Grundlagen der Schwingungsspektroskopie
Wie infrarote Strahlung Molekülschwingungen anregt und warum die Lage einer Bande verrät, welche Bindungen und funktionellen Gruppen ein Molekül enthält.
Die IR-Spektroskopie ist eine Absorptionsmethode wie die UV/Vis-Spektroskopie, arbeitet aber mit energieärmerer Strahlung. Diese reicht nicht aus, um Elektronen anzuregen, wohl aber, um Atome gegeneinander schwingen zu lassen. Jede Bindung verhält sich dabei wie eine Feder zwischen zwei Massen: Eine steife Bindung zwischen leichten Atomen schwingt schnell und absorbiert bei hoher Wellenzahl, eine schwächere Bindung zu einem schweren Atom deutlich tiefer. So liegt die O–H-Valenzschwingung weit oberhalb der C–O-Bande desselben Alkohols.
Die Lerneinheiten folgen dieser Logik vom Prinzip zur Struktur. Zuerst geht es um die physikalische Seite: in welchem Spektralbereich gemessen wird, welche Schwingungsformen ein Molekül ausführen kann, wann eine Schwingung überhaupt IR-aktiv ist und wie das Modell des harmonischen Oszillators Bandenlage und Oberschwingungen erklärt. Darauf aufbauend werden die typischen Banden der wichtigsten Verbindungsklassen erarbeitet, von C–H-Schwingungen über Mehrfachbindungen und Aromaten bis zu Carbonylgruppen, Säuren und Amiden. Am Ende steht die Zuordnung vollständiger Spektren zu Strukturen.
Gerätetechnik, Probenvorbereitung und die Anwendung von MIR, NIR und Raman-Spektroskopie, etwa zur Identitätsprüfung von Arzneistoffen, folgen in den anschließenden Unterthemen und setzen dieses Verständnis voraus.
Schwingungsanregung
IR-Spektroskopie als Absorptionsverfahren: welche Molekülbewegungen IR-Strahlung anregt und wie sich …
IR-Absorption und infrarote SpektralbereicheWelche Schwingungen ein Molekül ausführen kann, wie viele es sind …
Schwingungsformen, Normalschwingungen und IR-AktivitätWie Atommassen und Bindungsstärke die Lage einer IR-Bande bestimmen, wie …
Harmonischer Oszillator, Bandenlage und OberschwingungenMolekülstruktur und Bandenlage
Wo aliphatische und olefinische C–H-Schwingungen sowie die C=C-Valenzschwingung im IR-Spektrum …
C–H-Banden von Alkanen und AlkenenWie man die Banden terminaler und interner Alkine sowie die …
Dreifachbindungen: Alkine und NitrileWoran man einen Benzolring im IR-Spektrum erkennt und wie die …
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O–H-, N–H- und S–H-ValenzschwingungenWie man die C=O-Valenzbande im IR-Spektrum erkennt, Ketone von Aldehyden …
Carbonylbande: Ketone, Aldehyde und EinflussfaktorenWie man Carbonsäuren an ihrem breiten Dimer-Berg und Amide an …
Carbonsäuren und Amide im IR-SpektrumWo C–O-Einfachbindungen im IR-Spektrum absorbieren und wie man Alkohole, Ether …
C–O-Banden von Alkoholen, Ethern und VinylethernWie man ein IR-Spektrum systematisch nach Schlüsselbanden absucht, fehlende Banden …
IR-Spektren Strukturen zuordnen