Beginning of a Realignment – Atmospheric Chemistry
Station 9
The 1960s were a difficult time for the MPI for Chemistry. The Institute was faced with the impossible task of choosing between a future in cosmochemistry, nuclear physics or inorganic chemistry. A few potential successors to head scientific departments declined the posts, and there was serious discussion about dissolving the Institute in 1967.
The appointment of meteorologist Christian Junge to the Department of Atmospheric Chemistry in 1968 gave the Institute an entirely new research field. In parallel with nuclear physics and nuclear chemistry, early questions in the field of environmental sciences were addressed. Today’s Department of Atmospheric Chemistry arose from research that Junge brought to Mainz.
While Junge concentrated on the properties and dispersion of atmospheric aerosols, his successor Paul Crutzen combined measu-rements with modelling of chemical processes in the troposphere from 1980 onwards. With the explanation of how the ozone hole developed and under Crutzen’s guidance, the focus of the Institute’s interests moved to ozonolysis - the reaction of ozone with carbohydrates. Today the department under Jos Lelieveld concentrates on the photo-oxidation mechanisms involved in the self-cleaning process of the atmosphere.
Find out more about Atmospheric Chemistry and Christian Junge in the following article by Prof. Dr. Ruprecht Jaenicke "The invention of Air Chemistry – Christian Junge".
Ozon-Experimente hinter Glas
Exponat 9: Glaskugel
Die Glaskugel diente bis zum Jahr 2010 als riesiges Reaktionsgefäß in der Abteilung für Chemie der Atmosphäre. Man konnte darin Experimente mit Gasen wie Ozon unter kontrollierten Bedingungen ablaufen lassen und die chemischen Reaktionen mit Messinstrumenten verfolgen, die an den Öffnungen angebracht waren. Die 500 Liter große Kugel wurde in den 1990er Jahren am Institut in der Arbeitsgruppe Moortgat von Osamu Horie entworfen und von der Firma Schott in Mainz gefertigt. Viele Mess- und Steuerungsapparaturen stellten die Werkstätten des Instituts her.
In den ersten Jahren untersuchten die Forscher gasförmige Stoffe, die bei der Ozonolyse entstehen - der Reaktion von Ozon mit Kohlenwasserstoffen. Der Fokus lag auf atmosphärischen Terpenen. Das sind Kohlenwasserstoffe, die von Pflanzen in die Atmosphäre abgegeben werden. Mit Hilfe der Apparatur konnte die Rolle der so genannten Criegee-Zwischenprodukte aus der Ozonolyse von atmosphärischen Terpenen aufgeklärt werden.
Zu den Messinstrumenten zählten ein Infrarotabsorptionsspektroskop, ein Flüssigkeitschromatograph und ein Ionenchromatograph. Um Anzahl, Größe und chemische Zusammensetzung von Aerosol-Partikeln zu erfassen, die bei der Ozonolyse entstehen, wurde die Anlage durch ein Massenspektrometer ergänzt.
Heutzutage verwendet man zu Aerosoluntersuchungen oft größere Apparaturen aus Teflon. Daher wurde die Kugel abgebaut und als Anschauungsobjekt im Institutsneubau wieder aufgestellt.