The ionic chemistry of various hydrogen mixtures (H2/N2, H2/O2, and H2/air) has been studied in low-pressure hollow cathode discharges. The major ions identified in the different discharges , N2H+, H3O+ and have been also found in astronomical observations or predicted in astrochemical models. The relative stability of the protonated ions in the various mixtures has been investigated in detail. In discharges of H2 with small amounts of N2, O2 and air, appreciable amounts of NH3 and H2O were formed at the reactor walls. The preponderance of the protonated ions in these plasmas was found to be largely dictated by the proton affinity of their respective molecular precursors. Even for small amounts of water and ammonia, proton transfer reactions tend to concentrate the positive charge in H3O+ and, especially, in ions. These results support the predictions of some astrochemical models indicating that these ions could be dominant in warm astronomical environments where H2O and NH3 molecules evaporate from dust grain mantels.
様々な水素混合気体（H2/N2、H2/O2、H2/air）のイオン化学を、低圧ホローカソード放電において研究した。異なる放電において同定された主要イオンであるN2H+、H3O+、およびH+は、天体観測においても見出されており、あるいは星間化学モデルにおいて予測されている。様々な混合気体におけるプロトン化イオンの相対的安定性を詳細に調査した。少量のN2、O2、および空気を含むH2の放電において、反応器壁でかなりの量のNH3およびH2Oが生成された。これらのプラズマ中のプロトン化イオンの優勢性は、それぞれの分子前駆体のプロトン親和力によって主に決定されることが見出された。水とアンモニアが少量であっても、プロトン移動反応は正電荷をH3O+、特にH+イオンに集中させる傾向がある。これらの結果は、H2OおよびNH3分子がダスト粒のマントルから蒸発する温暖な天体環境において、これらのイオンが支配的であり得ることを示すいくつかの星間化学モデルの予測を支持するものである。