Nehme, Rabih:

Thermodynamik und Kinetik der Adsorption von Ameisensäure und Essigsäure auf Eisoberflächen

Duisburg, Essen (2010), 144 Bl.
Dissertation / Fach: Chemie
Fakultät für Chemie » Physikalische Chemie
Zellner, Reinhard (Doktorvater, Betreuerin)
Mayer, Christian (GutachterIn)
Duisburg, Essen, Univ., Diss., 2010
Abstract:
Die Hauptziele der vorliegenden Arbeit waren einerseits eine genauere Beschreibung der Wechselwirkung der atmosphärisch relevanten, organischen Säuren (Ameisensäure und Essigsäure) mit den stratosphärisch-troposphärischen Wolken zu finden, andererseits einen experimentellen Nachweis über die in Eiswolken vorkommenden Eisstruktur zu liefern. Dieses wurde durch Strömungsreaktormessungen und ESEM-Untersuchungen angestrebt. Die bei Temperaturen von über 190 K in der oberen Stratosphäre und unteren Troposphäre befindlichen Eiswolken konnte in der ESEM-Apparatur simuliert und untersucht werden. Es wurde nachgewiesen, dass die Struktur dieser Eispartikeln bei atmosphärisch relevanter Temperatur mit hoher Wahrscheinlichkeit die hexagonale Struktur besitzt. Ein kleiner Anteil dieser Eiskristalle, die eine Temperatur unter 185 K haben, treten in kubischer Struktur auf. Die hexagonale Eisoberfläche wurde zwischen 190 und 223 K im Stömungsreaktor hergestellt und mit der Ameisensäure und Essigsäure jeweils in Wechselwirkung gebracht. Die Säure wurde mit einer breiten Konzentrationsspanne auf der festen Phase eingeleitet, sodass monomere bzw. dimere Formen der Substanz erfasst werden. Dabei wurde die Adsorption der monomeren und dimeren Säure auf der Eisoberfläche untersucht und die möglichen Transport- und Löslichkeitsvorgänge in dem Bulk beobachtet. Hierbei spielt die Diffusion der dissoziierten Moleküle ins Eisinnere eine entscheidende Rolle beim Verständnis der Dynamik der Interaktion von gasförmiger und fester Phase. Diese Prozesse und die einzelnen Teilschritte der Wechselwirkung von adsorbierten Molekülen werden zusammengefasst und jeweils mit Zahlen gekennzeichnet. Damit werden physikalische und chemische Vorgänge wie Adsorption, Desorption, Löslichkeit und Diffusion definiert und ausführlich beschrieben. Die resultierenden energetischen Daten dieser betrachteten Teilprozesse werden in einer Energiebilanz zusammengefasst.