Erzeugung, Nachweis und Reaktionen reiner, teiloxidierter und substituierter Kohlenwasserstoffradikale in der Gasphase
Formation, Detection and Reactions of Pure, Partially Oxidated and Substituted Hydrocarbon Radicals in the Gas Phase
von Jens Wehmeyer
Datum der mündl. Prüfung:2002-04-23
Erschienen:2002-05-15
Betreuer:Prof. Dr. Karlheinz Hoyermann
Gutachter:Prof. Dr. Karlheinz Hoyermann
Gutachter:Prof. Dr. Michael Buback
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http://dx.doi.org/10.53846/goediss-2137
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Zusammenfassung
Englisch
Products and rates of the reactions of 1,1,1-Trichlorethane, Isobutylchloride, Di-t-Butyl-Peroxide, t-Butyl-Peroxy-Pivalate and Dimethoxymethane with Fluorine atoms are examined in the gas phase in an isothermal flow reactor with continuous molecular beam sampling and mass spectrometric analysis at pressure of 1-2 mbar. The radicals Methyl, Ethyl, Allyl, 1-Propyl, 2-Propyl, 1-Butyl, 2-Butyl, Isobutyl, t-Butyl, t-Butyl, c-Pentadienyl, c-Pentyl, c-Hexyl, c-Heptyl, c-Heptyl, c-Octyl, Methoxymethyl and 2-Chlor-2-Methyl-Propyl are formed by Hydrogen atom abstraction at their corresponding precursor molecules in the gas phase at pressure of 1 - 2 mbar. They are specifically detected by resonance enhanced multi photon ionization (REMPI) in the wavelength region of 335-540 nm and coupled time of flight mass spectrometer (TOF). In this way for some of the mentioned radicals the usage of partially deuterated compounds is necessary. The 1,1,1-Trichlorethyl radical is generated by H-atom abstraction at 1,1,1-Trichlorethan. It is detected by electron impact ionization (EI) in a sector field mass spectrometer. The kinetics of the reactions of the radicals Methyl, Allyl, 1-Propyl, 2-Propyl, 1-Butyl, 2-Butyl, Isobutyl, t-Butyl, c-Pentadienyl, c-Pentyl, c-Heptyl, c-Octyl, Methoxymethyl, 2-Chlor-2-Methyl-Propyl and 1,1,1-Trichlorethyl with Oxygen atoms at room temperature is determined. The temperature dependence of the reaction of c-Octyl with O-atoms is measured in the interval 278 K - 363 K, that of the reaction of Trichlorethyl with O-atoms in interval 243 K - 363 K. The rates of the reactions Methyl + O and Ethyl + O are examined on an isotopic effect. The products of the reaction t-Butyl + O are investigated in a static photolysis cell by FTIR-detection. The kinetics of the reactions of the radicals t-Butyl, c-Pentadienyl, c-Heptyl, c-Octyl and 2-Chlor-2-Methyl-Propyl with oxygen molecules is determined at room temperature. For the reaction of c-Octyl with molecular oxygen the temperature dependence is determined in the interval 278 K - 363 K, for the reaction of t-Butyl with oxygen molecules in the interval 243 K - 363 K. The products of the reaction of t-Butyl with molecular oxygen are examined in a static photolysis cell with FTIR-detection. The kinetics of the reactions of the radicals t-Butyl, c-Heptyl, c-Heptyl, c-Octyl and 2-Chlor-2-Methyl-Propyl with ozone is determined at room temperature. The rate of the reactions of the radicals t-Butyl and Allyl with Nitrogen Monoxide is determined in the range 243 - 363 K. The kinetics of the reactions of the radicals Allyl, 2-Propyl, 2-Butyl, t-Butyl, c-Heptyl, c-Heptyl, c-Oktyl and 2-Chlor-2-Methyl-Propyl with Hydrogen atoms is determined at room temperature.
Keywords: Hydrocarbons; Radicals; Gas Phase; Reaction Kinetics; Rempi Ionization; Mass Spectrometry
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Die Produkte und Geschwindigkeit der Reaktionen von 1,1,1-Trichlorethan, Isobutylchlorid, Di-t-Butyl-Peroxid, t-Butyl-Peroxy-Pivalat und Dimethoxymethan mit Fluoratomen werden in der Gasphase in einem isothermen Strömungssystem mit kontinuierlicher Molekularstrahlprobennahme und massenspektrometrischem Nachweis bei einem Druck von 1-2 mbar untersucht. Die Radikale Methyl, Ethyl, Allyl, 1-Propyl, 2-Propyl, 1-Butyl, 2-Butyl, Isobutyl, t-Butyl, t-Butyl, c-Pentadienyl, c-Pentyl, c-Hexyl, c-Heptyl, c-Heptyl, c-Oktyl, Methoxymethyl und 2-Chlor-2-Methyl-Propyl werden durch Wasserstoffatomabstraktion aus den entsprechenden Vorgängermolekülen in der Gasphase bei einem Druck von 1 - 2 mbar dargestellt und mit resonanzverstärkter Mehrphotonenionisation (REMPI) im Wellenlängenbereich 335-540 nm und gekoppeltem Flugzeitmassenspektrometer (TOF) spezifisch nachgewiesen. Dazu ist für einige der aufgeführten Radikale der Einsatz teildeuterierter Verbindungen erforderlich. Das 1,1,1-Trichlorethylradikal wird durch H-Atomabstraktion aus 1,1,1-Trichlorethan erzeugt und mit Elektronenstoßionisation (EI) in einem Sektorfeldmassenspektrometer nachgewiesen. Die Kinetik der Reaktionen der Radikale Methyl, Allyl, 1-Propyl, 2-Propyl, 1-Butyl, 2-Butyl, Isobutyl, t-Butyl, c-Pentadienyl, c-Pentyl, c-Heptyl, c-Oktyl, Methoxymethyl, 2-Chlor-2-Methyl-Propyl und 1,1,1-Trichlorethyl mit Sauerstoffatomen bei Zimmertemperatur wird bestimmt. Für die Reaktion von c-Oktyl mit O-Atomen wird die Temperaturabhängigkeit im Intervall 278 K - 363 K ermittelt, für die Reaktion von Trichlorethyl mit O-Atomen im Intervall 243 K - 363 K. Die Geschwindigkeit der Reaktionen Methyl + O und Ethyl + O wird auf einen Isotopeneffekt hin untersucht. Die Produkte der Reaktion t-Butyl + O werden in einer statischen Photolysezelle mit FTIR-Nachweis bestimmt. Die Kinetik der Reaktionen der Radikale t-Butyl, c-Pentadienyl, c-Heptyl, c-Oktyl und 2-Chlor-2-Methyl-Propyl mit Sauerstoffmolekülen bei Zimmertemperatur wird bestimmt. Für die Reaktion c-Oktyl mit molekularem Sauerstoff wird die Temperaturabhängigkeit im Intervall 278 K - 363 K ermittelt, für die Reaktion t-Butyl mit Sauerstoffmolekülen im Intervall 243 K - 363 K. Die Produkte der Reaktion von t-Butyl mit molekularem Sauerstoff werden in einer statischen Photolysezelle mit FTIR-Nachweis bestimmt. Die Kinetik der Reaktionen der Radikale t-Butyl, c-Heptyl, c-Heptyl, c-Oktyl und 2-Chlor-2-Methyl-Propyl mit Ozon bei Zimmertemperatur wird bestimmt. Die Geschwindigkeit der Reaktionen der Radikale t-Butyl und Allyl mit Stickstoffmonoxid wird im Temperaturbereich 243 - 363 K bestimmt. Die Kinetik der Reaktionen der Radikale Allyl, 2-Propyl, 2-Butyl, t-Butyl, c-Heptyl, c-Heptyl, c-Oktyl und 2-Chlor-2-Methyl-Propyl mit Wasserstoffatomen bei Zimmertemperatur wird bestimmt.
Schlagwörter: Kohlenwasserstoffe; Radikale; Gasphase; Reaktionskinetik; Rempi-Ionisation; Massenspektrometrie