Radikalkinetik (Flüssigphasenlabor)

Reaktionen in wässriger Phase: Kinetische und mechanistische Untersuchungen

Laser gestützte Untersuchungen zur Kinetik von Radikalreaktionen in wässriger Phase bilden den Schwerpunkt der Laborexperimente. Diese Reaktionen sind von großer Bedeutung für chemische Prozesse in wässrigen Partikeln, Wolken, Nebel und Regen. Für ein genaueres Verständnis von Oxidationsreaktionen organischer Verbindungen (Alkohole, Carbonyle, Säuren, Aromaten) im troposphärischen Multiphasensystem werden Reaktionen von OH, NO3, SOX- und halogenhaltigen Radikalen als Funktion von Temperatur, pH-Wert, Sauerstoffgehalt und Ionenstärke untersucht. Für die Untersuchungen von Radikalreaktionen kommt eine Laserphotolyse-Laser-Langweg-Absorptionsanordnung zum Einsatz (siehe Abbildung 1). Kinetische Untersuchungen werden sowohl direkt als auch mittels Wettbewerbskinetik unter Anwendung verschiedener gepulster (Excimer-Laser) und kontinuierlicher Laser (Argon Ionen Laser, Diodenlaser, He-Ne-Laser, He-Cd-Laser) durchgeführt. Die Versuchsanordnung besteht aus einem Excimer-Laser (Kr/F-, Xe/Cl- bzw. Xe/F-Füllung), welcher 10 - 40 ns lange Laserpulse bei λ = 248 nm, λ = 308 nm bzw. λ = 351 nm liefert. Als analytische Lichtquellen kommen verschiedene kontinuierliche Laser bzw. Lampen zum Einsatz. Zur Erhöhung der Absorptionsweglänge des analytischen Lichtes wird eine Spiegelanordnung nach White verwendet (siehe Abbildung 2 und 3). Als Detektoren werden sowohl Photodioden, Photomultiplier, Diodenarrays und CCD-Kameras eingesetzt. Somit können mit diesem Versuchsaufbau neben kinetischen Studien auch spektroskopische Untersuchungen zu kurzlebigen Zwischenprodukten (z.B. organische Peroxyradikale) stattfinden.

  • Abbildung1: Schema der Laserphotolyse-Laser_langwegabsorptionsapparatur (LFP-LPA) zur Untersuchung Radikalreaktionen in wässriger Phase.

  • Abbildung 2. Verlauf des Analysenlasers durch die Messzelle für Untersuchungen des Nitratradikals (NO3) in wässriger Lösung.

  • Abbildung 3. LFP-LPA Anordnung für kinetische und spektroskopische Untersuchungen von OH Radikalreaktionen in wässriger Lösung.

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