Heidelberg 1999 – scientific programme

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SYUS: Symposium Umweltphysik und Spektroskopie

SYUS IV: HV IV

SYUS IV.1: Invited Talk

Tuesday, March 16, 1999, 14:00–14:30, K01

Die ungewöhnlichen Isotopieeffekte des Ozonmoleküls — •Konrad Mauersberger — Max-Planck-Institut f. Kernphysik, Postf. 103980, 69029 Heidelberg

Seit Jahren beschäftigen sich Atmosphären- und Molekülphysiker mit der Isotopenanomalie des Ozonmoleküls. Sowohl in der Atmosphäre als auch in Laborversuchen wurden ungewöhnlich hohe Anreicherungen von über 10% in den Isotopomeren ⁴⁹O₃ und ⁵⁰O₃ gefunden. Es hat eine Reihe von Versuchen gegeben, den physikalischen Prozeß zu bestimmen, der für diesen Effekt verantwortlich ist. Die Verteilung der Anreicherung in den einzelnen Ozonisotopomeren der Masse 48 bis 54 verstärkte die Vermutung, daß molekulare Symmetrie eine wichtige Rolle spielen könnte, und dass asymmetrische Moleküle (z.B. ¹⁸O¹⁶O¹⁶O) gegenüber symmetrischen (¹⁶O¹⁸O¹⁶O) bevorzugt gebildet werden.

Messungen von Ozonratenkoeffizienten haben nun nach Jahren einen neuen Erklärungsansatz für den Isotopieeffekt geschaffen: Eine Ozonmolekülbildung erfolgt mit größerer Wahrscheinlichkeit, wenn ein leichtes Atom wie ¹⁶O mit schweren Molekülen ¹⁷O¹⁷O oder ¹⁸O¹⁸O stösst. Im ersten Fall ist gegenüber dem Standardprozeß ¹⁶O¹⁶O¹⁶O der Ratenkoeffizient ca. 25%, im zweiten Fall ca. 50% größer. Diese Regel wurde in Versuchen mit ¹⁷O-angereichertem Gas eindrucksvoll bestätigt: der Bildungsprozeß ¹⁷O+¹⁸O¹⁸O→ ¹⁷O¹⁸O¹⁸O verläuft ebenfalls 25% schneller als ¹⁷O+¹⁶O¹⁶O→ ¹⁷O¹⁶O¹⁶O, der, wie alle Stöße von schweren Atomen mit leichten Molekülen, keine Änderung gegenüber dem Standardratenkoeffizienten zeigt. Diese Ergebnisse widerlegen den Einfluß der molekularen Symmetrie und liefern einen neuen Ansatz in der Beschreibung der Ozonmolekülbildung.