Zur Geschwindigkeit der Kohlenstoff‐Nukleation an Molekülionen

Abstract

Von uns war aufgrund experimenteller Untersuchungen zur Verteilung der Molekulionen im CH4-vermischten Argonplasmastrahl festgestellt worden [l], da8 die Zahl primarer PlasmaruRpartikeln (Durchmesser D w 1-7 nm) und die Anzahl der Molekulionen im selben Volumen annahernd identisch sind. Dabei ist aus elektronenmikroskopischen Befiinden zu schlieBen, daB die gebildeten Primiirpartikeln im ProzeB der RuBbildung zu groBeren Teilchen (D w 70-120 nm) weiter aggregicren [2-4]. Die primiire Nukleation aus hochtemperierten Kohlenwasserstoffen stellt einen AufbauprozeB der dehydrierenden Polymerisation dar, bei dem sich Badiknle wie C,H, c, uber Polyacetylene zu groBen C,H,-Gebilden mit wachsendem C/H-Verhaltnis ( n S m ) zusammenlagern. Aber offenbar wachsen nur solche Molekiilaggregate vorrangig weiter zu RuB-Primarteilchen, bei denen eine ionische Ladung (CzHy)+, z. B. im Verlauf der Radikalanlagerung, entstanden ist. Es erheben sich die Fragen, wie schnell diese ionischen ,,Kohlenstoff-Cluster" im ProzeB der Pyrolyse wachsen, welche GroBe erreicht wird und welcher TemperatureinfluB besteht. Es wird der Versuch unternommen, unter vereinfachenden Annahmen Einschatzungen zu diesen Fragen zu erhalten: Ausgegangen wird von einem spharischen Cluster des Radius r,. der Dichte Po, der Masse M und der Elementarladung e, im Zentrum, der dadurch entsteht, daB hochpolarisierbare Radikale, vorwiegend C,-Molekule, sich im Feld vorhandener Ionen um diese gruppieren. An diesen Cluster werden weitere C,-Radikale der Masse m angelagert, wobei seine Dichte Q, annlhernd konstant bleibt. Die Gasdichte Ton C,-Molekulen der Polarisierbarkeit a im elektrisohen Feld des Ions betragt: