Spektroskopie. im IR- und UV/VIS-Bereich. Schwingungen.

Ähnliche Dokumente
Einführung in die Schwingungsspektroskopie

VL 24 VL Homonukleare Moleküle VL Heteronukleare Moleküle VL Molekülschwingungen

IR-Spektroskopie Seminar Analytische Chemie I (BC3.4, MCB B1; WS2016/17) Dr. Peter Bellstedt NMR Plattform IAAC & IOMC

Teil 1 Schwingungsspektroskopie. Dr. Christian Merten, Ruhr-Uni Bochum, WiSe 2016/17

Schwingungsspektroskopie

Spektroskopie-Seminar SS Infrarot-Spektroskopie. Infrarot-Spektroskopie

Infrarot-Spektroskopie

Spektroskopie-Seminar WS 17/18 3 Infrarot-Spektroskopie. Infrarot-Spektroskopie

Die meisten Elemente liegen in gebundener Form als einzelne Moleküle, in Flüssigkeiten oder in Festkörpern vor.

Dynamik von Molekülen. Rotationen und Schwingungen von Molekülen

Teil 1 Schwingungsspektroskopie. Dr. Christian Merten, Ruhr-Uni Bochum, WiSe 2016/17

Energieaufgelöste Beobachtung der Wechselwirkung Materie - elektromagnetische Strahlung : Spektroskopie. IR-Spektroskopie: Molekülschwingungen

Anwendungen von heterogenen Gleichgewichten bei Trennverfahren

Ψ = Dexp( k II a) mit k II = [ 2m e (V 0 E)/ 2] 1/2

Schwingungen (Vibrationen) zweiatomiger Moleküle

Übungen zur IR-Spektroskopie (WS2008/WS2013)

IR-Durchstrahlgeräte. Ältere dispersive Technik. Modernre FT-Technik IR 1. H.Hug/Instrumentelle Analytik/Europa-Nr.:72116, 2010

Schwingungsspektroskopie

Schwingungsspektroskopie (IR, Raman)

Seminar WiSe 2015/2016

Schwingungsspektren organischer Moleküle

Finale (O-ho!) Dr. Christian Merten, Ruhr-Uni Bochum, WiSe 2016/17

Finale (O-ho!) Dr. Christian Merten, Ruhr-Uni Bochum, WiSe 2017/18

Physikalische Chemie für Fortgeschrittene. Protokoll

Vorlesung 25: Vibration und Rotation der Moleküle Auswahlregeln. Folien auf dem Web:

Anwendungen von heterogenen Gleichgewichten bei Trennverfahren

Methoden-Kurs - Teil IR-Spektroskopie. Anwendungen der IR-Spektroskopie

IR- Kurs OC1-Praktikum

z n z m e 2 WW-Kern-Kern H = H k + H e + H ek

Physik IV Einführung in die Atomistik und die Struktur der Materie

Termschema des neutralen Natriumatoms. Die Zahlen bei den schrägen Strichen sind die Wellenlängen beobachteter Übergänge in nm.

Teil 1 Schwingungsspektroskopie (Raman-Spektroskopie) Dr. Christian Merten, Ruhr-Uni Bochum, WiSe 2016/17

Hochschule Düsseldorf University of Applied Sciences. 26. April 2017 HSD. Energiespeicher Wärme

PC-II-08 Seite 1 von 5 WiSe 09/10. Zusammenhang zwischen Quantenmechanik und MolekÄlspektroskopie

Strukturbestimmung einer unbekannten Verbindung. Daten sammeln über Herstellung und Herkunft der Verbindung.

Experimentalphysik E1

Protokoll zum Versuch Infrarot-Spektren mehratomiger Gase

Schwingungsspektroskopie (IR, Raman)

Theoretical Biophysics - Quantum Theory and Molecular Dynamics. 4. Vorlesung. Pawel Romanczuk WS 2016/17

Die Rotationsterme werden im Folgenden wegen der geringen Auflösung des Gerätes nicht weiter betrachtet. Für kleine Schwingungsamplituden gilt näherun

PN 2 Einführung in die Experimentalphysik für Chemiker

Versuchsprotokoll: Modellierung molekularer Schwingungen

9. Moleküle. 9.1 Wasserstoff-Molekül Ion H Wasserstoff-Molekül H Schwerere Moleküle 9.4 Angeregte Moleküle. Physik IV SS

1 Infrarotspektroskopie

5. Schwingungsspektroskopische Untersuchungen

PC II Kinetik und Struktur. Grundzüge der Spektroskopie

Spektroskopie OC Grundpraktikum. Wintersemester 2006/2007

Physik & Musik. Monochord. 1 Auftrag

Vorlesung 25: Vibration und Rotation der Moleküle Auswahlregeln. Folien auf dem Web:

E2: Wärmelehre und Elektromagnetismus 4. Vorlesung

Seminar zum Praktikum Anorganische Chemie III III

Hochschule Düsseldorf University of Applied Sciences. 22. Dezember 2016 HSD. Physik. Schwingungen

KRAFTKONSTANTEN UND ATOMABSTAND EINFACHER GASMOLEKÜLE AUS DEM IR-SPEKTRUM UND RAMAN-SPEKTROSKOPIE

Analytische Methoden in Org. Chemie und optische Eigenschaften von chiralen Molekülen

E2: Wärmelehre und Elektromagnetismus 4. Vorlesung

Photonik Technische Nutzung von Licht

Infrarot Spektroskopie organischer Verbindungen

Übungen zu Physik I für Physiker Serie 12 Musterlösungen

PHYSIK. Studienbrief Moleküle. AUTOR: Dr. Johannes Bernardi

Sommersemester Assistent:

1.8 IR-Spektroskopie. Physikalisches Praktikum für Fortgeschrittene. Abteilung B: Institut für Festkörperphysik

Kapitel 6: Schwingungsbewegung von Molekülen und Schwingungsspektroskopie

Einführung in die Spektroskopie für Studenten der Biologie

TU Clausthal Institut für Physikalische Chemie 5. IR-Spektroskopie Stand 4/16 Praktikum Teil C und D. 1. Einleitung Seite 2. 2.

(2.65 ev), da sich die beiden Elektronen gegenseitig abstossen.

Oberflächendiagnostik von synthetischen Polymerproben in einem Niedertemperaturplasma

Molekulare Kerndynamik. Grundlagen

A56. Raman-Spektroskopie. Jan Herausgeber: Institut für Physikalische Chemie

Instrumentelle Bioanalytik

Anwendungen der Rotationsspektroskopie

FK Ex 4 - Musterlösung 08/09/2015

2. Übungstest aus Physik für ET A

Übungsaufgaben zur E1 / E1p Mechanik, WS 2016/17. Prof. J. O. Rädler, PD. B. Nickel Fakultät für Physik, Ludwig-Maximilians-Universität, München

r r : Abstand der Kerne

Pack die Badehose ein Im quantenmechanischen Treibhaus

Theoretical Biophysics - Quantum Theory and Molecular Dynamics. 13. Vorlesung. Pawel Romanczuk WS 2016/17

5.1 Der elektronische Grundzustand in der MP2-Naherung 31 Parameter HF MP2 exp. R OH 0.95 A 0.97 A 0.95 A R NO A 1.41 A 1.41 A R NO2;

Hochschule Düsseldorf University of Applied Sciences. 05. Januar 2017 HSD. Physik. Schwingungen II

AT Oberton Quarze. Vortragsreihe aus der Vorlesung Hoch- und Höchstfrequenztechnik an der Fachhochschule Aachen. Ralf Aengenheister

Ferienkurs Theoretische Mechanik 2009 Hamilton Formalismus und gekoppelte Systeme

M. Musso: Physik II Teil 37 Moleküle Seite 1

Fragenkatalog AC III. IR Teil 1 (Lendl)

PC-II-04 Seite 1 von 8 WiSe 09/10

Vorlesung Physik für Pharmazeuten und Biologen

Theorie der IR- und Ramanspektroskopie

Eine Kreis- oder Rotationsbewegung entsteht, wenn ein. M = Fr

Schwingungsspektroskopie (IR, Raman)

Theorie und Literaturübersicht

Struktur von HCl aus IR Spektroskopie und theoretischen Modellen

NIR-Spektroskopie & Chemmetrie

Hochschule Düsseldorf University of Applied Sciences. 20. April 2016 HSD. Energiespeicher Wärme

Strukturchemie von Iodverbindungen in den Oxidationsstufen + 1 / 7 bis +5

mit n =1, 2, 3,... (27) Die gesuchten Wellenfunktionen sind Sinuswellen, deren Wellenlänge λ die Bedingung L = n λ 2

Klausur zum Modul PC-3-P - Matrie und Strahlung

Schwingungen. Harmonische Schwingungen. t Anharmonische Schwingungen. S. Alexandrova FDIBA TU Sofia 1

Transkript:

Spektroskopie im IR- und UV/VIS-Bereich Schwingungen Dr. Thomas Schmid HCI D323 schmid@org.chem.ethz.ch http://www.analytik.ethz.ch

Resonanzschwingungen http://www.youtube.com/watch?v=eaxva XWZ8

Resonanzschwingungen Schwingungen einer Brücke, Gitarrensaite...

Resonanzschwingungen Obertonreihe des C-Alphorns Länge: 2.45 m Grundton: C (66 Hz) Nur die Anregung einer dieser Resonanzfrequenzen ergibt einen stabilen Ton.

Schwingungen Federkraft: Komprimierte Feder Gleichgewichtsabstand r 0 Gestreckte Feder F = -k Δr k... Federkonstante / Kraftkonstante r... Auslenkung Δr = r - r 0 r 0... Gleichgewichtsabstand

Resonanzschwingungen Eine Resonanzschwingung wird beeinflusst von: Kraftkonstante k z.b. Material einer Brücke oder eines Alphorns, Spannung einer Gitarrensaite Federkonstante Kraftkonstante einer chemischen Bindung Auslenkung / Länge r z.b. Länge einer Brücke, Gitarrensaite oder eines Alphorns Auslenkung / Gleichgewichtsabstand einer Feder Bindungslänge einer chemischen Bindung (Gleichgewichtsabstand) Abhängig von diesen Eigenschaften sind nur bestimmte, definierte Resonanzfrequenzen möglich. Zu jeder Grundschwingung existieren auch Obertöne / Oberschwingungen.

Molekülschwingungen Moleküle führen Schwingungen aus, an denen alle Atome beteiligt sind. Es gibt aber auch Schwingungen, die sich fast ausschliesslich einer chem. Bindung zuordnen lassen (auch wenn benachbarte Atome leicht mitschwingen). Man spricht hier von charakteristischen Gruppenfrequenzen. Bei Vorhandensein einer C=O Streckschwingungsbande im typischen Frequenzbereich im IR-Spektrum kann man auf eine Carbonylgruppe im Molekül schliessen. Da die benachbarten Atome mitschwingen, hat die chemische Umgebung einen Einfluss auf die Frequenz, weshalb man für eine Gruppenfrequenz allgemein nur einen bestimmten Bereich angeben kann (siehe Tabellen).

Streckschwingungen (Valenzschwingungen) Symmetrische Streckschwingung (symm. Valenzschwingung) symmetrical stretching ν s Bei CH 2 : ~2850 cm -1 Antisymmetrische Streckschwingung (antisymm. Valenzschwingung) antisymmetrical stretching ν as Bei CH 2 : ~2930 cm -1 ν antisymmetrisch > ν symmetrisch Schwingungen entlang von Bindungsachsen Dehnung oder Stauchung von Bindungen http://de.wikipedia.org/wiki/ir-spektroskopie

Deformationsschwingungen / Biegeschwigungen in der Ebene (in plane bending / deformation modes) Schaukel-/Pendelschwingung rocking γ Bei CH 2 : ~720 cm -1 Scherschwingung scissoring δ ip Bei CH 2 : ~1465 cm -1 ν Streckschwingungen > ν Biegeschwingungen Deformation von Bindungen in der Ebene zwischen den Bindungen http://de.wikipedia.org/wiki/ir-spektroskopie

Deformationsschwingungen / Biegeschwigungen aus der Ebene (out of plane bending / deformation modes) Dreh-/Drillschwingung twisting δ oop Bei CH 2 : 1180 1350 cm -1 Wipp-/Kippschwingung wagging δ oop Bei CH 2 : 1180 1350 cm -1 ν Streckschwingungen > ν Biegeschwingungen Deformation von Bindungen senkrecht zur Ebene zwischen den Bindungen http://de.wikipedia.org/wiki/ir-spektroskopie

lassen sich vereinfacht mit der Theorie des harmonischen Oszillators und dem Federmodell beschreiben. r 0 Federkraft: F = -k Δr Δr = r - r 0 Potentielle Energie: E = 1 2 k!r 2

Schwingungsfrequenz eines harmonischen Oszillators:! = 1 2" k µ = 1 2" k # 1 + 1 $ % m 1 m 2 & ' ( Reduzierte Masse: 1 µ = 1 m 1 + 1 m 2 ; µ = m 1! m 2 m 1 + m 2 Aus der Quantenmechanik ergibt sich, dass die Energie einer Molekülschwingung nur bestimmte Werte annehmen kann: " E v = h! v + 1 % # $ 2& ' ; v = 0, 1, 2,... v... Schwingungsquantenzahl!E v = h" harm.osz.

Schwingungsniveaus des harm. Oszillators: Absorption eines IR-Photons:!E v = h" harm.osz.!e = h" Photon Schwingungsfrequenz des harm. Oszillators Frequenz des IR-Photons Ein IR-Photon wird dann absorbiert, wenn seine Frequenz mit der einer Molekülschwingung übereinstimmt (Δv = 1) oder ein ganzzahliges Vielfaches davon ist (Δv = 2, 3,...). Auswahlregel harmonischer Oszillator: Nur Δv = ± 1 erlaubt.

Die meisten chemischen Bindungen sind anharmonische Oszillatoren Auswahlregel anharmonischer Oszillator: Δv = ± 1, 2, 3,... erlaubt d.h. auch Obertöne lassen sich anregen

http://www.chemtube3d.com/ Structure and Bonding Molecular vibrations IR