Spektroskopie im IR- und UV/VIS-Bereich Allgemeine Einführung

Spektroskopie

im IR- und UV/VIS-Bereich Allgemeine Einführung

Dr. Thomas Schmid HCI D323

schmid@org.chem.ethz.ch

http://www.analytik.ethz.ch

Spektroskopie

Unter Spektroskopie versteht man die Untersuchung von Proben aufgrund ihrer Wechselwirkung mit elektromagnetischer Strahlung.

Das elektromagnetische Spektrum

Das elektromagnetische Spektrum

Wellenlänge: λ z.B. [nm = 10^-9 m], [µm = 10^-6 m]

Frequenz: [Hz] = [s^-1]

c ≈ 3 ⋅ 10⁸ m s^-1

Wellenzahl: [cm^-1]

Energie ...

... eines Photons: E = hν ^[J]

h = 6.626 ⋅ 10^-34 Js

... von 1 mol Photonen: E = h ⋅ N_A ⋅ ν [J mol^-1] N_A = 6.022 ⋅ 10²³ mol^-1

h ⋅ N_A ≈ 4 ⋅ 10^-10 J s mol^-1

! = c

"

!! = 1

"

t oder

z λ

Spektroskopie

Emission von Strahlung nach Absorption

Ablenkung der Strahlung durch Partikel oder Moleküle (elastisch oder inelastisch)

Transmission Lumineszenz

(z.B. Fluoreszenz)

Reflexion

Anregung

Absorptionsspektroskopie

Grundzustand E

angeregter Zustand E

Frequenz ν Wellenlänge λ

Δ E = E

- E

Bohrsche Frequenzbedingung Δ E = h ν = h(c/ λ )

νλ = c

Absorptionsspektroskopie

Bohrsche Frequenzbedingung Δ E = h ν = h(c/ λ )

νλ = c

Jablonski-Termschema

Bohrsche Frequenzbedingung Δ E = h ν = h(c/ λ )

νλ = c E

Allgemeiner Aufbau eines Spektrometers

d

I₀

Probe I

Lichtintensität

Abstand

Strahlungs- quelle

Monochromator Probenzelle (Küvette)

Detektor Signalerfassung und

-auswertung

UV- und VIS-Bereich:

Anregung elektronischer Übergänge in den äußeren Schalen (Valenzelektronen, chemische Bindungen, nichtbindende Orbitale)

IR-Bereich:

Anregung von Molekülschwingungen

Rhodamin B VIS-

Absorptions- spektrum

Ext in kt io n (Ab so rb an ce )

Wellenlänge /nm

Absorptionsspektroskopie

A = lg I

I = ! " ( ) ^{c !}

I = I

10

T = I

I

= 10

Lambert-Beersches Gesetz

A .... Extinktion (Absorbance)

T .... Transmission (Transmittance)

ε .... dekadischer Extinktionskoeffizient c .... Konzentration

 .... Schichtdicke

d

I

Probe

I

Lichtintensität

Abstand

Lichtintensität I

