Breitbandige Ultraschallabsorptionsspektroskopie an wässrigen ionischen Tensid-Lösungen im Frequenzbereich von 100kHz bis 2GHz

Abstract

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.