Positive and Negative Gas Phase Ion Chemistry of Chlorofluorocarbons in Air at Atmospheric Pressure (Articolo in rivista)

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  • Positive and Negative Gas Phase Ion Chemistry of Chlorofluorocarbons in Air at Atmospheric Pressure (Articolo in rivista) (literal)
Anno
  • 2003-01-01T00:00:00+01:00 (literal)
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  • Paradisi C. 1, Scorrano G. 2, Bosa E. 1 (2003)
    Positive and Negative Gas Phase Ion Chemistry of Chlorofluorocarbons in Air at Atmospheric Pressure
    in RCM. Rapid communications in mass spectrometry
    (literal)
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  • Paradisi C. 1, Scorrano G. 2, Bosa E. 1 (literal)
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  • Le ricerche in oggetto hanno forte carattere interdisciplinare essendo all’interfaccia fra chimica, fisica ed ingegneria. Il contributo chimico al settore è stato finora molto limitato: mancano le conoscenze di base sui processi chimici, i prodotti e gli intermedi coinvolti, in particolare sulle specie ionizzate che pure sono una componente essenziale di questi plasmi. I risultati di questi studi sono di interesse anche per processi di degradazione nell’atmosfera. Queste ricerche, che saranno oggetto di una rassegna su invito per Mass Spectrometry Review (IF 7.364), sono lo sviluppo più recente di interessi nei settori della chimica ionica in fase gassosa (Paradisi et al. J. Am. Chem. Soc. 1990, 112, 4774, IF 6.516; ibidem 1989, 111, 859, IF 6.516) e delle interazioni stabilizzanti con solvente e controione (Paradisi, Scorrano Acc. Chem. Res. 1999, 32, 958, IF 15.0). Gli autori organizzano nel 2004 il simposio internazionale Hakone IX – High Pressure Low Temperature Plasma Chemistry. (literal)
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  • 17 (literal)
Rivista
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  • Il lavoro riguarda la reattività ionica di freons nel plasma non termico prodotto da scariche elettriche corona in aria a temperatura e pressione ambiente. Questo studio deriva da una linea di ricerca, attivata di recente in collaborazione con il Dipartimento di Energia Elettrica dell’Università di Padova, sul trattamento di inquinanti organici volatili (VOC) con plasmi non termici. Il nostro contributo mira ad individuare i processi chimici responsabili della decomposizione dei VOC in questi sistemi, con particolare attenzione ai cammini ionici di reazione finora pressochè ignorati. Importanti risultati riguardano le reazioni ione-molecola che coinvolgono acqua, già osservate con etani ed etileni cloro-sostituiti (Paradisi et al. Rapid Commun. Mass. Spectrom. 2001, 15, 1904; ibidem 1997, 11, 1687), in quanto è noto che la presenza di umidità comporta migliora l’efficienza nei trattamenti al plasma, effetto generalmente attribuito all’azione del radicale ossidrilico. I nostri risultati mettono in evidenza un contributo imputabile a cammini ionici di reazione, contributo particolarmente importante nel caso dei freons che non reagiscono con il radicale ossidrilico ma subiscono invece ossidazione per reazione con H3O+. Sono stati inoltre ottenuti importanti risultati di carattere fondamentale che riguardano l’effetto di sostituenti alogeno sulla struttura e reattività di cationi etilici cloro-fluoro-sostituiti (Paradisi et al. Journal of Mass Spectrometry 2002, 37, 1280). (literal)
Note
  • ISI Web of Science (WOS) (literal)
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  • 1 Uni Padova, 2 Uni Padova e ITM-CNR (literal)
Titolo
  • Positive and Negative Gas Phase Ion Chemistry of Chlorofluorocarbons in Air at Atmospheric Pressure (literal)
Abstract
  • A report is presented on the ionization/dissociation of some representative CFCs induced by corona discharges in air at atmospheric pressure. Both positive and negative ions formed from freons 1,1,1-trichlorotrifluoroethane (CFC 113a), 1,1,2-trichlorotrifluoroethane (CFC 113), and 1,1,1,2-tetrachlorodifluoroethane (CFC 112a) were analyzed using an APCI-MS instrument. Energy resolved mass spectra were obtained by modulating the ions kinetic energy via adjustment of the sampling cone potential (Vcone). Positive ion spectra of the CFCs (M) at low Vcone show no signals due to either M+. or MH+ but only those due to species [M-Cl]+ and CX3+ (X = Cl, F), likely formed via C-Cl and C-C bond cleavages following ionization via charge exchange. Charge localization in the products of C-C bond cleavage in M+. is driven by the stability of the neutral fragment. At low Vcone the hydrates [M-Cl]+(H2O) are also observed. In the case of 1,1,2,-trichlorotrifluoroethane, [M-F]+ species also form as a result of ion molecule reactions. As Vcone is increased collision induced dissociation of [M-Cl]+ and [M-F]+, i.e. the perhalogenated cations C2X5+ (X = Cl, F), takes place via carbene elimination. In some cases such elimination is preceded or accompanied by rearrangements involving transfer of halogen from one carbon to the other. Evidence is also presented for the occurrence of a condensation reaction of C2Cl3F2+ with water to form a C2Cl2F2HO+ species via elimination of HCl. Negative ion spectra are dominated by Cl- and its ion-neutral complexes with M and with water. Additional components of the plasma include ion-neutral complexes O3-(M), the molecular anion M- (observed only with 1,1,2-trichlorotrifluoroethane) and an interesting species corresponding to [M-Cl+O]-. The origin and structure of such [M-Cl+O]- species are discussed in terms of available thermochemical and reactivity data and current mechanistic views concerning reaction of O2- with halogenated compounds. The observation of both positive and negative oxygen containing ions is of special relevance to developing new processes for the treatment of VOCs based on oxidative decomposition induced by corona discharges in air at room temperature and pressure. (literal)
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