zum Directory-modus

IR- und Raman-Spektroskopie

Diese Seite zeigt eine Übersicht von Lerneinheiten zur Einführung in die IR- und Raman-Spektroskopie, zu Molekülschwingungen, zur Spektrenauswertung, zur Technik und Messung in der IR- und Raman-Spektroskopie, zu Anwendungsbeispielen und zur IR-Differenzspektroskopie. Am Ende der Seite ist ein Tutorial aufgeführt, in dem Lerneinheiten zu Grundlagen und Techniken der IR- und Raman-Spektroskopie und zur Interpretation der Spektren zusammengefasst sind.

Einführung und Überblick

Grundlagen der IR- und Raman-Spektroskopie Level 110 min.

Diese Abschnitt widmet sich allgemein der IR- und Raman-Spektroskopie.

Schwingungsspektroskopie - kompakt Level 130 min.

Dieser Abschnitt gibt einen kurzen Überblick über die Schwingungsspektroskopie und behandelt neben theoretischen Grundlagen auch die Gerätetechnik und Techniken der Probenvorbereitung der IR- und Raman-Spektroskopie.

Molekülschwingungen

Molekülschwingungen Level 220 min.

In diesem Kapitel werden zunächst Anzahl und Arten von Molekülschwingungen betrachtet. An einfachen dreiatomigen Molekülen, sowohl in linearer als auch in gewinkelter Form, wird die Theorie mit Animationen vertieft. Zur Erklärung der Ober- und Kombinationsschwingungen werden zunächst der harmonische als auch der anharmonische Oszillator eingeführt, um die Vorgänge auf molekularer Ebene näher zu beschreiben. Anhand einiger Spektrenbeispiele zu Ober- und Kombinationsschwingungen und der Fermi-Resonanz wird dieser Abschnitt abgerundet.

Methoden zur Beobachtung von Molekülschwingungen Level 230 min.

In diesem Kapitel werden die Methoden zur Beobachtung von Molekülschwingungen behandelt. Besondere Beachtung finden darin die IR- und Raman-Spektroskopie. Behandelt werden in diesem Abschnitt vor allem die Entstehung der Spektren und die Auswahlregeln zu den o.g. Methoden. Anhand einiger Animationen und Aufgaben kann das Wissen vertieft werden.

Symmetriebetrachtungen und Punktgruppen Level 230 min.

In diesem Kapitel sollen die Grundlagen zur Symmetrie von Molekülen gelegt werden. Man lernt die einzelnen Symmetrieelemente und Symmetrieoperationen kennen und wendet dieses Wissen für die Bestimmung von Punktgruppen an.

Spektrenauswertung

Spektrenbearbeitung Level 230 min.

Im Kapitel Spektrenbearbeitung werden die Grundzüge wichtiger Auswerteroutinen für IR- und Raman-Spektren vorgestellt. Speziell für IR-Spektren wird die Umwandlung von Transmissionsspektren in Extinktionsspektren und umgekehrt behandelt. Die Spektrensubtraktion und die Spektrenglättung wird neben theoretischen Details anhand von praktischen Übungen untermalt. Beachtung finden auch die Basislinienkorrektur, Derivativspektroskopie, Dekonvolution und das Curvefitting.

Einführung in die Interpretation von IR- und und Raman-Spektren Level 220 min.

Dieses Kapitel gibt einen allgemeinen Überblick über die einzelnen Spektrenbereiche mit den zugehörigen Schwingungen. Einige prinzipielle Effekte, die Bandenlagen und -intensitäten in den Spektren beeinflussen, werden gezeigt.

Interpretation von C,H,O-Verbindungen Level 260 min.

Dieses Kapitel beinhaltet die Interpretation von IR- und Raman-Spektren der Verbindungen, die aus Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff bestehen. Anhand wichtiger Gruppenfrequenzen soll man nach Durcharbeiten dieses Abschnittes in der Lage sein, die einzelnen Stoffklassen zu unterscheiden.

Interpretation von Verbindungen mit Stickstoff und Schwefel Level 220 min.

Dieses Kapitel beinhaltet die Interpretation von IR- und Raman-Spektren der Verbindungen, die zusätzlich Stickstoff- bzw. Schwefelatome enthalten. Anhand wichtiger Gruppenfrequenzen soll man nach Durcharbeiten dieses Abschnittes in der Lage sein, die einzelnen Stoffklassen zu unterscheiden.

IR-Spektroskopie (Technik)

IR-Gerätetechnik Level 240 min.

Dieses Kapitel behandelt die IR-Gerätetechnik. Es wird auf einzelne Strahlungsquellen und Detektoren für die IR-Spektroskopie eingegangen. Des Weiteren wird die Arbeitsweise eines Monochromators vorgestellt. Zum Abschluss gibt es kurze Beschreibungen über den Aufbau und die Funktionsweise eines Zweistrahlspektrometers und eines FT-IR-Spektrometers.

Einfluss der Messparameter auf IR-Spektren Level 215 min.

In diesem Kapitel werden die wichtigsten Messparameter, die bei der Aufnahme von IR-Spektren einen wesentlichen Einfluss haben, vorgestellt. Dazu gehört die spektrale Auflösung, die sowohl für dispersive Geräte als auch für FT-IR-Spektrometer betrachtet wird. Ebenso ist die Messzeit eine wichtige Größe, da sie maßgeblich das Signal-Rausch-Verhältnis beeinflusst. Weitere Parameter, die vor allem bei der Aufnahme von Spektren mit einem FT-IR-Spektrometer eine Rolle spielen, werden kurz angesprochen.

Probenvorbereitung in der IR-Spektroskopie Level 230 min.

Im Abschnitt zur IR-Probenvorbereitung werden die wichtigsten Techniken vorgestellt, die eine Präparation von Proben aller Aggregatzustände ermöglichen.

IR-Spektroskopie (Messung)

Reflexionsmethoden in der IR-Spektroskopie Level 240 min.

Dieses Kapitel geht auf Messtechniken ein, deren Beherrschung für einen Analytiker notwendig ist, da nicht jede Probe in Transmission gemessen werden kann. Diese Techniken gewinnen in der heutigen Zeit immer mehr an Bedeutung, da für viele Fragestellungen, z.B. aus der Werkstoffwissenschaft oder der Polymerforschung, bessere Ergebnisse erzielt werden können, als mit der "einfachen" IR-Probenvorbereitung.

Rotationschwingungsspektren Level 340 min.

In diesem Kapitel werden die Vorgänge, die bei der Wechselwirkung infraroter Strahlung mit einem Molekül ablaufen, genauer theoretisch analysiert. Beginnend bei Rotationsspektren zweiatomiger und mehratomiger Moleküle über reine Schwingungsspektren werden zum Ende dieses Abschnittes Rotationsschwingungsspektren am Beispiel des Kohlenmonoxids diskutiert.

Virtuelles IR-Spektrometer Level 240 min.

Das virtuelle IR-Spektrometer vertieft die bisher theoretisch erworbenen Kenntnisse. Viele Aufgabenstellungen verschiedener Schwierigkeitsgrade werden mit Hilfe des virtuellen IR-Spektrometers bearbeitet. z.B. sollen Messparameter, wie Auflösung und Scanzahl variiert und deren Auswirkungen auf die Spektren mit Hilfe eines zugehörigen Auswertetools beobachtet werden.

Anwendungsbeispiele der IR-Spektroskopie

Analyse eines Protein-Mikroschalters durch FTIR-Differenzspektroskopie Level 345 min.

Diese Lerneinheit vom Institut für Medizinische Physik und Biophysik der Berliner Charité (IMPB) soll nicht nur die Funktionsweise eines wichtigen Mikroschalters im Sehpigment Rhodopsin - dem ionic lock - demonstrieren. Sie zeigt auch, wie dieses neue Wissen mittels verschiedener spektroskopischer Methoden und Mutagenese gewonnen wurde. [Stand: Juni 2011]

Raman-Spektroskopie (Technik)

Raman-Gerätetechnik Level 230 min.

Dieses Kapitel behandelt die Raman-Gerätetechnik. Wichtige Laser und Detektoren werden vorgestellt. Des Weiteren wird die Arbeitsweise eines Monochromators beschrieben. Zum Abschluss dieses Kapitels werden der Aufbau und die Funktionsweise sowohl von dispersiven als auch von FT-Raman-Spektrometern vorgestellt.

Einfluss der Messparameter auf Raman-Spektren Level 230 min.

In diesem Kapitel werden die wichtigsten Messparameter, die bei der Aufnahme von Raman-Spektren einen wesentlichen Einfluss haben, vorgestellt. Dazu gehört die spektrale Auflösung, die sowohl für dispersive Geräte als auch für FT-Raman-Spektrometer betrachtet wird. Ebenso ist die Messzeit eine wichtige Größe, da sie maßgeblich das Signal-Rausch-Verhältnis beeinflusst. Des Weiteren ist die richtige Wahl der Laserleistung und der Laserfrequenz Vorraussetzung für die Aufnahme "guter" Raman-Spektren. Weitere Parameter, die vor allem bei der Aufnahme von Spektren mit einem FT-Raman-Spektrometer eine Rolle spielen, werden kurz angesprochen.

Probenpräparation in der Raman-Spektroskopie Level 210 min.

Im Abschnitt zur Raman-Probenvorbereitung werden die wichtigsten Techniken vorgestellt, die eine Präparation von Proben aller Aggregatzustände ermöglichen.

Raman-Spektroskopie

Spezielle Techniken in der Raman-Spektroskopie Level 325 min.

Unter spezielle Techniken in der Raman-Spektroskopie ordnet man z.B. die Resonanz-Raman-Spektroskopie und SERS ein. Auch nichtlineare Raman-Effekte gehören dazu.

Virtuelles Raman-Spektrometer Level 240 min.

Das virtuelle Raman-Spektrometer vertieft die bisher theoretisch erworbenen Kenntnisse. Aufgabenstellungen verschiedener Schwierigkeitsgrade werden mit Hilfe des virtuellen Raman-Spektrometers bearbeitet. z.B. sollen Messparameter, wie Auflösung, Scanzahl, Laserleistung und -frequenz variiert und deren Auswirkungen auf die Spektren mit Hilfe eines zugehörigen Auswertetools beobachtet werden.

IR-Differenzspektroskopie

Analyse eines Protein-Mikroschalters durch FTIR-DifferenzspektroskopieLevel 345 min.

Diese Lerneinheit vom Institut für Medizinische Physik und Biophysik der Berliner Charité (IMPB) soll nicht nur die Funktionsweise eines wichtigen Mikroschalters im Sehpigment Rhodopsin - dem ionic lock - demonstrieren. Sie zeigt auch, wie dieses neue Wissen mittels verschiedener spektroskopischer Methoden und Mutagenese gewonnen wurde. [Stand: Juni 2011]

Übungsaufgaben

Übungen zur MultispektroskopieLevel 1je nach Aufgabe variabel min.

Übungsprogramm zur Multispektroskopie, das an der Universität Nizza entwickelt wurde. Damit kann die kombinierte Spektrenauswertung (Massenspektrometrie, IR- und NMR-Spektroskopie) zur Identifizierung Organischer Substanzen an 100 Beispielen trainiert werden.

Tutorial

IR- und Raman-Spektroskopie

Grundlagen und Techniken der IR- und Raman-Spektroskopie, Interpretation der Spektren