Ein kleiner Exkurs zur Infrarotspektroskopie

Präsentation zum Thema: "Ein kleiner Exkurs zur Infrarotspektroskopie"—  Präsentation transkript:

1 Ein kleiner Exkurs zur Infrarotspektroskopie
IR-Spektroskopie Ein kleiner Exkurs zur Infrarotspektroskopie

2 Inhalt 1. Infrarotspektroskopie allgemein
I. Funktionsweise und Anwendungsgebiete a. FTIR-Spektroskopie II. Ähnliche Verfahren III. Varianten a. Nahes Infrarot (NIR)‏ b. Mittleres (klassisches) Infrarot (MIR)‏ c. Fernes Infrarot (FIR)‏

3 1. Infrarotspektroskopie allgemein I
1.Infrarotspektroskopie allgemein I. Funktionsweise und Anwendungsgebiete IR = Infrarot; IRS = Infrarot-Spektroskopie; Spektroskopie: „Beobachtung u. Bestimmung von Spektren mit dem Spektroskop“ (aus: Duden, 6. Auflage); Spektrometer: „Spektralapparat besonderer Ausführung zum genauen Messen von Spektren“ (aus: Duden, 6. Auflage)‏ allgemein: - bei Bestrahlung von Stoffen erfolgt Absorption bestimmter Frequenzen (stoffabhängig)‏ >Infrarotstrahlung regt Moleküle und -bindungen zu Schwingungen an (vgl. Resonanz in der Akustik)‏ - Analyseverfahren zur: >quantitativen Bestimmung bereits bekannter Substanzen >Identifikation dieser anhand eines Referenzspektrums >Analyse der Struktur unbekannter Substanzen - Fourier-Transformation-IR-Spektroskopie am meisten angewendet

4 I. Funktionsweise und Anwendungsgebiete a. FTIR-Spektroskopie
FTIR-Spektroskopie = Fourier-Transformation-Infrarot-Spektroskopie - Aus Interferogrammen werden IR-Spektren berechnet (mit Hilfe der Fourier Transformation)‏ >Fourier-Transformation auch zur Ermittlung des Frequenzspektrums von Sprachsignalen oder Spannungsverläufen eingesetzt - ein Interferometer teilt und bündelt die Infrarotstrahlen >etliche Vorteile gegenüber disperser IR-Spektroskopie (z.B. mit einem Prisma): >geringeres Rauschen -> genauere Messergebnisse >Blenden müssen nicht wie bei disperser S. Spaltförmig, sondern können rund sein ->stark verbesserte Lichtausbeute (resultiert in geringerem Rauschen)‏ >geringere Messzeiten (Beispiel für Fourier-Transformation)‏ Beispiele für die Funktionsweise der FTIR-Spektrometrie

5 II. Ähnliche Verfahren ähnliche Verfahren: >Ramanspektroskopie
-> inelastische Streuung >Compton-Effekt (kurz: Änderung der Wellenlänge (->Energiebetrag) eines Protons bei Streuung an einem gebundenen Elektron)‏ >UV/VIS-Spektroskopie (liegt in einem höheren Frequenzbereich)‏ >Röntgenbeugung (X-Ray Diffraction, XRD)‏ -> elastische Streuung >Thomson-Streuung (kurz: wie Compton-Effekt, nur an (quasi)freien Elektronen)‏

6 III. Varianten Varianten: >nahes Infrarot (NIR)‏
>mittleres, klassisches (normales) Infrarot (MIR)‏ >fernes Infrarot (FI)‏ ->es werden jeweils verschiedene Teile der zu untersuchenden Moleküle zu Schwingungen angeregt -häufig nicht Absorption sondern Transmission als Berechnungsgrundlage >Transmission: Durchlässigkeit von Stoffen für Strahlung (z.B. Schallwellen oder elektromagnetische Wellen)‏ >bei der IRS dargestellt durch Ausschläge auf der y-Achse

7 III. Varianten a. Nahes Infrarot (NIR)‏
- Abkürzung: NIR - Wellenzahl cm^−1 - Wellenlänge 0,8-2,5µm - die Oberschwingungen des MIR-Bereichs können untersucht werden (z.B. CH-, OH- und NH Bindungen)‏ - schnelle Prüfung von Proben möglich, angewiesen auf Referenzanalytik (bei komplexeren Versuchen)‏ -> Chemometrie (Hauptkomponentenanalyse, Clusteranalyse, multilineare Regression)‏ - Vorteile gegenüber anderenr IR-Methoden: - größere Eindringtiefen (Millimeter- statt Mikrometerbereich)‏ -> dickere Proben möglich - Nachteile gegenüber anderen IR-Methoden: - dicke Absorptionsbanden

8 b. Mittleres (klassisches) Infrarot (MIR) c.
Fernes Infrarot (FIR)‏
mittleres, klassisches (normales) Infrarot: - Abkürzung: MIR - Wellenzahl cm^-1 - Wellenlänge 2,5-25µm - Atomgruppen an ihren Bindungen werden zu Schwingungen angeregt fernes Infrarot: - Abkürzung: FIR - Wellenzahl cm^-1 - Wellenlänge µm - Anregung ganzer Moleküle

9 Quellen ENDE Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohsstoffe
(fast) Alles über die IR-Spektroskopie Universität des Saarlandes Technische Universität Carolo-Wilhelmina zu Braunschweig Duden mathematik - physik - informatik Chemie.de - Information Service Wikipedia - Die freie Enzyklopädie additive-net ENDE