Breitbandige Ultraschallabsorptionsspektroskopie an wässrigen ionischen Tensid-Lösungen im Frequenzbereich von 100kHz bis 2GHz
Broadband ultrasonic absorption spectroscopy at ionic surfactants in aqueous solution in the frequency range from 100kHz to 2GHz
by Rüdiger Polacek
Date of Examination:2003-05-12
Date of issue:2003-08-12
Advisor:Prof. Dr. Dirk Ronneberger
Referee:Prof. Dr. Dirk Ronneberger
Referee:Prof. Dr. Thomas Heimburg
Persistent Address:
http://dx.doi.org/10.53846/goediss-2814
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Description:Dissertation
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Abstract
English
Liquids play an important role in animated nature, especially in physical chemistry and biology. On molecular level the macroscopic physical characteristics are to be understood about liquids by their fast inter molecular interaction effects with short range. They form interesting complex supramolekulare structures, which on broad temporal scales (1 ps - 1 s) form and disintegrates again. In order to understand the structures and their temporal fluctuations of the liquid state of aggregation, the fast changes of the molecular arrangements in liquids with relaxation spectroscopic methods are studied.In this work the behavior of ionic amphipiler molecules (surfactants) in aqueous solution is examined. Above the critical micelle concentration (cmc) the monomers in aqueous solution form spherical micelles. These structures show fast dynamic processes, which lead to ultrasonic absorption with relaxation times from 1 ms to 100 ps. At Sodiumdodecylsulfate, Octylammoniumchlorid and Pentylammoniumchlorid the exchange process of individual monomers with the micelle (monomer exchange process) as well as the shift of the monomers from the micelle (radial diffusion) in aqueous solution examined and with theoretical models of Annianson/Wall and Teubner/Kahlweit is compared.
Keywords: surfactants; micelles; ionic micelles; critical micelle concentration; monomer exchange process; basestacking; acoustic spectroscopy; ultrasonic resonator; relaxation; Anianson; Teubner
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Flüssigkeiten spielen in der belebten Natur, speziell in der physikalischen Chemie und Biologie, eine bedeutende Rolle. Auf molekularer Ebene sind die makroskopischen physikalischen Eigenschaften von Flüssigkeiten durch ihre schnellen kurzreichweitigen intermolekularen Wechselwirkungen zu verstehen. Sie bilden interessante komplexe supramolekulare Strukturen, die auf breiten zeitlichen Skalen (1 ps - 1 s) sich bilden und wieder zerfallen. Um die Strukturen und ihre zeitlichen Fluktuationen des flüssigen Aggregatzustandes zu verstehen, werden die schnellen Änderungen der Molekülanordnungen in Flüssigkeiten mit relaxationsspektroskopischen Methoden studiert.In dieser Arbeit wird das Verhalten ionischer amphipiler Moleküle (Tenside) in wässriger Lösung untersucht. Oberhalb der kritischen Mizellkonzentration (cmc) bilden die Monomere in wässriger Lösung kugelförmige Mizellen. Diese Strukturen zeigen schnelle dynamische Prozesse, die zu Ultraschallabsorption mit Relaxationszeiten von 1 ms bis 100 ps führen. An Natriumdodecylsulfat, Octylammoniumchlorid und Pentylammoniumchlorid wird der Austauschprozess einzelner Monomere mit der Mizelle (Monomeraustauschprozess) sowie die Verschiebung der Monomere aus der Mizelle (radiale Diffusion) in wässriger Lösung untersucht und mit theoretischen Modellen von Annianson/Wall und Teubner/Kahlweit verglichen.
Schlagwörter: Tenside; Mizellen; ionische Mizellen; kritische Mizellkonzentration; Monomeraustauschprozess; Basenstapeln; akustische Spektroskopie; Ultraschallresonator; Relaxation; Anianson; Teubner