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Spektroskopie kleiner Moleküle (SPII):
Schwingungsspektroskopie
1. Quantenmechanisches Modell für Schwingungen: Harmonischer Oszillator
2. Kraftkonstanten von Bindungen
3. Reduzierte Masse und Isotopeneffekte
4. Frequenzbereich I: Valenzschwingungen mit Wasserstoff & Deuterium
5. Frequenzbereich II: Mehrfachbindungen � Limitierungen und Chance
6. Frequenzbereich III: Einfachschwingungen
7. Frequenzbereich III: Biegeschwingungen
� Fingerprintbereich vs. Bereich für funktionelle Gruppen
8. Gruppentheorie & Symmetrie � Wunderformel
9. „Nomenklatur“ von Schwingungen
10. Kopplung & lokale Symmetrie � Gruppenschwingungen
11. Techniken der Schwingungsspektroskopie
12. Implikationen � Auswahlregeln, Intensitäten
13. Mehr Phänomene � Zusätzliche Banden, u.a. durch Kopplung
� molekülphysikalischer Informationsgehalt
14. Lösungsmittelbanden und Verunreinigungen
15. Chemische Veränderungen
16. Anwendungen der Quantitativen Schwingungsspektroskopie
� zusätzliche chemische Aspekte
Literatur/Bücher
Grundlagen:
Anwender/Interpretation:
Datensammlung:
Lehrbücher der Vorlesung PC05/SP01
T. Engel. P. Reid, Physikalische Chemie, Pearson, 2006
P. Atkins, Physikalische Chemie, x. Ed.
W. Gottwald, G. Wachter, IR-Spektroskopie für Anwender, Wiley-VCh, 1997.
M. Hesse, H. Meier, B. Zeeh, Spektroskopische Methoden i.d. organ. Chemie, Thieme, 2005.
H. Günzler, H. Böck, IR-Spektroskopie, Verlag Chemie-Physik, 1975.
J. Brandmüller, H. Moser, Einführung i.d. Ramanspektroskopie, Steinkopf, 1960.
G. Herzberg, Molecular Structure and Molecular Spectra, Vol. II, van Nostrand 1945.
J. Weidlein, U. Müller, K. Dehnicke, Schwingungsfrequenzen I & II, Thieme, 1981.
H2: 580
C-H: 510 N-H: 640 O-H: 780 F-H: 970
Si-H: 280 P-H: 310 S-H: 430 Cl-H: 520
Se-H: 330 Br-H: 410
Alkyl C-H: 480 Alkenyl C-H: 510 Alkinyl C-H: 590
� näherungsweise: 500 N/m für Einfachbindungen (2. Periode) (± 10%)
Alkyl C-C: 450 Alkinyl C-C: 520
2. Kraftkonstanten ausgewählter Bindungen
Doppelbindungen (Kraftkonstanten in N/m)
NO2: 900
NO3-: 1040
CS2: 750
PO43-: 900
SO3: 1080
SO42-: 900 ClO4
-: 800
Dreifachbindungen (Kraftkonstanten in N/m)
CC: 1600 CN: 1700
(CN)2: 1760
SCN: 1440
N2: 2300
O2: 1180
� näherungsweise: 1600 N/m für Dreifachbindungen
� näherungsweise: 1000 N/m für Doppelbindungen
CO32-: 1070
CO2: 1500
2. Kraftkonstanten ausgewählter Bindungen
7. Frequenzbereich III: Biegeschwingungen
∆E = hν =ℎ
2�
�
�
CO2: 1500
SO2: 1000
CO2: 570
SO2: 320
Valenzschwingung Biegeschwingung
: (~3) H2O: 780
PF3: 540
Valenzschwingung Biegeschwingung
: 5CS2: 750 CS2: 230 H2S: 430
H2O: 190
PF3: 120
H2S: 90
: 4
� harte, kurze Bindungen: Biegeschwingung @ ca. halber Frequenz �̃
PH3: 310: 9
PH3: 35
� weichere Bindungen führt zu (sehr) niederfrequenter Biegeschwingung
(Kraftkonstanten in N/m)
7. Frequenzbereich III: Deformationsschwingungen
∆E = hν =ℎ
2�
�
�
PH3: 310: 9
PH3: 35
� weichere Bindungen führt zu (sehr) niederfrequenter Biegeschwingung