Kritische Dynamik und Crossover zu nichtkritischen Prozessen in der Nähe des Entmischungspunktes binärer Flüssigkeiten

• Antragsteller: Dr. Udo Kaatze
• Fachliche Zuordnung: Theoretische Chemie: Elektronenstruktur, Dynamik, Simulation
• Förderung: Förderung von 2004 bis 2008
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5419442

• Erstellungsjahr: 2008

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Die kritische Dynamik binärer Flüssigkeiten mit Mischungslücke ist inzwischen gut verstanden. Insbesondere hat sich gezeigt, dass sie sich hervorragend durch die Bhattacharjee - Ferrell Skalierungsfunktion beschreiben lässt. Die Amplitude des kritischen Beitrags zum Ultraschallabsorptionsspektrum, die durch die Bhattacharjee - Ferrell Theorie auch vollständig erfasst wird, stimmt nicht in allen Fällen mit den Messergebnissen überein. Zu diesem Punkt wären weitere Untersuchungen erforderlich, bei denen alle unterschiedlichen Messungen an den gleichen Proben durchgeführt werden. Ternäre Mischungen, die sich aus zwei untereinander ähnlichen binären Systemen mit einer gemeinsamen Komponente zusammensetzen, lassen sich wie binäre kritische Mischungen ohne Renormalisierung der universellen Exponenten beschreiben. Kritische Mischungen, in denen neben den Konzentrationsfluktuationen auch elementare chemische Reaktionen ablaufen, weisen Ultraschallspektren auf, die sich als lineare Überlagerung des kritischen Terms und nichtkritischer Relaxationsterme darstellen lassen. Allerdings stimmt das Vorhandensein/Nichtvorhandensein von Verlangsamung in der chemischen Relaxation nicht immer mit den theoretischen Vorhersagen überein. Zu diesem Ergebnis besteht noch erheblicher Bedarf an Messungen geeigneter Systeme. Für deren Auswertung wurde aber durch die in diesem Projekt erfolgte Klärung der für kritische Fluktuationsbeiträge zutreffenden theoretischen Beschreibung eine notwendige Vorraussetzung geschaffen.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• E. Hanke, T. Teigmann und U. Kaatze, Monomer exchange kinetics, dynamics of concentration fluctuations, and chain isomerization of nonionic surfactant/water systems. Evidence from broadband ultrasonic spectra, Tenside Surf. Det. 42 (2005) 23 - 33. '
  
  
• I. Iwanowski, K. Leluk, M. Rudowski und U. Kaatze, Critical dynamics of the binary system nitroethane/3-Methylpentane: Relaxation rate and scaling function, J. Phys. Chem. A 110 (2006) 4313-4319.
  
  
• J. Haller und U. Kaatze, Monomer exchange and critical dynamics of nonionic surfactant/water systems, J. Phys. IV France 129 (2005) 25 - 28.
  
  
• J. Haller, R. Behrends und U. Kaatze, Critical fluctuations of the micellar triethylene glycol monoheptyl ether-water system, J. Chem. Phys. 124 (2006) 124910-1 -11.
  
  
• l. Iwanowski und U. Kaatze, Dynamic scaling and slowing down in chemical reactions of the critical triethylamine-water system, J. Phys. Chem. 111 (2007) 1438 -1442.
  
  
• l. Iwanowski, A. Sattarow, R. Behrends, S. Z. Mirzaev und U. Kaatze, Dynamic scaling of the critical binary mixture methanol-hexane, J. Chem. Phys. 124 (2006) 144505-1 -7.
  
  
• l. Iwanowski, R. Behrends und U. Kaatze, Critical fluctuations near the consolute point of n-pentanol-nitromethane. An ultrasonic spectrometry, dynamic light scattering, and shear viscosity study, J. Chem. Phys. 120 (2004) 9192 - 9198.
  
  
• R. Behrends, l. Iwanowski, M. Kosmowska, A. Szala und U. Kaatze, Sound attenuation, shear viscosity, and mutual diffusivity behavior in the nitroethanecyclohexane critical mixture, J. Chem. Phys. 121 (2004) 5929 - 5934.
  
  
• S. Z. Mirzaev, l. Iwanowski und U. Kaatze, Dynamic scaling and background relaxation in the ultrasonic spectra of the ethanol-dodecane critical mixture, Chem. Phys. Lett. 435 (2007) 263 -267.
  
  
• S. Z. Mirzaev, l. Iwanowski und U. Kaatze, Dynamic scaling of the critical mixture perfluoromethylcyclohexane-carbon tetrachloride, J. Phys. D: Appl. Phys. 40 (2007) 3248-3253.
  
  
• S. Z. Mirzaev, l. Iwanowski, M. Zaitdinov, und U. Kaatze, Critical dynamics and kinetics of elementary reactions of 2,6-dimethylpyridine-water, Chem. Phys. Lett. 431 (2006)308-312.
  
  
• S. Z. Mirzaev, R. Behrends, T. Heimburg, J. Haller, und U. Kaatze, Critical behavior of 2,6-dimethylpyridine-water: Measurements of specific heat, dynamic light scattering, and shear viscosity, J. Chem. Phys. 124 (2006) 144517-1 -6.
  
  
• U. Kaatze und l. Iwanowski, Critical dynamics of binary liquids. Recent evidence from dynamic light scattering and shear viscosity measurements as well as broadband ultrasonic spectrometry, Uzbek J. Phys. 8 (2006) 223 -238.
  
  
• U. Kaatze und R. Behrends, Liquids: Formation of complexes and complex dynamics, in: Oscillations, Waves and Interactions, T. Kurz, U. Parlitz und U. Kaatze, Hrsg., Universitätsverlag Göttingen (2007) 367-404.