Prof. Dr. Mike Heilemann Physikalische Chemie II WS 2012/13 Zur Beachtung: Bitte bearbeiten Sie jede Aufgabe
auf einem separaten Blatt Papier und schreiben Sie jeweils Übungsgruppe, Name und Matrikelnummer in dieser Reihenfolge in die rechte obere Ecke.
Übungsgruppe:
Name:
Matrikelnummer:
Übungsblatt 9 Abgabe im Briefkasten vor dem Sekretariat des AK Heilemann bis: 15.01.2013, 10 Uhr
1) Löschung angeregter Zustände (5 Punkte)
Durch Bestrahlung mit UV-Licht wird Benzophenon in einen Singulett-Zustand angeregt, der rasch in einen phosphoreszierenden Triplettzustand übergeht. Triethylamin löscht diesen Triplettzustand. Messwerte für die Abhängigkeit der Phosphoreszenzintensität in Methanol von der Konzentration des Trimethylamins finden Sie in der Tabelle. Mithilfe zeitaufgelöster Laserspektroskopie stellte man fest, dass die Halbwertszeit der Phosphoreszenz in Abwesenheit des Löschers 29 μs beträgt. Wie groß ist kQ?
[Q] / (mol dm-3) 0.0010 0.0050 0.0100
IF / (beliebige Einheiten) 0.41 0.25 0.16
2) Stoßtheorie (5 Punkte)
Der Durchmesser des Methylradikals beträgt ungefähr 308 pm. Wie groß ist die maximale Geschwindigkeitskonstante in dem Geschwindigkeitsgesetz d[C2H6]/dt = k[CH3]2 für die Rekombination von Methylradikalen bei Zimmertemperatur? Von einer Probe Ethan mit einem Volumen von 1 dm3 bei 298 K und 100 kPa sind 10 % in Methylradikale dissoziiert. Wie lange dauert es mindestens, bis 90% der Radikale rekombiniert haben?
3) Statistisches Gewicht (5 Punkte)
Ein System besteht aus:
a) 5 Molekülen b) 100 Molekülen
die 4 verschiedene Energien E0 = 0, E1 = ε, E2 = 2ε und E3 = 3ε haben können. Durch welche Konfigurationen (Makrozustände) kann der Systemzustand mit der Gesamtenergie von Egesamt
= 3ε realisiert werden? Geben Sie das statistische Gewicht für jeden Makrozustand an.
4) Besetzungszahlen aus der Zustandssumme (5 Punkte)
Berechnen Sie die Besetzungszahlen des Schwingungsgrundzustands sowie des ersten und zweiten angeregten Zustands eines Deuteriumchlorid-Moleküls (DCl) bei 1000 °C. Die Schwingungswellenzahl beträgt 2088 cm-1.
Bei welcher Temperatur des Systems ist der erste angeregte Zustand 1/8 so stark besetzt wie der Grundzustand?
