Quantum yields for Cl(²P_3/2,1/2), ClO and O(³P) in the photolysis of chlorine nitrate at 308 nm

Abstract

Quantum yields have been measured for chlorine nitrate photolysis at 308 nm using resonance fluorescence to detect Cl and O(³P). The addition of NO allowed ClO to be detected as Cl atoms. The quantum yields were determined to be: Cl 0.80±0.20, O(³P) ⩽0.05 and ClO 0.28±0.12. Approximately one third of the chlorine atoms are formed in the excited spin–orbit state Cl(²P_1/2). A large proportion of the ClO radicals were found to be formed in excited vibrational states which react more slowlywith NO than ground-state ClO, and are quenched slowly by N₂. The yields of Cl and ClO were found to be independent of totalpressure up to 100 Torr. Rate coefficients were also measured for the reactions of chlorine nitrate with Cl atoms, k₃=(9.1±1.2) ×10^-12 cm³ molecule^-1 s^-1 and O atoms, k₄=(2.4±0.4)×10^-13 cm³ molecule^-1 s^-1.

References

1. F. S. Rowland, J. E. Spencer and M. J. Molina, J. Phys. Chem., 1976, 80, 2711.
2. M. J. Prather, M. B. McElroy and S. C. Wofsy, Nature (London), 1984, 312, 227.
3. S. Solomon, Nature (London), 1990, 347, 347.
4. S. T. Massie, J. A. Davidson, C. A. Cantrell, A. H. McDaniel, J. C. Gille, V. G. Kunde, J. C. Brasunas, B. J. Conrath, W. C. Maguire, A. Goldman and M. M. Abbas, J. Geophys. Res., 1987, 92, 14806.
5. J. L. Mergenthaler, J. B. Kumer, A. E. Roche, R. W. Nightingale, J. F. Potter, J. C. Gille, S. T. Massie, P. L. Bailey, D. Edwards, P. S. Connell, D. E. Kinnison, M. R. Gunson, M. C. Abrams, G. C. Toon, B. Sen, J.-F. Blavier, D. G. Murcray, F. J. Murcray and A. Goldman, J. Geophys. Res., 1996, 101, 9603.
6. A. R. Ravishankara, D. D. Davis, G. Smith, G. Tesi and J. Spencer, J. Geophys. Res. Lett., 1977, 4, 7.
7. W. G. Mankin, M. T. Coffey, A. Goldman, M. R. Schoeberl, L. R. Lait and P. A. Newman, Geophys. Res. Lett., 1990, 17, 473.
8. R. Toumi, R. L. Jones and J. A. Pyle, Nature (London), 1993, 365, 37.
9. M. L. Santee, L. Froidevaux, G. L. Manney, W. G. Read, J. W. Waters, M. P. Chipperfield, A. E. Roche, J. B. Kumer, J. L. Mergenthaler and J. M. Russell III, J. Geophys. Res., 1996, 101, 18835.
10. M. P. Chipperfield, M. L. Santee, L. Froidevaux, G. L. Manney, W. G. Read, J. W. Waters, A. E. Roche and J. M. Russell, J. Geophys. Res., 1996, 101, 18861.
11. W. S. Smith, C. C. Chou and F. S. Rowland, Geophys. Res. Lett., 1977, 4, 517.
12. J. S. Chang, J. R. Barker, J. E. Davenport and D. M. Golden, Chem. Phys. Lett., 1979, 60, 385.
13. S. M. Adler-Golden and J. R. Wiesenfeld, Chem. Phys. Lett., 1981, 82, 281.
14. W. J. Marinelli and H. S. Johnston, Chem. Phys. Lett., 1982, 93, 127.
15. H. D. Knauth and R. N. Schindler, Z. Naturforsch. A, 1983, 38, 893.
16. J. J. Margitan, J. Phys. Chem., 1983, 87, 674.
17. J. P. Burrows, G. S. Tyndall and G. K. Moortgat, J. Phys. Chem., 1988, 92, 4340.
18. T. K. Minton, C. M. Nelson, T. A. Moore and M. Okumura, Science, 1992, 258, 1342.
19. C. M. Nelson, T. A. Moore, M. Okumura and T. K. Minton, Chem. Phys., 1996, 207, 287.
20. T. A. Moore, M. Okumura, M. Tagawa and T. K. Minton, Faraday Discuss., 1995, 100, 295.
21. R. K. Yokelson, J. B. Burkholder, R. W. Fox and A. R. Ravishankara, J. Phys. Chem., submitted.
22. L. Goldfarb, A. M. Schmoltner, M. K. Gilles, J. B. Burkholder and A. R. Ravishankara, J. Phys. Chem., submitted.
23. S. E. Paulson, J. J. Orlando, G. S. Tyndall and J. G. Calvert, Int. J. Chem. Kinet., 1995, 27, 997.
24. G. S. Tyndall, J. J. Orlando and C. S. Kegley-Owen, J. Chem. Soc., Faraday Trans., 1995, 91, 3055.
25. P. P. Bemand and M. A. A. Clyne, J. Chem. Soc., Faraday Trans. 2, 1975, 71, 1132.
26. J. A. Davidson, C. A. Cantrell, R. E. Shetter, A. H. McDaniel and J. G. Calvert, J. Geophys. Res., 1987, 92, 10921.
27. J. A. Davidson, A. A. Viggiano, C. J. Howard, I. Dotan, F. C. Fehsenfeld, D. L. Albritton and E. E. Ferguson, J. Chem. Phys., 1978, 68, 2085.
28. W. B. DeMore, S. P. Sander, D. M. Golden, R. F. Hampson, M. J. Kurylo, C. J. Howard, A. R. Ravishankara, C. E. Kolb and M. J. Molina, JPL 94-26, NASA Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, CA, 1994.
29. J. B. Burkholder, R. K. Talukdar and A. R. Ravishankara, Geophys. Res. Lett., 1994, 21, 585.
30. C. M. Roehl, J. J. Orlando and J. G. Calvert, J. Photochem. Photobiol. A., 1992, 69, 1.
31. T. A. Staffelbach, J. J. Orlando, G. S. Tyndall and J. G. Calvert, J. Geophys. Res., 1995, 100, 14189.
32. M. J. Kurylo, G. L. Knable and J. L. Murphy, Chem. Phys. Lett., 1983, 95, 9.
33. R. K. Yokelson, J. B. Burkholder, L. Goldfarb, R. W. Fox, M. K. Gilles and A. R. Ravishankara, J. Phys. Chem., 1995, 99, 13976.
34. M. J. Kurylo, Chem. Phys. Lett., 1977, 49, 467.
35. L. T. Molina, J. E. Spencer and M. J. Molina, Chem. Phys. Lett., 1977, 45, 158.
36. L. Goldfarb, M. Harwood, J. B. Burkholder and A. R. Ravishankara, in preparation.
37. M. A. A. Clyne and H. W. Cruse, J. Chem. Soc., Faraday Trans. 2, 1972, 68, 1281.
38. S. L. Nickolaisen, S. P. Sander and R. R. Friedl, J. Phys. Chem., 1996, 100, 10165.
39. A. I. Chichinin, Chem. Phys. Lett., 1993, 209, 459.
40. J. Cao, Y. Wang and X. W. Qian, J. Chem. Phys., 1995, 103, 9653.
41. S. A. Chasovnikov, A. I. Chichinin and L. N. Krasnoperov, Chem. Phys., 1987, 116, 91.
42. J. Park, Y. Lee and G. W. Flynn, Chem. Phys. Lett., 1991, 186, 441.
43. A. J. Colussi and S. P. Sander, Chem. Phys. Lett., 1991, 187, 85.
44. C. M. Nelson, T. A. Moore, M. Okumura and T. K. Minton, J. Chem. Phys., 1994, 100, 8055.
45. Y. Matsumi, S. Nomura, M. Kawasaki and T. Imamura, J. Phys. Chem., 1996, 100, 176.
46. A. O. Langford and C. B. Moore, J. Chem. Phys., 1984, 80, 4204.
47. A. O. Langford and C. B. Moore, J. Chem. Phys., 1984, 80, 4211.
48. A. R. Ravishankara, P. H. Wine, C. A. Smith, P. E. Barbone and A. Torabi, J. Geophys. Res., 1986, 91, 5355.
49. A. E. Dessler, S. R. Kawa, A. R. Douglass, D. B. Considine, J. B. Kumer, A. E. Roche, J. L. Mergenthaler, J. W. Waters, J. M. Russell and J. C. Gille, J. Geophys. Res., 1996, 101, 12515.
50. P. S. Stevens and J. G. Anderson, J. Phys. Chem., 1992, 96, 1708.