陷落電子
正文
陷入因極性介質分子偶極取向而形成的“極子”勢阱中的熱化電子。如果介質為固體或玻璃基體,則陷落電子有較長壽命;在液體中形成溶劑化電子是一種重要的陷落方式。熱化電子 電離輻射與物質相互作用過程中產生的次級電子仍有較高的能量(>100電子伏),具有繼續激發或電離周圍介質分子的能力。通過與介質分子的作用,次級電子的能量逐漸消耗而慢化,喪失激發或電離介質分子的能力,直到它們的動能與介質分子的熱能等同,成為熱化電子。在能量降到熱能之前,如已脫離母體離子的庫侖場束縛而漂離母體離子一定距離(平均為幾納米),則這種熱化電子才有可能成為陷落電子或溶劑化電子。
“極子”模型 熱化電子在介質中自由漂移,繼續與介質分子相互作用,損失能量。如果介質分子極性較大(如水分子),熱化電子自身引起的電場使原先無規取向的介質分子偶極沿電場方向重新排列,形成極子,極子的正端朝向熱化電子,致使熱化電子陷落入由它們自身製造的極子勢阱中,成為陷落電子或溶劑化電子esolv。如果介質是水分子,又叫水化電子eaq: 但也有理論認為介質中的“阱”是預存在的。
陷落電子的結構和壽命 陷落電子的幾何構型分為鍵合取向和偶極取向兩種。以水化電子為例,最合理的模型是四個水分子與一個熱化電子構成四面體結構。電子陷入中心缺陷位置時,四面體角上的水分子偶極取向,其正端 (H)都朝向電子。六個水分子與一個熱化電子組成水化電子是鍵合取向八面體構型。陷落電子的半壽期也因介質分子而異,水化電子的半壽期為8×10-4 秒。
測定陷落電子產額的方法有動態吸收光譜、特徵單重態順磁共振譜和化學俘獲法等。