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Rotationsschwingungsspektren

Rotationsschwingungsspektren

Mit Hilfe der Infrarotspektroskopie werden Wechselwirkungen elektromagnetischer Strahlung des infraroten Spektralbereiches mit der Probe untersucht. Wird eine geeignete Probe mit IR-Strahlung bestrahlt, so werden einige Frequenzen der Anregungsstrahlung absorbiert und andere durchgelassen. Durch die Absorption der Strahlung gehen die Moleküle vom Schwingungsgrundzustand in einen angeregten Schwingungszustand über.

Bei der Absorption von Infrarotstrahlung ändern Moleküle aber nicht nur ihre Schwingungsenergie, sondern auch ihre Rotationsenergie. Die Energie, die zur Anregung von Rotationsübergängen benötigt wird, ist geringer als die Schwingungsenergien, so dass neben den Schwingungen gleichzeitig Rotationen auftreten. Rotationsübergänge sind genau so wie Schwingungsübergänge gequantelt. Das heißt, es können nur ganz bestimmte Energieniveaus besetzt werden und man erhält im Spektrum diskrete Linien.

Die Rotationsspektren von Gasen sind durch dicht aufeinanderfolgende Linien gekennzeichnet, die nur mit hohem optischen Auflösungensvermögen beobachtet werden können. In Flüssigkeiten und Festkörpern kommt es aufgrund zwischenmolekularer Wechselwirkungen zur Bandenverbreiterung, so dass die Rotationsfeinstruktur in ein Kontinuum übergeht.

In diesem Abschnitt sollen zunächst reine Rotationsspektren und reine Schwingungsspektren von Molekülen behandelt werden, bevor die Rotationsschwingungsspektren diskutiert werden.

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