Chemie (Fach) / Organische Chemie Praktikum (+Seminare) (Lektion)
- beruht auf der Eigenschaft von Molekülen, infrarote Strahlung zu absorbieren und die Strahlungsenergie in Molekülschwingungen umzuwandeln
- das Hooke'sche Gesetz lässt sich näherungsweise auf dieses Phänomen anwenden
- eine chemische Bindung kann im Modell als Feder betrachtet werden, die zwei Körper/Atome miteinander verbindet
- die Federkonstante entspricht der Bindungsstärke
- je stärker eine Bindung, desto mehr Energie, d.h. eine höhere Strahlungsfrequenz bzw. Wellenzahl (Kehrwert der Wellenlänge) ist notwendig, um die Schwingung anzuregen
- bei der IR-Spektroskopie wird Strahlung in einem Wellenzahlbereich von 400-4000 cm-1 verwendet
- IR-Spektroskopie besteht vereinfacht aus einer Strahlungsquelle, einem Probenhalter und einem Detektor, der die Strahlungsintensität nach Probendurchgang misst
- im IR-Zentrum wird die Durchlässigkeit (Transmission) der Probe gegen die Wellenzahl aufgetragen
- es gibt verschiedene Arten von Normalschwingung, je größer das Molekülgerüst, desto mehr Schwingungsmöglichkeiten sind vorhanden
- Valenzschwingung oder Streckschwingung bedeutet, dass die Schwingung eine Stauchung und Streckung der Atombindung bewirkt, die Atome ändern dabei ihren Abstand
- bei Deformationsschwingungen ändert sich nicht die Bindungslänge, sondern der Bindungswinkel
- nur Schwingungen, bei denen sich das Dipolmoment ändert, lassen sich durch IR-Strahlung zur Schwingung anregen
- mit Hilfe der IR-Strahlung lassen sich funktionelle Gruppen bestimmen, da sie charakteristische Schwingungen in bestimmten Bereichen des IR-Zentrums zeigen
- bspw.: C=O-Valenzschwingungen von Carbonylverbindungen im Bereich von 1700-1900cm-1, OH-Valenzschwingungen im Bereich von 3100-3600cm-1, unterhalb von 1500cm-1 treten vor allem Gerüstschwingungen auf, durch die das Molekül als Ganzes charakterisiert wird
- dieser Bereich des Spektrums wird als "fingerprint"-Bereich bezeichnet, er enthält oft sehr viele Banden, die nicht mehr einzelnen Schwingungen zugeordent werden können
- im Praktikum wird die IR-Spektroskopie zur Reaktionskontrolle bei Synthese 5 (Paracetamol) eingesetzt
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