Schallabsorption in Elektrolytlösungen als Folge chemischer Relaxation I. Relaxationstheorie der mehrstufigen Dissoziation

Abstract
Die Theorie der mehrstufigen Dissoziation eines Elektrolyten unter Bildung intermediärer Aquokomplexe wird für den Fall linearer Relaxation quantitativ durchgeführt. Schallabsorption und ‐dispersion als Folge der chemischen Relaxation werden berechnet. Die Relaxationszeiten und die zugehörigen Maximalwerte der „Absorption je Wellenlänge”︁ sind im allgemeinen nicht einzelnen Reaktionsstufen zugeordnet, sondern beziehen sich auf Grund der Kopplung zwischen den verschiedenen Reaktionsschritten auf Normalkoordinaten, die Linearkombinationen der einzelnen Konzentrationskoordinaten darstellen. Sie lassen sich mit Hilfe geeigneter Transformationen explizit durch die kinetischen und thermodynamischen Variablen der einzelnen Reaktionsstufen ausdrücken. Der Zusammenhang zwischen Relaxationszeiten und Geschwindigkeits‐konstanten ist relativ einfach, so daß sich — umgekehrt — aus dem Frequenzverlauf der Absorption unmittelbare Aussagen über die Kinetik ergeben. Die Ausdrücke für den Koeffizienten der maximalen „Absorption je Wellenlänge”︁ hängen dagegen in komplizierterer Weise von den Gleichgewichtseigenschaften (Gleichgewichtskonstanten, Reaktionsenthalpien, Reaktionsvolumina) sämtlicher Stufen ab. Die Berechnungen zeigen, daß in einem mehrstufigen Reaktionssystem (charakterisiert durch ein Spektrum von Relaxationszeiten) die Zuordnung zu einzelnen diskreten Reaktionsstufen ohne Berücksichtigung der Kopplung zu fehlerhaften Aussagen über Geschwindigkeitskonstanten und thermodynamische Parameter führen kann.

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