Ein Reaktionspfad für den Zerfall von 1,3-Butadien
Der Ausgangspunkt für die Entwicklung detaillierter Reaktionsmechanismen ist die Kenntnis der Reaktionskoeffizienten elementarer Reaktion, die einem chemisch-kinetischen System zugrunde liegen. Die Abhängigkeit des Reaktionskoeffizienten k von der Temperatur k = k(T) oder aber auch von Temperatur und Druck k = k(T,p) in dem relevanten Parameterbereich beschreiben zu können sind Ziel von Experimenten für die Untersuchung elementarkinetischer Reaktionen bzw. Reaktionssysteme.
In den Experimenten hinter Stoßwellen wird versucht, ein Reaktionssystem gezielt zu starten und den Einfluß von Folgereaktionen durch eine hohe Verdünnung mit Inertgas soweit wie möglich zu reduzieren. Die Eigenschaft einer Stoßwelle, ein Gas innerhalb einer Mikrosekunde zu komprimieren und in eine Zustand hoher Temperatur zu versetzen, macht man sich hierbei zu nutze um das Reaktionssystem zu initialisieren. Durch den Einsatz von Radikalvorläufermolekülen, die nach einem thermisch induzierten Bindungsbruch über eine oder mehrere Radikalstellen verfügen, können Reaktionen direkt nach der Stoßwelle gestartet werden. Der Reaktionsfortschritt wird z.B. durch den Nachweis der Reaktanten oder transienter zumeist radikalischer Zwischenprodukte nachverfolgt. Hierfür kommen vorzugsweise spektroskopische Verfahren zum Einsatz, wie z.B. atomare/molekulare Resonanzabsorptionsspektrometrie (ARAS / MRAS) oder Laserabsorptionsspektrometrie.
Verschiedene Reaktionspfade für 1,3- Butadien
Sind nun mehr die Absorptionsprofile unter den entsprechenden Randbedingungen gemessen worden und durch eine Kalibrierung oder Berechnung in Konzentrationsprofile umrechenbar, so beginnt die Arbeit der Modellentwicklung, ein passendes Reaktionsmodell für die Beschreibung der wesentlichen Reaktionsschritte aufzustellen. In diesem Kontext werden dann die experimentellen Profile mit den Vorhersagen des Reaktionsmodells verglichen und die zu untersuchende(n) Reaktion(en) durch Anpassung des(r) Reaktionskoeffizienten Temperatur für Temperatur und Experiment für Experiment an die Profile angepasst, bis ein schlüssiges Bild entsteht und k = k(T) abgeleitet werden kann.