Helmut Günzler H. Michael Heise. IR-Spektroskopie. Eine Einführung. Dritte, neubearbeitete Auflage. Weinheim New York Basel Cambridge Tokyo

Größe: px

Ab Seite anzeigen:

Download "Helmut Günzler H. Michael Heise. IR-Spektroskopie. Eine Einführung. Dritte, neubearbeitete Auflage. Weinheim New York Basel Cambridge Tokyo"

Nora Schmid
vor 7 Jahren
Abrufe

1 Helmut Günzler H. Michael Heise IR-Spektroskopie Eine Einführung Dritte, neubearbeitete Auflage Weinheim New York Basel Cambridge Tokyo

2 Inhaltsverzeichnis 1 Einführung Entwicklung der Infrarottechnik Anwendungsmöglichkeiten der IR-Spektroskopie Direkte Aussagen zur Konstitution Substanzidentifizierung durch Spektrenvergleich Quantitative Analyse Weitere Anwendungen 6 Literatur 7 2 Absorption und Molekülbau Grundlagen Die elektromagnetische Strahlung Die Natur der elektromagnetischen Strahlung Größen und Einheiten Strahlungsenergie Der Molekülbau Das Atom Das Molekül Wechselwirkung zwischen elektromagnetischer Strahlung und Molekül Die Absorption der IR-Strahlung Die IR-Spektren zweiatomiger Moleküle Rotationsspektren Schwingungsspektren Rotationsschwingungsspektren Die IR-Spektren vielatomiger Moleküle Normalschwingungen Schwingungsformen Oberschwingungen und Kombinationsschwingungen Fermi-Resonanz Bandenform Symmetrie-Eigenschaften der Moleküle Literatur 37 3 Das Spektrometer Aufbau Strahlungsquellen 42

3 X Inhaltsverzeichnis 3.3 IR-Detektoren Thermische Detektoren Photodetektoren Spektralzerlegung Dispersive Spektrometer Beugungsgitter Prisma Interferenz-Verlaufsfilter Akusto-optisch verstimmbare Filter (AOTF) Spektrale Spaltbreite, Auflösung Streustrahlung Photometerteil Strahlengang und Funktionsbeschreibung Aspekte der Spektrenaufnahme Vorbereitung und Inbetriebnahme des Spektrometers Parameter für die Spektrenregistrierung Gerätetests für dispersive Spektrometer Fourier-Transform-Spektrometer Michelson-Interferometer Wichtige Bauteile der FT-Spektrometer Vorteile der FT-Spektrometer gegenüber dispersiven Geräten Aufnahme von FT-IR-Spektren Schritte der Spektrenberechnung Praktische Hinweise zur Spektrenmessung Photometrische Genauigkeit von FT-Spektrometern Standardzubehör Küvetten Küvettenfenster Behandlung und Pflege von Küvettenfenstern Zerlegbare Küvetten Küvetten mit definierter Schichtdicke ( Festküvetten") Küvetten mit variabler Schichtdicke Gasküvetten Halterung für Preßlinge und Folien Mikroküvetten und Strahlungskondensoren Küvetten für Messungen bei erhöhter und erniedrigter Temperatur Küvetten für Untersuchungen unter Druck Vergleichsstrahlabschwächer Spektrenbearbeitung Datenreduktion und Spektrensimulation Glättung von Spektren Derivativspektroskopie 113

4 Inhaltsverzeichnis XI Spektrendekonvolution (Auflösungsverbesserung) Weitere nützliche Verfahren zur Spektrenbearbeitung 116 Literatur Substanzpräparation Allgemeine Bemerkungen f Substanzmenge Reinheitsanforderungen Spektren von Reinsubstanzen, Vergleichsspektren Feuchtigkeit Vorsichtsmaßnahmen Festsubstanzen KBr-Preßtechnik Materialien zur Herstellung von Preßlingen Reinheit und Herstellung des Kaliumbromids Preßwerkzeuge Herstellung der Tablette Mikropreßlinge Störung durch den Christiansen-Effekt Störungen durch Reaktionen mit dem Einbettungsmittel Quantitative Analysen Suspensionen in Öl Film aus der Schmelze Folien Pressen von Folien Gießen von Folien aus einer Lösung Mikrotomschnitte Allgemeine Hinweise zur Herstellung von Folien Folien als Probensubstrat Flüssigkeiten und Lösungen Flüssigkeiten Lösungen Lösungsmittel Reinheit der Lösungsmittel Konzentrationsbereiche Herstellung der Lösungen Lösungsmitteleffekte Mikrotechnik bei Lösungen Gase Das Füllen von Gasküvetten Die Gesamtdruck-Abhängigkeit des Extinktionskoeffizienten bei Gasspektren Mikromethoden bei Gasen 150

5 XII Inhaltsverzeichnis Spurengasuntersuchungen 151 Literatur Spezielle Probentechniken Reflexionsmethoden Messung der äußeren Reflexion Fresnel-Reflexion Reflexions-Absorptions-Spektroskopie Abgeschwächte Totalreflexion Diffuse Reflexion IR-mikroskopische Messungen Photoakustische Detektion IR-Emissionsspektroskopie Messungen unter extremen Zustandsverhältnissen Kryomethoden Spektroskopie bei hoher Temperatur Messungen unter hohem Druck Messungen mit polarisierter Strahlung Kombination der IR-Spektroskopie mit chromatographischen Methoden Gas-Chromatographie/IR-Spektroskopie Dünnschicht-Chromatographie/ IR-Spektroskopie HPLC-und SFC/IR-Spektroskopie 192 Literatur Qualitative Spektreninterpretation Grundlagen Das IR-Spektrum Erste Spektrenbetrachtung Zuordnungen allgemeiner Art Fingerprintgebiet Gruppenfrequenzen Die IR-Spektren der einzelnen Stoffklassen Alkane Halogenverbindungen Alkene Moleküle mit Dreifachbindungen Aromatische Verbindungen - Gerüstschwingungen Ether Acetale und Ketale Alkohole Wasserstoffbrücken Chelate Carbonylverbindungen Ketone 244

6 Inhaltsverzeichnis XIII Aldehyde Carbonsäuren Säurechloride Ester Carbonsäureanhydride Amide Kohlensäurederivate Stickstoffverbindungen Amine C=N-Doppelbindung Nitrogruppe Organische Nitrate, Nitramine, Nitrite, Nitrosamine Azo-, Azoxy- und Nitroso-Verbindungen Verbindungen mit kumulierten Doppelbindungen Aromatische Verbindungen: Substituenteneinflüsse Aromatische Kohlenwasserstoffe Aromatische Halogenverbindungen Aromatische Ether Phenole Aromatische Aminoverbindungen Aromatische Nitroverbindungen Aromatische Carbonylverbindungen Aromatische konjugierte Dreifachbindungen und kumulierte Doppelbindungen Aromatische Oxime, Azomethine und Azoverbindungen Heterocyclen Bor-, Silicium-, Schwefel- und Phosphorverbindungen Borverbindungen Siliciumverbindungen Schwefelverbindungen Phosphorverbindungen Anorganische Verbindungen Ursachen von Bandenverschiebungen; Beeinflussungen des Spektrums Masseneinfluß Sterische Wechselwirkungen Mesomere Effekte Induktive Effekte Dipol-Dipol-Wechselwirkungen (Feld-Effekt) Intermolekulare Wechselwirkungen Die Spektreninterpretation als mehrdimensionale Aufgabe 292

7 XIV Inhaltsverzeichnis Banden-Struktur-Korrelationen Spektrenvergleich Beispiele zur Spektreninterpretation Besonderheiten und Artefakte Spektrenberechnung 303 Literatur Quantitative Spektrenaussagen Grundlagen Das Lambert-Beersche Gesetz Ermittlung der Schichtdicke Bestimmung der Extinktion Extinktionskoeffizient Kalibrierung Basislinienkorrektur zur Extinktionsbestimmung Ermittlung der Kalibrierdaten Mehrkomponentenanalyse mit getrennten Analysenbanden Auswertung über relative Extinktionswerte Quantitative Messung von Flüssigkeiten Quantitative Messung bei Preßlingen Quantitative Gasanalyse Die Interpretation quantitativer Ergebnisse Mittelwert und Standardabweichung Streubereich von Einzelmessungen und Vertrauensinterval von Mittelwerten Zufällige und systematische Fehler Kalibrierfunktionen und Vertrauensbereiche Lineare Regression Besondere Verfahrenskenngrößen Mehrkomponentenanalyse mit multivariater Auswertung Klassische Modellbildung Statistische Modellbildung 340 Literatur Spektroskopie im nahen und fernen IR, sowie verwandte Verfahren Spektralbereiche außerhalb des mittleren IR Der kurzwellige Bereich (nahes IR) Der langwellige Bereich (fernes IR) IR-Laserspektroskopie Raman-Spektroskopie Physikalische Grundlagen Geräteaufbau Konventionelle Gitterspektrometer FT-Raman-Spektrometer 359

8 Inhaltsverzeichnis XV Anwendungen Zuordnung von Schwingungsbanden Wässerige Proben Quantitative Analyse Feststoffuntersuchungen 362 Literatur Vergleichsspektren und Expertensysteme Spektrensammlungen Vergleichssammlungen Digitale Spektrenbibliotheken Rechnerunterstützte Recherchen Bibliothekssuche Einbindung verschiedener Spektroskopiearten Interpretative Systeme Computer-Interpretation nach empirischen Regeln Multivariate Methoden zur Spektreninterpretation Mustererkennungsmethoden (Pattern Recognition) Qualitative Gemischanalyse 377 Literatur Anhang Lage der wichtigsten Störbanden im IR-Spektrum Wichtige Lösungsmittelspektren 383 Register und Spektrenverzeichnis 391

Ähnliche Dokumente

IR-Spektroskopie. Helmut Günzler Hans-Ulrjch Gremiich. Eine Einfuhrung. Vierte, vollständig überarbeitete und aktualisierte Auflage

IR-Spektroskopie. Helmut Günzler Hans-Ulrjch Gremiich. Eine Einfuhrung. Vierte, vollständig überarbeitete und aktualisierte Auflage Helmut Günzler Hans-Ulrjch Gremiich IR-Spektroskopie Eine Einfuhrung Vierte, vollständig überarbeitete und aktualisierte Auflage WILEY- VCH WILEY-VCH GmbH & Co. KGaA Inhaltsverzeichnis 1 Einführung 1 1.1