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Kernspinrelaxation von Formaldehyd an Oberflächen und in der Gasphase

Bechtel, Christian

English Title: Nuclear spin relaxation of formaldehyde at surfaces and in the gas phase

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PDF, German
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Abstract

Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Kernspinrelaxation von Formaldehyd (H2CO) an Oberflächen und in der Gasphase gemessen. Durch selektive Photolyse von ortho-Formaldehyd bei 339,022nm wurde das 3:1-Gleichgewicht zwischen ortho- und para-H2CO gestört und die Geschwindigkeit k1 der darauf einsetzenden Relaxation para-H2CO --> ortho-H2CO bestimmt. Für Formaldehyddrücke p-->0 wird die Relaxationsgeschwindigkeit durch Stöße von H2CO mit den Wänden der Messzelle bestimmt. An Messing-, Kupfer-, und Edelstahloberflächen beträgt k1 316, 465 bzw. 918 (+-10) 1/s. Unbeantwortet bleibt die Frage, worin sich diese Wandmaterialien im Bezug auf die Kernspinrelaxation unterscheiden. Weiterhin wurde die Kernspinrelaxation von H2CO in Mischungen mit H2 bzw. SF6 bei kurzen Stoßzeiten (hohen Drücken) gemessen und mit den Vorhersagen der Theorie der Spin-Rotationswechselwirkung [Kasper et al., 1967; Chapovsky, 2001] verglichen. Um die Messwerte beschreiben zu können, muss der theoretisch vorhergesagte Wert des Matrixelement <H_IR> mit einem Faktor 1,7 (1,25 Chapovsky) für Mischungen mit H2 und mit 2,0 (Chapovsky 1,5) für Mischungen mit SF6 multipliziert werden. Die Abhängigkeit des Korrekturfaktors vom Puffergas ist mit der Theorie nicht in Einklang zu bringen. Die für die Kernspinrelaxation effektiven Wirkungsquerschnitte betragen: H2CO-H2CO = 10nm^2 (110nm^2 Chapo.), H2CO-H2 = 0,22nm^2 (2,4nm^2 Chapo.), H2CO-SF6 = 12nm^2 (120nm^2 Chapo.). Das deutet darauf hin, dass schon sehr geringfügige Wechselwirkungsenergien zwischen zwei Molekülen ausreichen, eine Umwandlung zu bewirken.

Translation of abstract (English)

Within the scope of this work the rate of nuclear spin relaxation in formaldehyde was measured at surfaces and in the gas phase. The 3:1-equilibrium between ortho-H2CO and para-H2CO was disturbed by radiation of 339,022nm which selectively photolyses ortho-H2CO. The relaxation rate k1 of the isomerisation process para-H2CO ---> ortho-H2CO was then measured. For low pressures p --> 0 fast relaxation at the walls of the cell dominate. At brass-, copper and stainless steel-surfaces the rates k1 are 316, 465 and 918 (+-10) 1/s, respectively. It remains unsettled in what the materials differ concerning nuclear spin relaxation. Further on mixtures of 1.2 mbar H2CO with H2 and SF6, respectively, at pressures up to 1000mbar are compared with theoretical predictions of intramolecular mixing [Kasper et al., 1967; Chapovsky et al., 2001]. To be able to parameterize the experimental results, the matrix element <H_IR> has to be multiplied by 1.7 (1.25 Chapo.) in the case of H2 and by 2 (1.5 Chapo.) in the case of SF6. The dependency of the correction factor of the buffer gas cannot be conciliated with the theory of intramolecular mixing. The effective rotational inelastic cross sections for the nuclear spin relaxation are: H2CO-H2CO = 10nm^2 (110nm^2 Chapo.), H2CO-H2 = 0,22nm^2 (2,4nm^2 Chapo.), H2CO-SF6 = 12nm^2 (120nm^2 Chapo.). That points to the fact that already very small energies of interaction between molecules can lead to an effective isomerisation process.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Schramm, Prof. Dr. Bernhard
Date of thesis defense: 24 September 2002
Date Deposited: 27 Sep 2002 00:00
Date: 2002
Faculties / Institutes: Fakultät für Chemie und Geowissenschaften > Institute of Physical Chemistry
Subjects: 540 Chemistry and allied sciences
Controlled Keywords: Kernspinrelaxation, Wirkungsquerschnitt, Festkörperoberfläche
Uncontrolled Keywords: rotationsinelastische Stößerotational inelastic cross section , nuclear spin relaxation
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