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Treibhauseffekt IR UV IR O C O 800 700 400 500600 IR UV.

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Präsentation zum Thema: "Treibhauseffekt IR UV IR O C O 800 700 400 500600 IR UV."—  Präsentation transkript:

1 Treibhauseffekt IR UV IR O C O IR UV

2 Ausgewählte Grundlagen der IR-Spektroskopie Grundlegende physikalisch- chemische Anwendungen

3 Gliederung I. Informationen über die Molekülgeometrie - Grundschwingungen von Molekülen - IR-Aktivität von Schwingungen II. Gruppen- und Substanzidentifikation - Schwingungsfrequenzen funktioneller Gruppen - Fingerprintbereich Grundlegende Anwendungen der IR-Spektroskopie

4 I. Informationen über die Molekülgeometrie Molekülanregung und IR-Aktivität der Schwingungen Epot r Abstoßung Anziehung r Epot r0r0

5 Federmodell:Rücktreibende Kraft (Hook`sches Gesetz): F = - k * ( r- r 0 ) Molekülanregung und IR-Aktivität der Schwingungen

6 Integration liefert potentielle Energie E pot als Funktion des Kernabstandes r: V r = 1/2 * k *(  r ) 2 r Epot bzw. V r r0r0 v=0

7 Quantenphysikalische Betrachtung h * v=1 h* E = ( v + 1/2 ) * h * vib ( vib = Schwingungsfrequenz) r Epot bzw. V r0r0 v=0

8 Quantenmechanik: Schwingungsquantenzahl v (= 0,1,2...) Das Molekül schwingt mit der Frequenz:

9 IR-Spektrum von CO 2 1,2 0,9 0,6 0,3 0,0 [cm -1 ] % T

10 Merke: (IR-Aktivität der Schwingungen) IR-Strahlung verstärkt Eigenschwingungen von Molekülen Die Strahlungsfrequenz muss gleich der natürl. Schwingungsfrequenz des Moleküls sein Für IR-Absorption muss sich das Übergangsdipolmoment des Moleküls ändern!

11 Anzahl von Normalschwingungen: Anzahl der Z Schwingungsfreiheitsgrade ist: Z= 3 * N - 5 für lineare Moleküle Z= 3 *N - 6 für gewinkelte Moleküle (N = Anzahl der Atome) davon fallen 3 auf Translationsbewegung in x, y, z- Richtung 3 weitere auf Rotation um die Hauptträgheitsachse (bei linearen Molekülen 2!)

12 Bsp.: CO 2 3 Atome, linear: Z = 3*3 - 5 = 4 Normalschwingungen Unterscheidung der Grundschwingungen in : c) entartete (e): Bindungslängen und -winkel a) symmetrische (s): Änderung der Bindungslängen b) antisymmetrische (as): Änderung der Bindungswinkel Streckschwingungen (  )Deformationsschwingungen(  )

13  senkrecht zur Papierebene  in der Ebene  as  s Schwingungsfreiheitsgrade des CO 2

14 IR-Spektrum von CO 2 1,2 0,9 0,6 0,3 0,0 [cm -1 ] % T

15 II. Substanz- und Gruppenidentifikation durch IR-Spektroskopie Aufzeichnen eines IR-Spektrums durch Einstrahlung von = 2-15  m  = cm -1 unterschiedliche Anregung verschiedener Atomgruppen (z.B. funktionelle Gruppen) Gruppenfrequenzen liegen bei = cm -1

16 Formaldehyd (charakteristische Frequenzen fkt. Gruppen) Bsp.: Carbonylgruppenschwingung bei: = cm -1

17 Spektrale Lage charakteristischer Gruppenschwingungen:

18 Abhängigkeit der spektralen Lage von: 2. Masse der beteiligten Atome: je geringer m, desto höher die Frequenz! 1. Bindungsstärke: je größer k, desto höher die Frequenz!

19 Zusammenfassung IR-Strahlung kann von Molekülen absorbiert werden Analytischer Einsatz zur Strukturaufklärung und Substanzidentifizierung praktischer Einsatz im Alltag

20 Literaturangaben: Schnepel, Frank-M., ChiuZ, Vol.2, 1979, Latscha, Klein, Basiswissen Chemie, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, 1994, 433ff Mortimer, Charles E.: Chemie, Thieme-Verlag, Stuttgart, 1996 Becker, Heinz et. al., Organikum, Willey-Vch, Weinheim, 1999, 91ff d/infrared.htm#ir1


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