Übungen zur Vorlesung Physikalische und Theoretische Chemie III
- Reaktionsdynamik  -

Besprechung am Mi 17.5.2000 um 14:00 Uhr im Seminarraum der PC, Hans-Sommer-Str. 10


Übungsblatt 4
 

Aufgabe 1
Wir wollen einige Aspekte des detaillierten Chapman Mechanismus in 44 km Höhe (T=263, [Luft]= 5,0x1016 Moleküle cm-3) betrachten, wobei die Sonne scheinen soll und die Ozon-Konzentration 2,0x1011 Moleküle cm-3 beträgt.
 

O2 + h  2 O(3P)   J1=6,0x10-10 s-1
O3 + h  O(3P) + O  J2=1,0x10-3 s-1
O3 + h  O(1D) + O  J3=4,1x10-3 s-1
O(3P) + O2 + M  →  O3 + M   k1 = 6,0x10-34 (T/300)-2,3 cm6Moleküle-2s-1
O(1D) + N2  →  N2 + O(3P)  k2 = 1,8x10-11 (110/T) cm3Moleküle-1s-1
O(1D) + O2  →  O2 + O(3P)  k3 = 3,2x10-11 (70/T) cm3Moleküle-1s-1
O(3P) + O3  → 2 O2  k4 = 8,0x10-12 exp(-2060/T) cm3Moleküle-1s-1

a) Berechnen Sie die Lebensdauer von O(1D).
b) Wie gross ist die mittlere Konzentration von O(1D) unter der Annahme der Quasistationarität?
c) Der Kondensstreifen eines in dieser Höhe fliegendes Testflugzeugs besteht zu einem erheblichen Teil aus Wasserdampf. Das O(1D)-Atom reagiert mit diesem H2O zu 2 OH-Radikalen. Wie gross ist nun die Lebensdauer und die Konzentration von O(1D), wenn man von einem Partialdruck von 1Pa ausgeht: O(1D) + H2O →  2 OH,  k5 = 2,1x10-10cm3Moleküle-1s-1

Aufgabe 2
In der Troposphäre finden die oben aufgeführten Reaktionen auch statt, jedoch ist die Ozonphotolyserate deutlich geringer und die Wasserkonzentration erheblich höher. Berechnen sie die relativen Anteile des O(1D)-Abbaus, der über N2, O2 und H2O verläuft, wenn man von einem Wasserdampfpartialdruck von 10mbar ausgeht. Nimmt die Wasserkonzentration durch die Reaktion mit O(1D) merklich ab?

Aufgabe 3
In einer Küvette von 10 cm Länge misst man eine Abnahme der eingestrahlten Intensität um 30%, wenn man eine 10-6 molare Lösung einer Substanz ansetzt. Wie gross ist die Extinktion ε und wie gross ist der Absorptionsquerschnitt σ?



 Avogadro-Konstante NA = 6,02214199·1023mol-1