возникающих при радиолизе в результате иони­ зации молекул воды, совпадает со спектром е~, генерирован­ ных из атомов водорода. Как видно из рис. 3.2, изменение вели­

чины pH не оказывает влияния на спектр: он

одинаков

как в

0,01 и. растворе NaOH, насыщенном Н2 , так и

в

нейтральной

воде. В первом случае примерно половина e~q

возникает

в ре­

зультате ионизации молекул воды, а остальная

их

часть — по

реакции

 

 

 

Н + О Н - - e - 4 - H A

 

 

(3.1)

и даже после того, как первоначально образовавшиеся е~ ис­ чезали с образованием атомов H, а последние вновь трансфор­ мировались в е~ , спектр оставался неизменным.

Подтверждение гипотезы о том, что структура е~ не за-

* Подробно свойства es в облученном жидком аммиаке исследованы в работах: Хайкин Г. И,. Жигунов В. А., Долин П. И. «Химия высоких энер­ гий», 1971, 5, 54, 84; 1972, 6, 149; «Докл. АН СССР», 1972, 202, 144.—

Прим. ред.

53

висит от способа его образования, может быть получено также на основании данных о его реакционной способности. Для не­ которых случаев, обсуждаемых в последующих главах, пока­

зано, что скорость

реакций

е~ не

зависит от

pH,

если

только

при этом структура среды не изменяется. С

помощью

метода

конкурирующих

акцепторов

было

показано,

кроме того, что

2,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

 

V

 

 

 

1,5-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

\

 

 

 

 

 

 

 

 

*

в

 

 

У

 

 

 

 

-

 

 

'

/

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

\

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

\

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

\\

 

 

0,5\

 

 

 

 

 

 

 

 

 

\

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ш

 

 

 

 

 

X

 

 

 

 

 

A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

200

_

 

I

 

1

 

 

1

j

\нм

 

400

600

 

300

 

Рис. 3.2. Спектры поглощения e^q .^полученные

раз­

 

личными

способами:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X —

0,5 M

NajCOa

[226]; А

№ 0

[2851; Ш — 0.001 н.

NaOH +

 

+0,7

мМ Hi Г2101;

• — 0,01

н. NaOH+0.7

мМ

Н 2 [214];

 

 

 

0,01 н. NaOH+0,0042M H , fl83V,

О — 0 . 5

мМ

K<Fe

(CN)„ (фо­

 

тохимическое

образование

е ~ ) [ 3 6 0 ] .

 

 

 

 

 

 

е~ , возникающие при фотолизе, имеют такую же реакцион­ ную способность, как и е~, образующиеся при рад'иолизе или в некоторых химических реакциях [127, 135].

Спектр е~ , возникающих при фотолизе, совпадает со спект­ ром е~ч, появляющихся при действии ионизирующих излуче­ ний или образующихся в реакции (3.1) [360]. На рис. 3.2 при­ ведены спектры е~, генерированных в реакции

Fe (CN)*- + Аѵ •* Fe (CN) 3 ~ + е~ .

54

Спектр поглощения такой системы, снятый спустя 30 мксек после световой вспышки, совпадал со спектром е~ , образован­

ных радиолитически

[360].

 

 

 

 

 

 

при

облучении

Сольватированные электроны

возникают

и

различных

спиртов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

На

 

рис.

3.3

[389]

приведены

 

 

 

 

 

 

 

спектры

для

метанола,

этанола

и

 

 

 

 

 

 

 

изопропанола. Они сходны со спек­

 

 

 

 

 

 

 

трами

е~.

Полосы

поглощения

яв­

 

 

 

 

 

 

 

ляются

 

интенсивными,

асимметрич­

 

 

 

 

 

 

 

ными

и

широкими,

свидетельствуя

 

 

 

500

700

 

900 Л,нм

тем

самым

 

о неизменности

основ­

 

 

 

 

ных

особенностей

процесса

сольва­

Рис.

3.3.

 

Спектры

поглощения

тации электронов

и в этих полярных

ej~ в спиртах [389]:

 

 

жидкостях.

 

 

 

 

 

 

 

 

/ — СН,ОН:

2 — CjHsOH;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 (СНзЬСНОН .

 

 

 

Зависимость от температуры и давления

 

 

 

 

 

 

При

 

увеличении

температуры

спектр

поглощения

e^q не­

сколько

уширяется

и £ ( А , М а к о )

сдвигается

в

сторону

меньших

энергий. Величина

сдвига для

е~

составляет — 0,0029

эв/град

в диапазоне

температур

от 4 до 90° С

[214]. Методом

импульс­

ного радиолиза было показано

(см. рис. 3.4), что ширима

спект-

 

 

20 г—

 

 

 

 

 

 

 

 

:

 

 

 

- ,

 

 

Q\

!

!

і

!

1

1,0 .

1,5

2,0

2,5

_

E,3ßJ

Рис. 3.4. Влияние температуры на спектр поглощения е~ в интервале от 4 до 90° С [400].

55

pa и его асимметрия несколько увеличиваются с ростом темпе­ ратуры, а кажущийся молярный коэффициент экстинкции слег­ ка уменьшается. Последний эффект в принципе может быть свя­ зан с уменьшением либо выхода е~, либо его молярного ко­ эффициента экстинкции. Поскольку уширение спектра с ростом температуры носит плавный характер, а радиационнохимические

s

 

 

.

 

 

 

выходы,

как это

следует

 

 

 

 

 

 

 

 

из

 

химических

 

данных,

 

 

 

 

 

 

 

 

не

 

зависят от

температу­

 

 

 

 

 

 

 

 

ры,

можно

принять, что

 

 

 

 

 

 

 

 

выход g{ejq)

при измене­

 

 

 

 

 

 

 

 

нии температуры

остается

 

 

 

 

 

 

 

постоянным. Отсюда

мож­

 

 

 

 

 

 

 

 

но

 

заключить,

что в ин­

 

 

 

 

 

 

 

 

тервале

от 4 до 90° С не

 

 

 

 

 

 

 

 

только количество е~ по­

 

 

 

 

 

 

 

 

стоянно, но и его струк­

 

 

 

 

 

 

 

 

тура

по

существу

неиз­

 

 

 

 

 

 

 

 

менна.

 

 

 

 

полярные

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Другие

 

 

Рис. 3.5. Влияние температуры на

спектры

жидкости

ведут

себя ана­

логичным

образом.

Как

поглощения es

в метаноле и аммиаке:

видно

из рис. 3.5,

макси­

3 С Н 3

О Н

при

—78° С [58]; 4 — С Н 3 О Н при 24° С

мумы

полос

 

поглощения

J — N H 3

при —70" С 1162]; 2 N H 3 при 24° С

[130];

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[58].

 

 

 

 

 

 

 

электронов,

 

сольватиро­

смещаются

при увеличении

 

 

ванных

в СН3 ОН

и NH 3 ,

температуры

 

в

область

меньших

энергий,

что вновь свидетельствует о тесной

аналогии

между

e7q и другими сольватированными электронами.

 

 

 

 

 

 

Гидратированный электрон образуется в воде и в результате

облучения ее при критической температуре

и даже

 

выше. Был

получен

спектр поглощения в жидкой

воде D 2 0 под давлением

ее насыщенного пара при температурах

 

вплоть

до 390° С (см.

рис. 3.6). При таких

повышенных температурах

главными

осо­

бенностями

полосы

поглощения

являются

ее уширение и сдвиг

£ ( ^ м а к с )

в

сторону

меньших

энергий. При температурах

выше

100° С температурный

коэффициент сдвига

£ ( Х М а к о )

монотонно

убывает,

достигая

при 372° С значения

— 0,0015 эв

на

градус,

что существенно меньше, чем в случае жидкой

Н 2 0 при темпе­

ратурах

ниже 100° С. Электрон остается

гидратированный

и при

температуре

390° С, заметно

превышающей

критическую

темпе­

ратуру D 2 0, равную

372° С.

Форма

полосы

поглощения

при

сверхкритических

температурах

сходна

с

формой

полосы для

жидкой

D 2 0 при более низких

температурах. Следует

подчер­

кнуть, что при изменении температуры

от 0 до 390° С

структур­

ные ассоциаты (кластеры), существующие в жидкой

воде,

резко

изменяются. Поэтому

способность электрона

образовывать во-

56

круг себя гидратную сферу не зависит

существенным

образом

от наличия

кластеров

молекул

воды

или

от структуры таких

кластеров,

и отрицательно заряженные

кластеры,

образованные-

в газовой фазе при высоких давлениях, не отличаются

сущест­

венно от электронов, гидратированных

в жидкой

воде.

 

 

1,8-

 

 

 

 

 

 

 

\

1,6 -

 

 

 

 

 

 

 

 

-

 

I

1 \ .

 

 

I

 

5

1,2

 

100°

 

371,5°С

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,0-

 

 

 

 

 

 

 

 

0.8

і

1

400

500

600

Т°К

 

 

100

200

300

 

Рис. 3.6.

Влияние температуры на

Е ( Я м а і < г ) полосы

 

e~q в кристаллическом льду и жидкой воде. Данные

для температур, меньших 273° К, заимствованы из работ [414, 433], для температур 273—373° К — и з ра­ боты [214], для температур выше 373° К — и з рабо­ ты [337].

Влияние давления на спектр е~ исследовалось при 27° С. При этом было обнаружено смещение спектра в голубую часть, равное 200 Â при гидростатическом давлении 1000 атм [396, 399]. Этот сдвиг был интерпретирован на основе модели поло­ сти, предсказывающей такой сдвиг при уменьшении ее объема.

Спектры поглощения электронов в полярных твердых телах

Спектры поглощения /"-центров и электронов, захваченных во льду, напоминают спектры электронов, сольватированных в- жидкостях. Полосы поглощения /-центров при увеличении тем­ пературы уширяются, а их максимумы сдвигаются в сторону бо­

лее низких энергий

(см. рис. 3.7). Аналогия

между

спектрами,

приведенными на рис. 3.1 для льда

и жидкой

воды, и спектрами

рис. 3.7, а также температурные

сдвиги — еще одно

свидетель­

ство определенного

сходства /"-центров, е~ и ejr .

 

 

Для спектров /"-центров в точке плавления кристалла

наблю­

дается скачкообразное изменение Е(КЫйѵс)

(сдвиг для КВг со­

ставляет

~0,5 эв)

[219], что связано со значительным

объем­

ным расширением

кристалла

при

плавлении.

Кроме

того,

£ ( ? Ч і а к с )

линейно зависит от молярного

объема

в степени —2/3.

Поскольку для галогенидов щелочных

металлов

величина Ѵ~2/3

57

прямо пропорциональна d~2 (d — расстояние между ядрами ме­ талла и галогена в кристалле), напрашивается вывод о наличии тесной связи между Хмлкс и межъядерным расстоянием в кри­ сталле. В дальнейшем при обсуждении модели полости будет

показано, как Е(ХШКС)

 

зависит от

размеров

полости.

 

 

и при

При

понижении температуры

е~

стабилизируется,

 

—196° С время его жизни в щелочной матрице настолько

велико,

что электрон

можно

наблюдать

с

помощью

 

обычных

оптиче­

 

 

 

 

 

ских методов или методом ЭПР.

 

 

-245°л

 

Использование

 

этих

методов

по­

 

 

 

зволило

 

достичь значительного

 

 

 

 

 

прогресса

в

выяснении

 

струк­

 

 

 

 

 

туры

efr.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+20°/Т\

\

 

Примерно

 

одновременно

с

 

 

идентификацией

е~

по его спек­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

тру

поглощения

аналогичный

+750°С/

 

 

 

спектр, приписанный

 

, был от­

 

 

 

крыт в

замороженных

 

облучен­

 

 

 

 

 

 

J},5

-1,0 -

1,5

2,0

E,3Ô

ных

щелочных

растворах

[174,

270,

394]. Типичный

такой

спектр

Рис. 3.7. Влияние температуры на

с

А,Макс = 585

нм,

снятый

 

при

спектры поглощения F-центров в

—196° С,

приведен

на

 

рис. 3.1,

КВг. Кривая для 750° С была по­

кривая

3.

Обращает

на

себя

вни­

лучена в случае

раствора

К в

мание сходство

между

спектрами

жидком

КВг [219].

 

 

 

 

 

 

 

е~

и ejT

 

в замороженном щелоч­

 

 

 

 

 

ном

растворе. Обе полосы

погло­

щения являются широкими, асимметричными и интенсивными;

главное

различие состоит в сдвиге полосы

в сторону

боль­

ших энергий. Д а ж е выход G(e^

), равный 3,0±0,6 в «стекле»

10 н. NaOH, близок к зыходу е~

[176].

Таким

образом,

можно

•сделать

вывод о сходстве между е~

и e~j~ , причем

главное

различие

состоит в том, что

находится в

несколько

более

глубокой

ловушке.

 

 

 

 

Высокие выходы е~ наблюдаются лишь для аморфных матриц типа NaOH—Н2О. В гл. 1 шла речь о том, что вторич­ ные электроны, выбитые из молекул воды -у-квантами, сначала термализуются, затем гидратируются. Те же процессы происхо­ дят во льду, где возможна дальнейшая их дифференциация. При низких температурах ловушки достаточно глубоки для того, что- •бы электроны стали неподвижными. Однако освещение и нагре­ вание освобождают такие электроны из ловушек и делают их подвижными. Обозначим подвижный электрон е~. Таким об­ разом, имеем равновесие

etr *^ ет •

58

Как и e~q, подвижные электроны реагируют с растворенными веществами; и во льду, не содержащем щелочь, реакция

 

 

 

е - + Н+ -

H

 

 

 

 

ответственна за гораздо более низкий выход ejr .

 

 

 

Однако

условие

щелочности недостаточно для

образования

е~ , так

как

в монокристаллах

NaOH • 7,0 Н 2 0

 

(9,0 М)

и

NaOH • 3,5 Н 2 0

(14,5

М) стабильные

ejr

не возникают

в резуль­

тате облучения

при

—196° С [73], хотя

в «стеклах»

такого

же

состава появляется

значительное окрашивание [73,

1684] *. Оче­

видно, облучение не приводит к возникновению ловушек в мо­ нокристаллах состава 9,0 или 14,5 M NaOH, но такие ловушки имеются в исходном аморфном твердом веществе. Аналогичные эффекты обнаружены для стеклообразных замороженных ра­ створов Са(С10„)2 , Mg(C104 )2 , NaH2 P04 [87]. В облученных этиленгликоле и глицерине, а также в смесях этиленгликоль — изопропиловый спирт и этиловый спирт — изобутиловый спирт одиночная полоса оптического поглощения постепенно смещает­ ся от энергии, характерной для одного спирта, к энергии дру­ гого более полярного спирта при увеличении мольной доли вто­ рого спирта [171, 173, 175]. Такая зависимость свидетельствует в пользу модели, согласно которой электроны захватываются в существующих до облучения полостях, образованных несколь­ кими равномерно смешанными молекулами спиртов f 171J. В этих растворах электроны захватываются в готовых ловуш­ ках, необходимым условием существования которых является стеклообразное некристаллическое состояние, обусловленное вы­ сокой концентрацией многоатомных анионов и инертных органи­ ческих молекул. Естественно, что в отсутствие Н+ или легко

восстанавливающихся

соединений

выходы

еуг возрастают. Есть

обзоры, где описана

природа

процессов

в облученных водных

[106, 136, 176, 292, 294, 341,

461]

и органических [223,

466]

«стеклах» **.

 

 

 

 

 

Время жизни и выходы efr

в чистом

кристаллическом

льду

сильно снижаются. Поэтому для изучения их свойств необхо­

димо использовать

метод импульсного радиолиза [169, 354, 413].

На

рис. 3.1 спектр

е~ сопоставлен

со спектрами е~

в чистом

 

* Образование электронных

центров с

малыми

выходами

при ѵ-радио-

лизе

кристаллогидратов щелочей

и фторида

калия

при —196° С было пока­

зано недавно А. К. Пикаевым и сотр. (Pikaev A. K-, Ershov В. G., Punte-

zhis

S. A. Radiations

Effects,

1970,

5, 265. Puntezhis S. A., Ershov B. G.,

Pi­

kaev

A. K. Ibid.,

1971,

10, 253).—

Прим.

ред.

 

 

 

**

Эти

процессы

рассматриваются

также

в обзорах:

Ершов Б. Г.,

Пи-

каев

А. К.

«Ж.

физ. хим.»,

1967,

41,

2573; Рогинский В. А., Котов Б. В.

«Химия

высоких

энергий», 1967,

1,

291;

Ershov В. G., Pikaev А. К. Radiation

Res. Rev., 1969, 2, 1; Kevan L. In:

Actions Chimiques et Biologiques des

Ra­

diations. M. Haissinsky, Ed. Paris,

Masson et

Cie, 1969,

sêr, XIII, p.

57.—

Прим.

ред.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

59