DE4333152C2 - Verfahren zur selektiven Dissoziation chemischer Verbindungen - Google Patents
Verfahren zur selektiven Dissoziation chemischer VerbindungenInfo
- Publication number
- DE4333152C2 DE4333152C2 DE4333152A DE4333152A DE4333152C2 DE 4333152 C2 DE4333152 C2 DE 4333152C2 DE 4333152 A DE4333152 A DE 4333152A DE 4333152 A DE4333152 A DE 4333152A DE 4333152 C2 DE4333152 C2 DE 4333152C2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- selective
- dissociation
- excitation
- vibration
- phys
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07B—GENERAL METHODS OF ORGANIC CHEMISTRY; APPARATUS THEREFOR
- C07B61/00—Other general methods
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/46—Removing components of defined structure
- B01D53/68—Halogens or halogen compounds
- B01D53/70—Organic halogen compounds
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/46—Removing components of defined structure
- B01D53/72—Organic compounds not provided for in groups B01D53/48 - B01D53/70, e.g. hydrocarbons
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
- B01J19/12—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electromagnetic waves
- B01J19/122—Incoherent waves
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Toxicology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur selektiven Dissoziation
chemischer Verbindungen.
Hochreine Verbindungen sind für die verschiedensten Anwendungsgebiete
von großer Bedeutung: Neben der reinen Wissenschaft sind es vor allem die
Fachgebiete Medizin und Halbleitertechnik, in denen höchste Reinheit gefor
dert wird. Zur Erzeugung bzw. Reinigung von chemischen Verbindungen
sind eine Reihe von Verfahren bekannt, die jedoch meist einen sehr hohen
Aufwand apparativer und finanzieller Art erfordern oder nur eine geringe Rei
nigungskapazität besitzen, so daß ein hoher Zeitbedarf erforderlich und/oder
nur ein beschränkter maximaler Reinheitsgrad erzielbar ist.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur selektiven Dissoziation
chemischer Verbindungen anzugeben, das bei vergleichsweise geringem Auf
wand einen hohen Reinheitsgrad liefert.
Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Anspruch 1 ange
geben.
Die Erfindung geht von dem Grundgedanken aus, die gewünschten oder
die unerwünschten Verbindungen so anzuregen, daß eine Dissoziation er
folgt. Diese ermöglicht durch die Bildung von Ionen und/oder kleinerer Mo
lekülbruchstücke eine leichte Abtrennung von den nicht dissoziierten Mo
lekülen mit bekannten Verfahren. Dabei ist nicht allein die Reinigung
bzgl. Verbindungen anderer oder ähnlicher Struktur und/oder Summenfor
mel, sondern sogar Isotopentrennung möglich. Unterscheiden sich Verbin
dungen gleicher Summenformel in der Struktur so, daß z. B. C-H-Biege-
Schwingungen unterschiedlicher Frequenzen vorliegen, ist es mit dem er
findungsgemäßen Verfahren möglich z. B. endo- und exo-Konformere zu
trennen.
Zur Anregung werden keine Hochenergielaser oder aufwendige,
störanfällige Vakuum-UV-Laser, sondern nur einfache, über einen bestimm
ten Bereich abstimmbare Laser, z. B. Farbstofflaser, benötigt. Eine An
regung mit sehr hohen Energien (z. B. Exzimerlasern) ist zwar prinzipiell
möglich, führt aber aufgrund der hohen Überschußenergien der Bruchstücke
leicht zu unerwünschten Folgereaktionen, die die nachfolgende Abtrennung
erschweren oder gar unmöglich machen.
Die Erfindung wird zunächst exemplarisch am Beispiel einer einfachen
aromatischen Verbindung, dem Benzol (C6H6), beschrieben. Hierbei wird
die Dissoziation einer bestimmten Verbindung, nämlich der C-H-Bindung
betrachtet.
Die erste Möglichkeit, die direkte Anregung in die C-H-Streck-
Schwingung (v2) führt - wie in Abb. 1 sofort zu erkennen ist - selbst
bei enormen Überschußenergien nur zu einer bescheidenen Dissoziationsrate
und damit Ausbeute.
Besser ist es, in eine Schwingung selektiv anzuregen, die bzgl. der C-H-
Bindung gar kein dissoziatives Potential besitzt; eine derartige Schwingung
ist insbesondere die C-C-Streck-Schwingung (v1). Speziell bevorzugt ist im
Fall planarer oder aromatischer Verbindungen, wie hier beim Benzol, die
Anregung in die sog. Out-of-plane-Schwingung (v4).
Bei einer Anregung mit einer unterhalb der Dissoziationsgrenze liegenden
Energie sind die Dissoziationsraten durch das Phänomen des Tunneleffekts zu
verstehen, der z. B. bei der Theorie der α-Radioaktivität eine sehr wichtige
Rolle spielt (vgl. Messiah, Quantenmechanik, Bd. 1, S. 96 ff und J. D. Chalk,
Am. J. Phys. 58, S. 147 (1990)).
Eine selektive Anregung ist jedoch auch mit Energien möglich, die weit
oberhalb der Dissoziationsgrenze liegen (vgl. F. F. Crim, Science 249, S. 1387
(1990); C. E. Hamilton et al., Ann. Rev. Phys. Chem. 37, S. 493 (1986);
M. Quack, Ann. Rev. Phys. Chem. 41, S. 839 (1990); E. R. Th. Kerstel et
al., J. Phys. Chem. 95, S. 8282 (1991); X. Luo und T. R. Rizzo, J. Chem.
Phys. 94, S. 889 (1991); Y. S. Choi und C. B. Moore, J. Chem. Phys. 97,
S. 1010 (1992)).
Wie aus Abb. 1 hervorgeht, beträgt die auf den rotations
schwingungs-relaxierten angeregten ersten elektronischen Zustand S1 bezo
gene Dissoziationsrate im Überschußenergiebereich von etwa 3000 cm-1 bei
Einstrahlung in die v2 das 2-fache, in die v1 das 8-fache, in die v4 dagegen das
400-fache! Im Falle des deuterierten Benzols C6D6 ist der relative Anstieg
der Dissoziationsraten noch wesentlich ausgeprägter. Diese ist in Abb.
2 dargestellt.
Für die verschiedenen Moleküle unterscheidet sich der Verlauf der Dis
soziationsraten als Funktion der Überschußenergien sehr stark. Dies führt
dazu, daß z. B. bei einer Anregung eines Gemisches aus C6H6 und C6D6 mit
einer Überschußenergie von etwa 3000 cm-1 die Dissoziationsrate von C6H6
wesentlich höher als die von C6D6 ist. In Abb. 3 ist diese Situation
dargestellt.
Ein ähnlich differenziertes Verhalten der Dissoziationsraten, wie in den
Abb. 1 bis 3 für C6H6 und C6D6, findet man auch - etwas weniger
deutlich ausgeprägt - für monodeuteriertes oder pentadeuteriertes Benzol.
Damit ist eine Abtrennung auch geringster Mengen von C6H6 in C6H5D
(bzw. C6HD5 in C6D6) möglich, die nach den bisher bekannten Verfahren
gar nicht oder nur mit extremen Aufwand durchgeführt werden kann.
Diese Abtrennung nicht bzw. teildeuterierter Verbindungen ist bei
spielsweise für die Herstellung extrem "reiner" Lösemittel für die NMR-
Spektroskopie von großer Bedeutung.
In prinzipiell gleicher Weise unterscheiden sich auch die Frequenzen von
Isotopen, beispielsweise von 235UF6 und von 238UF6. Durch selektive Anre
gung und Dissoziation ist auch hier eine Anreicherung bzw. Reinigung der
gewünschten Spezies möglich. Der Fachmann erkennt leicht, daß es auch
bei nicht aromatischen Molekülen Schwingungen gibt, die bei selektiver An
regung eine extrem hohe Dissoziationsrate ergeben. So unterscheiden sich
z. B. aufgrund der unterschiedlichen räumlichen Umgebung und van-der
Waals-Wechselwirkung die Frequenzen der CH3-Biege-Schwingung von exo-
und endo-2,7,7-Trimethylbicyclo(2.2.1)heptan.
Dadurch ist auf dem erfindungsgemäßen Wege eine selektive Anregung
nur einer Form möglich, die zu deren Dissoziation führt. Die dabei entste
henden Ionen bzw. Radikale lassen sich nach bekannten Verfahren leicht von
den nicht angeregten neutralen Molekülen trennen.
Es ist sowohl möglich, die in hohem Reinheitsgrad gewünschte Spezies an
zuregen, abzutrennen und wieder in die Ausgangsform - oder durch chemische
Reaktion - in ein gewünschtes Produkt überzuführen, als auch die gewünschte
Spezies in der Form zu reinigen, daß unerwünschte Verbindungen angeregt,
dissoziiert und abgetrennt werden. Die Wahl der Methode richtet sich da
bei nach dem gerade vorliegenden Reinigungsproblem: bei der Abtrennung
von mehreren z. T. unbekannten Verunreinigungen wird man dem zuerst
beschriebenen Verfahren den Vorzug geben.
Vorteilhaft ist die Kenntnis der Absorptionsspektren von Molekülen im
gasförmigen Zustand mit weitgehender Zuordnung der Schwingungsbanden
und Schwingungsrotationsbanden. Andernfalls muß die für eine Anregung
und Dissoziation optimale Laserfrequenz erst in Vorversuchen ermittelt wer
den. Eine brauchbare Grundfrequenz ist für den Fachmann bei Kenntnis des
Molekülbaues leicht festzulegen. Durch Modulation um diese Grundfrequenz
und Beobachtung der daraus resultierenden Dissoziationsraten erreicht man
die Feinabstimmung.
Dabei liefert eine möglichst
geringe rotationsvibronische Überschußenergie (Anregungsenergie) im all
gemeinen die bzgl. Selektivität besten Ergebnisse. Insbesondere wird etwa
durch Schwingungs-Kopplung, Rotations-Schwingungs-Kopplung (Coriolis-
Kopplung), Fermiresonanzeffekte sowie Kopplung an das Kontinuum (Dis
soziationsgrenze) oder die Kopplung mit weiteren elektronischen Zuständen
(Tripletts) die Bandbreite der einzelnen rotations-vibronischen Zustände für
höhere Überschußenergien extrem verbreitert. Für größere Moleküle ist das
- insbesondere für Benzol - sehr eingehend untersucht worden.
Für das 14 1|01 1|0 Band lassen sich fast alle Rotationslinien mit der Metho
de der dopplerfreien Photonenspektroskopie auflösen (E. Riedle et al., J.
Chem. Phys. 75, S. 4231 (1981)), während für das 14 1|01 2|0 Band mit einer
Überschußenergie von 3412 cm-1 nur noch die Linien mit der Quantenzahl
K = 0 erscheinen. Es treten massive Kopplungserscheinungen auf, obwohl die
Zustandsdichte relativ niedrig ist: etwa 118 Zustände pro cm-1 für die Ban
de 6 1|01 3|0 bei 3287 cm-1 (E. Riedle et al., J. Chem. Phys. 93, S. 967 (1990)).
Dies ist dann so zu verstehen, daß die optisch angeregten Zustände
an "Hintergrundszustände" im S1 gekoppelt sind, die wiederum selbst sehr
stark verbreitert sind durch die Kopplung an das isoenergetische rotations
vibronische Kontinuum im S0, wo die Zustandsdichte etwa 1015 Zustände pro
cm-1 beträgt. Andererseits hat Yoshihara (K. Yoshihara, Booklet, " Dyna
mic studies on excited benzene", (1985)) sehr scharfe Zustände im selben
Überschußenergiebereich für die C-H-Streck-Schwingungen gefunden. Diese
Kopplung der einzelnen Zustände im angeregten Zustand mit dem Kontinu
um des Endzustandes steuert vor allem anderen die Selektivität der nicht
strahlenden Prozesse und damit die der Prädissoziation. Nichtstrahlende
Übergänge in den Grundzustand sind andererseits sehr schwingungsselek
tiv (K. G. Spears und S. A. Rice, J. Chem. Phys. 55, S. 5561 (1971)),
insbesondere Out-of-plane-Schwingungen koppeln bevorzugt an das Endzu
standskontinuum mit entsprechender Erhöhung der Raten!
Zusammenfassend soll festgehalten werden: Entscheidend für das inter
ne Reaktionsverhalten des Moleküls ist, wie sich die ursprünglich im Aus
gangszustand befindliche elektronische plus ro-vibronische Überschußenergie
in dem sich unmittelbar nach dem Übergang herausbildenden ultrakurzen
Franck-Condon gewichteten Zustand umverteilt hat.
Dieser hypothetisch angenommene ultrakurze molekulare Umverteilungs
zustand muß als eigentliches Ausgangstor für die verschiedenen Reaktions
wege betrachtet werden. Er unterscheidet sich ganz grundsätzlich von dem
thermischen Endverteilungszustand, der sich z. B. nach einem "reinen" in
ternen Konversionsübergang daraus zeitlich entwickelt.
Für die praktische Anwendung besteht nun die Aufgabe darin, die für den
gewünschten molekularen Dissoziationsprozeß optimal selektive vibronische
Bande mit der optimalen Rotationsquantenzahl herauszufinden.
Daneben spielen der Aufwand und die Ausbeute eine entscheidende Rolle.
Wie man sowohl aus experimenteller Erfahrung als auch aus theoretischen
Überlegungen weiß, gehen beim strahlungslosen S1 → S0 Übergang bei
Benzol mehr als 80% der Energie in die C-H-Streck-Schwingungen, wenn
Rotationsschwingungs-Niveaus mit nur geringer Überschußenergie im S1,
wie z. B. die 1 1|06 1|0 oder 6 1|0 Banden, angeregt werden. Andererseits bleibt
der Anstieg der strahlungslosen Raten und damit der Dissoziationsraten mit
hohen Quantenzahlen der C-C- und C-H-Schwingungen relativ gering.
Ganz anders sieht dies für hohe Quantenzahlen der Out-of-plane-
Schwingungen aus. Dank ihrer sehr viel besseren Kopplung an das Quasi
kontinuum der Endzustände können die Raten je nach Molekül extrem hoch
ansteigen: Faktoren von 1010 sind nicht ungewöhnlich. Mit zunehmenden
Quantenzahlen im S1 findet im S0 eine sehr starke Umverteilung der Energie
von den "lokalen" C-H-Streck- bzw. C-X-Streck-Schwingungen (X ist z. B.
Halogen) in die Out-of-plane-Schwingungen statt. Bei einer Anregung von
Zuständen im Überschußenergiebereich von etwa 5000 cm-1 ist beispielswei
se bei Benzol weniger als 10% der ursprünglich vorhandenen Energie in den
C-H-Streck-Schwingungen lokalisiert.
Als Folge kann bei einer Anregung von höheren Niveaus von Out-of-plane-
Schwingungen die C-H-Dissoziationsrate um viele Größenordnungen stärker
ansteigen, als wenn direkt in die C-H-Streck-Schwingung eingestrahlt worden
wäre. Dieser rotations-schwingungs-spezifische und quantenzahl-spezifische
Effekt soll erfindungsgemäß ausgenützt werden, wobei der Wirkungsgrad -
wie vorbemerkt - sehr stark vom jeweiligen Molekül abhängt.
Aufgrund der vorgenannten Prozesse lassen sich selbstverständlich auch
Isotope selektiv anregen, wie dies beispielsweise am 9,10-Dibromanthracen
(DBA) gezeigt wurde (A. Amirav et al., J. Chem. Phys. 88, S. 3092 (1988)).
So setzen sich die C-Br-Schwingungsbänder aus einer Überlagerung der Rota
tionskonturen der einzelnen Isotope (Br79 Br79, Br79 Br81, Br81 Br81) zusam
men, deren Maxima eine relative Verschiebung von 0,7 und 1,3 cm-1 haben.
Damit läßt sich selektiv eine Isotopenart zur Dissoziation anregen, bei
spielsweise nur Br79 Br79 -9,10-DBA. Die Abtrennung der Bruchstücke von
undissoziiertem DBA mit anderer Isotopenverteilung ist mit viel geringerem
Aufwand möglich als der Aufwand, den die direkte Trennung der verschiede
nen DBA-Isotope - beispielsweise in einem hochauflösenden Massenspektro
meter - erfordern würde.
Eine Bestätigung des Verfahrens ist in einer Reihe kürzlich erschienener
Arbeiten zu sehen. So in der modenspezifischen Schwingungsprädissoziation
von Stilben-He van-der-Waals-Komplexen, bei der sich eine signifikant schnel
lere Dissoziation ergibt, wenn Out-of-plane-Schwingungen kleinerer Frequen
zen angeregt werden, als wenn In-plane-Schwingungen mit hoher Wellenzahl
angeregt werden (D. H. Semmes et al., J. Chem. Phys. 92, S. 3359 (1990)).
Bei CH2BrJ wurde eine vibronische zustandsselektive Photochemie im
Bereich der Rydbergzustände untersucht (A. Penner und A. Amirav, J.
Chem. Phys. 93, S. 8576 (1990)), wobei die C-Br- und C-J-Bindungen in
einem modenselektiven Verhältnis brechen sollen. Bei dem gleichen Molekül
führt die Anregung weit auseinander liegender elektronischer Zustände zu
einem ganz unterschiedlichen Verhältnis der Br- und J-Bruchstücke (L. J.
Butler et al., J. Chem. Phys 86, S. 2051 (1987) und D. Krajnovich et al., J.
Chem. Phys. 81, S. 3031 (1984)). Ein mit der Überschußenergie variierendes
Verhältnis von C6H5 + zu C6H5Br+ wurde bei Brombenzol gefunden (B. D.
Koplitz, J. Chem. Phys. 81, S. 4963 (1984)), das durch Übergänge in den
Triplettzustand erklärt wurde.
Bei CH3J wurde ein ganz spezifisches modenselektives Verhalten gefun
den. So wird die Prädissoziation von J bei Anregung in die C-J-Streck-
Schwingung verlangsamt (!) hingegen bei Anregung in die C-H-Streck-
Schwingung wesentlich erhöht. Eine Anregung in die "Umbrella"- und
"Rocking"-Schwingungen der Methylgruppe hat auf die Prädissoziation von
J dagegen keinen Einfluß (P. G. Wang und L. D. Ziegler, J. Chem. Phys. 95,
S. 288 (1991)). Weitere Anzeichen für eine unmittelbare modenselektive Dis
soziation wurde auch bei OClO (H. F. Davis und Y. T. Lee, J. Phys. Chem.
96, S. 5681 (1992)), bei FNO (S. A. Reid et al., J. Phys. Chem. 97, S. 540
(1993)) und bei (HF)2 gefunden (H.-C. Chang und W. Klemperer, J. Chem.
Phys. 98, S. 9266 (1993)). Eine modenspezifische J-Prädissoziation in CH3J
wird auch in neuesten Arbeiten zugrunde gelegt. (J. A. Syage, Chem. Phys.
Lett. 212, S. 124 (1993)). Auch theoretische Arbeiten aus jüngster Zeit legen
eine Zustandsselektivität der Prädissoziation nahe (D. K. Sahm und D. L.
Thompson, Chem. Phys. Lett. 205, S. 241 (1993); W. H. Thompson und W.
H. Miller, Chem. Phys. Lett. 206, S. 123 (1993); F. Remacle et al., Chem.
Phys. Lett. 209, S. 315 (1993)).
Der apparative Aufbau ist so zu gestalten: Die Volumenstromgeschwin
digkeit des anzuregenden Gases mit der Energiedichte und der Pulslänge des
Laserstrahls wird so abgestimmt, daß im Mittel keine Mehrfachanregungen
(Zweiphotonenabsorption etc.) zu erwarten sind.
Eine speziell für die Behandlung von Benzol C6H6 geeignete Apparatur ist
im folgenden beschrieben. Es wird dem Fachmann nicht schwerfallen, die für
höher- oder geringer-flüchtige Verbindungen, z. B. Naphthalin, erforderlichen
Abwandlungen im Aufbau zu treffen.
Eine Benzol-Edelgasmischung wird bereitet, indem man Argon oder He
lium durch flüssiges Benzol, am vorteilhaftesten einige Grade oberhalb des
Schmelzpunktes, leitet. Diese Mischung läßt man dann durch eine feine Spit
ze (0,125 mm) in eine Kammer auf etwa 100 Torr expandieren. Die Spitze
wird vorteilhafterweise elektrisch auf eine Temperatur 30°-40°C oberhalb
des Siedepunktes von Benzol geheizt, um die Bildung von Benzolclustern
zu vermeiden. Der Aufbau der Kammer ist beispielsweise von Wodtke und
Lee beschrieben (A. M. Wodtke und Y. T. Lee, J. Phys. Chem. 89, S. 4744
(1985)). Der Molekularstrom wird durch zwei Skimmer eingeengt und besitzt
typischerweise Geschwindigkeiten um 70 m/sec.
Senkrecht zum Molekularstrom wird der Anregungs-Laserstrahl fokus
siert. Verwendet wird das Licht eines Singlemode-Farbstofflasers mit drei
Verstärkerstufen, das in einem 2,5-Bis(4-biphenylyl)oxazol (BBO) Kristall
frequenzverdoppelt wird, um abstimmbare UV-Pulse zu erhalten. Sowohl
im cw-Laser wie in den Verstärkerstufen, die mittels eines Exzimerlasers ge
pumpt werden, wird als Farbstoff Coumarin 102 eingesetzt. Die für Benzol
geeignete Wellenlänge ist 241,7 nm. Die Kalibrierung der Wellenlänge erfolgt
mittels eines Fabry-Perot-Interferometers und den exakt bekannten Absorp
tionslinien von Te2.
Für leichter anregbare Verbindungen, beispielsweise Anthracen, kann der
apparative Aufwand stark verringert werden, da in diesem Fall u. a. keine
Frequenzverdopplung mehr erforderlich ist und direkt mit dem Farbstofflaser
(1,4-Bis(5-phenyl-2-oxazolyl)-benzol (POPOP) o. a. als Farbstoff) gearbei
tet werden kann.
Die Dissoziationsprodukte werden unter einem flachen Winkel (8°-15°)
zum Molekularstrahl beobachtet. Zur Detektion der H-Fragmente kann bei
spielsweise der von Stephenson und Rice (T. A. Stephenson und S. A. Rice, J.
Chem. Phys. 81, S. 1073 (1984)) beschriebene Apparat mit gekreuzten Mole
kularstrahlen und einem rotierenden Massenspektrometer eingesetzt werden.
Nachdem die für den jeweiligen Reinigungsfall optimale Wellenlänge er
mittelt worden ist, kann der apparative Aufbau weiter vereinfacht werden.
Der Molekularstrahl wird nunmehr durch elektrische und/oder magnetische
Felder gesteuert, die sich in einer Differentialpumpkammer befinden. Der
gereinigte nicht abgelenkte Strahl wird aufgefangen und abgepumpt, die se
parat abgesaugten Dissoziationsprodukte können ebenfalls aufgefangen und
beispielsweise ausgefroren werden. Die Abtrennung ionischer oder radikali
scher Spezies von ungeladenen nicht radikalischen ist dem Fachmann geläufig
und kann - dem jeweiligen Trennungsproblem angepaßt - aus mehreren Ver
fahren ausgewählt werden.
Die Abtrennung kann auch durch chemische Reaktionen erfolgen. In die
sem Fall wird der Molekularstrahl durch eine Reaktionskammer geleitet, die
beispielsweise gasförmige Radikale enthält, die bevorzugt mit dem durch Dis
soziation gebildeten Radikalen zu neutralen Molekülen abreagieren. Diese
können aufgrund ihrer völlig verschiedenen chemischen und physikalischen
Eigenschaften (Siedepunkt, Schmelzpunkt, Affinität zu Absorbentien etc.)
leicht von den nicht angeregten Molekülen der der Reinigung unterworfe
nen Spezies abgetrennt werden. Ebenso können die gebildeten Radikale oder
Teilstücke aus dem Molekularstrom abgetrennt werden, indem man den Mo
lekularstrom durch ein Rohrwerk leitet, dessen Innenwände mit speziellen
Adsorbentien oder Katalysatoren überzogen bzw. dotiert sind.
Claims (12)
1. Verfahren zur selektiven Dissoziation chemischer Verbindungen,
dadurch gekennzeichnet, daß eine rotations-schwingungs- oder
schwingungs-selektive und quantenzahl-selektive Anregung elektronischer
Zustände der zu dissoziierenden Verbindung erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die selekti
ve Anregung mit einer unterhalb der Dissoziationsenergie liegenden Energie
vorgenommen wird, wobei die Dissoziation durch Tunneleffekt erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Verbindungen in der Gasphase angeregt werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich
net, daß die Anregung durch Absorption elektromagnetischer Wellen und
insbesondere von Licht im UV-Bereich, im sichtbaren Bereich oder im Infra
rotbereich erfolgt.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anre
gung mit einem Laser erfolgt, dessen Wellenlänge abstimmbar ist.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die
Anregung durch selektive Einstrahlung in Moden mit nicht dissoziativem
Potential erfolgt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei aroma
tischen und hetero-aromatischen Verbindungen Out-of-plane-Schwingungen
angeregt werden.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Disso
ziation zur Abtrennung oder Reinigung ausgenutzt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Tren
nung der Produkte und Ausgangsstoffe mittels magnetischer oder elektrischer
Felder erfolgt.
10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ab
trennung der Produkte oder der Ausgangsstoffe durch chemische Abfangre
aktionen durchgeführt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
daß verschiedene elektronische Zustände mit unterschiedlicher vibronischer
Selektivität angeregt werden.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 oder 11, dadurch gekenn
zeichnet, daß die selektive Dissoziation durch die unterschiedliche Spezifität
(Symmetrie) der Moden in Hinsicht auf Übergänge zu sekundären elektro
nischen Zuständen mit unterschiedlicher Symmetrie und Spinauswahlregel
erfolgt.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4333152A DE4333152C2 (de) | 1992-09-29 | 1993-09-29 | Verfahren zur selektiven Dissoziation chemischer Verbindungen |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4232639 | 1992-09-29 | ||
DE4333152A DE4333152C2 (de) | 1992-09-29 | 1993-09-29 | Verfahren zur selektiven Dissoziation chemischer Verbindungen |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4333152A1 DE4333152A1 (de) | 1994-03-31 |
DE4333152C2 true DE4333152C2 (de) | 1998-10-29 |
Family
ID=6469143
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4333152A Expired - Fee Related DE4333152C2 (de) | 1992-09-29 | 1993-09-29 | Verfahren zur selektiven Dissoziation chemischer Verbindungen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4333152C2 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19912216B4 (de) * | 1999-03-18 | 2011-04-21 | Hornburger, Helmut, Dr. | Verfahren zur selektiven Dissoziation chemischer Verbindungen durch Anregung selektiver Überschußenergiebereiche |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
NO20024750D0 (no) * | 2002-10-02 | 2002-10-02 | Schiewe Bob | Fremgangsmåte og utstyr for å ionisere gasser til höyere energinivåer |
-
1993
- 1993-09-29 DE DE4333152A patent/DE4333152C2/de not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
US-Z: Appl. Phys. Lett., Vol. 21, No. 3, (1972), S. 109 * |
US-Z: J. Chem. Phys. 95 (1), 1991, S. 288 * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19912216B4 (de) * | 1999-03-18 | 2011-04-21 | Hornburger, Helmut, Dr. | Verfahren zur selektiven Dissoziation chemischer Verbindungen durch Anregung selektiver Überschußenergiebereiche |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE4333152A1 (de) | 1994-03-31 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0009558B1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Modifizierung einer Oberfläche mittels Plasma | |
DE2750583A1 (de) | Verfahren und geraet zur isotopentrennung | |
DE2738651A1 (de) | Verfahren zur trennung und anreicherung von lithiumisotopen mittels laser | |
EP0153468A2 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur lichtinduzierten, fotolytischen Abscheidung | |
DE4333152C2 (de) | Verfahren zur selektiven Dissoziation chemischer Verbindungen | |
DE2520530A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur ionisation einer isotopenart | |
DE1642028A1 (de) | Verfahren zum Sterilisieren einer Fluessigkeit | |
DE2808955C3 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Trennung von Uranisotopen durch selektive Anregung von gas- oder dampfförmigen Uranhexafluorid-Molekülen mittels Laser-Strahlung | |
DE2548877A1 (de) | Laserverstaerker | |
DE2324779A1 (de) | Verfahren zur trennung von vorzugsweise gasfoermigen stoffgemischen | |
DE2517828A1 (de) | Verfahren zur trennung bzw. anreicherung von isotopen | |
DE19912216B4 (de) | Verfahren zur selektiven Dissoziation chemischer Verbindungen durch Anregung selektiver Überschußenergiebereiche | |
DE2810791C3 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Trennen eines gasförmigen Gemisches aus Isotopenverbindungen | |
DE2855078A1 (de) | Vorrichtung und verfahren zur photoanregung | |
DE68913104T2 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Isotopentrennung. | |
Bader et al. | Jahn—Teller Effect in the Vibrational Spectra of Pentachlorides | |
EP0118903A1 (de) | Photochemisches Verfahren zur Herstellung von Prävitamin D2 und D3 aus Ergosterin bzw. 7-Dehydrocholesterin | |
Wozniak et al. | Pre-resonance Raman intensity studies of TCNQ and TCNQ− | |
DE3009124A1 (de) | Verfahren zur trennung von uran-isotopen | |
Vol et al. | Exciton–exciton annihilation in pyrene crystals | |
CH618956A5 (en) | A composition containing a uranyl ion | |
DE2123466C3 (de) | Farbstofflaser | |
DE2123465A1 (de) | Breitbandige Exciplex-Farbstoff-Laser | |
DE911847C (de) | Verfahren zur Beschleunigung von Diffusionsvorgaengen | |
DE2462932C2 (de) |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |