Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät

Institut für Chemie

Fachgebiet: Physikalische Chemie

Betreuer: Prof. Dr. Eckhard Vogel



Dipl.-Chem. Robert Hellmann
(e-mail: robert.hellmann@uni-rostock.de )

Ab initio-Berechnung der Wechselwirkungspotentiale von Helium, Neon und Methan sowie theoretische Untersuchungen zu ihren thermophysikalischen Eigenschaften und denen von Wasserdampf

Thermophysikalische Eigenschaften der reinen Gase Helium, Neon, Methan und Wasserdampf wurden für niedrige Dichten über weite Temperaturbereiche berechnet. Die statistische Thermodynamik wurde dabei für die Ermittlung der Druckvirialkoeffizienten genutzt. Für die Ermittlung der Transport- und Relaxationseigenschaften wurde die kinetische Gastheorie verwendet. Diese war bisher auf lineare Moleküle beschränkt und wurde für die Berechnungen an Methan und Wasserdampf auf Moleküle beliebiger Geometrie erweitert. Die für alle Berechnungen benötigten Wechselwirkungspotentiale wurden für Helium, Neon und Methan mit quantenchemischen ab initio-Methoden nach dem Supermolekülansatz ermittelt und für Wasser aus dem Schrifttum entnommen. Die berechneten Werte für die thermophysikalischen Eigenschaften der vier Gase stimmen sehr gut mit den besten experimentellen Daten überein. Für sehr tiefe und sehr hohe Temperaturen sind die theoretischen Werte genauer als die experimentellen Daten.

Thermophysical properties of the pure gases helium, neon, methane and water vapor were calculated for low densities over wide temperature ranges. Statistical thermodynamics was used for the determination of the pressure virial coefficients. The kinetic theory of gases was utilized for the calculation of the transport and relaxation properties. So far kinetic theory was limited to linear molecules and has now been extended to molecules of arbitrary geometry to enable calculations on methane and water vapor. The interaction potentials, which are needed for all computations, were determined for helium, neon and methane from the supermolecular approach using quantum chemical ab initio methods. For water the interaction potentials were taken from the literature. The calculated values of the thermophysical properties for the four gases show very good agreement with the best experimental data. At very low and very high temperatures the theoretical values are more accurate than experimental data.