Rôle des états excités dans la formation de H₃O⁺ par impact électronique dans la vapeur d’eau

Laboratoire Curie, 11, rue Pierre-Curie, Paris, 5e, France.

Résumé

Le rapport des courants ioniques i(H₃O⁺)/i(H₂O+) obtenus par impact électronique dans la vapeur d’eau a été mesuré pour des énergies des électrons incidents variant de 11 à 20 eV. Dans les limites des erreurs expérimentales, H₃O⁺ est formé entièrement par réactions secondaires. La vitesse de formation d’une fraction des ions H₃O⁺ ne varie cependant pas avec l’intensité du champ d’extraction dans la source d’ions. On propose la réaction

H₂O* + H₂O → H₃O⁺ + (OH + e)

pour rendre compte de ce résultat. La variation du rapport i(H₃O +)/i(H₂O)⁺ avec l’énergie des électrons incidents suggère, en outre, que la section efficace de la réaction molécule-ion

H₂O⁺ + H₂O → H₃O⁺ + OH

diminue quand l’ion primaire se trouve dans un état électronique excité. Ce résultat serait en accord avec la théorie statistique de Light.

Abstract

The ratio of positive ion currents, H₃O⁺/H₂O⁺, obtained by electron bombardment of water vapor has been measured for nominal incident electron energies of 11.0 to 20.0 eV. Within expérimental error, all H₃O⁺ observed is produced by second order reactions. A fraction of the H₃O⁺, however, is produced at a rate which is independent of the field strength in the ion source. The reaction

H₂O* + H₂O→ H₃O⁺ + + (OH + e),

involving an excited molecule, is proposed to account for this result. The variation of the ratioH₃O⁺+/H₂O⁺ with incident electron energy suggests that the cross-section for the ion-molecule reaction H₂O⁺ + H₂O → H₃O⁺+ + OH

is smaller when the primary ion is in an excited electronic state, in qualitative agreement with the phase-space theory of Light. Evidence of excited-state participation in the ion-molecule reaction has been obtained for incident electron energies of about 14.5 and 16.3 eV.