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Physikalische Chemie für Fortgeschrittene
- Laser in der Chemie -(SS 2013)
PD Dr. Knut [email protected]
http://www.fhi-berlin.mpg.de/~asmis/teaching.htm
Literatur:
1) Physikalische Chemie, Atkins, Oxford, 20102) Atmospheric Chemistry and Physics, Seinfeld and Pandis, Wiley, 20063) Molecular Reaction Dynamics, Levine, Cambridge University Press, 20094) J.S. Baskin and A.H. Zewail, Journal of Chemical Education, Vol.78 p. 737 (2001).5) A.H. Zewail, Journal of Physical Chemistry A Vol. 104 p. 5660-94 (2000).
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Übersicht 4.6.2013
Molekulare Reaktionsdynamik
- Kinetik vs. Dynamik 1D, 2D und 3D-Potentialenergiediagramme
- Infrarot-Chemilumineszenz (Polanyi, 1972)
- Hammond-Prinzip und Polanyi-Regeln
- Messung interner Energieverteilung mittels LIF (Zare, 1973)
- Modenselektivität in chemischen Reaktionen (Crim, 1991)
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Übersicht 11.6.2013
Molekulare Reaktionsdynamik
- Winkelaufgelöste Messungen (Davis, 2000)
- Intramolekulare Schwingungsenergieumverteilung (IVR)
- O3-Defizit Problem (Wodtke, 1993)
„Femtochemie“
- Zeitskalen chemischer, physikalischer und biologischer Prozesse
- Erzeugung ultrakurzer Lichtpulse / Pump-Probe Aufbau
- ICN Photodissoziation: Wie schnell bricht eine Bindung?
- Tautomerisierung von Basenpaaren: Protonentransfer-Mechanismus?
- Retinal: Geschwindigkeit der cis/trans-Isomerisierung?
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OH + D2 DOH + D
4
langsame D-Atome Eint (HOD) groß
schnelle D-Atome Eint (HOD) klein
Vorwärts-streuung
Rückwärts-streuung
Reaktionsrate (D-Atom
Bildung)als Funktion der internen
Energie und des Streuwinkels der Reaktionsprodukte
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Intramolekulare Schwingungsenergieumverteilung
Zewail
|a>
|b>
|a>
a
b
a b
SF6
D2O
interne Energie des Moleküls
Zust
andsd
ichte
(Z
ust
ände/c
m-1)
6
Anthracen: S1S0 Fluoreszenz
DE
Fluoreszenzintensität als Funktion der Zeit nach der
Anregung
Anthracen
Anregung S0 S1 + 766cm-1
Anregung S0 S1 + 1792cm-
1
Zust
andsd
ichte
(Z
ust
ände/c
m-1)
interne Energie (Schwinung)
7
Die Atmosphäre
7
Ozon (O3) - charakteristischer Geruch, starkes Oxidationsmittel - UVA Schutz (in der Stratosphäre, Abnahme seid Industrialisierung)- Reizung der Atemwege (in der Troposphäre, Zunahme seit Indutrialisierung)
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O2 und O3 Absorption
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O2 Absorption: <200 nm
starke O3 Absorption: 240-320 nm
O3
O2
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Ozon-Defizit-Problem
O2 + O2(v>25) O3+ O
O2 + O2 O3 + O DG>0
endergonische Reaktion
später Übergangszustand
Schwingungsanregung der Edukte ermöglicht (beschleunigt)
die Reaktion
O3 + hn(226 nm) O2 (v=?) + O DG<0 Schwingungsquantenzahl v
exergonische Reaktion
früher Übergangszustand
schwingungsangeregte Produkte
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Zeitskalen
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zeitaufgelöste Messungen
Chronophotographie (1884, Dt = 50 ms)
Stroboskop (Dt = 40 ms)
Femtosekunden Pump-Probe Experiment (Dt ~10-15 s = 10 fs )
http://de.wikipedia.org/wiki/Chronofotografie
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Femtosekunden-Laserpuls-Erzeugung
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Femtochemie: Photodissoziation von ICN
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Femtochemie: Tautomerisierung
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Femtochemie: Rhodopsin