Was ist ir spektroskopie?
IR-Spektroskopie (Infrarotspektroskopie)
Die IR-Spektroskopie ist eine spektroskopische Technik, die zur Identifizierung von Molekülen und zur Untersuchung ihrer Struktur verwendet wird. Sie basiert auf der Absorption von Infrarotstrahlung durch Moleküle.
Grundprinzip:
Moleküle absorbieren spezifische Frequenzen von IR-Strahlung, die der Energie von Schwingungen ihrer chemischen Bindungen entsprechen. Diese Absorption führt zu einer Anregung der Schwingungsmoden des Moleküls. Die Frequenzen, bei denen die Absorption auftritt, sind charakteristisch für bestimmte chemische Bindungen und funktionelle Gruppen. Ein IR-Spektrum zeigt die Absorption der IR-Strahlung als Funktion der Wellenzahl (cm⁻¹).
Wichtige Aspekte und Anwendungen:
- Schwingungsmoden: Moleküle schwingen auf verschiedene Arten, z.B. Streckschwingungen (https://de.wikiwhat.page/kavramlar/Streckschwingungen) und Deformationsschwingungen (https://de.wikiwhat.page/kavramlar/Deformationsschwingungen). Die Frequenz dieser Schwingungen hängt von der Masse der Atome und der Stärke der Bindung ab.
- Funktionelle Gruppenanalyse: Bestimmte funktionelle Gruppen (https://de.wikiwhat.page/kavramlar/Funktionelle%20Gruppen) absorbieren IR-Strahlung in charakteristischen Bereichen des Spektrums. Dies ermöglicht die Identifizierung dieser Gruppen in einer unbekannten Probe. Beispiele sind die Carbonylgruppe (C=O), die Hydroxylgruppe (O-H) und die Aminogruppe (N-H).
- Probenvorbereitung: Die Probe kann fest, flüssig oder gasförmig sein. Feste Proben werden oft in KBr (Kaliumbromid) eingebettet oder als dünner Film auf einem Träger aufgebracht. Flüssige Proben können zwischen zwei IR-transparenten Fenstern untersucht werden.
- Geräteaufbau: Ein typisches IR-Spektrometer besteht aus einer IR-Quelle, einem Interferometer (FT-IR), einem Probenraum und einem Detektor.
- FT-IR (Fourier-Transform-Infrarotspektroskopie): Die moderne IR-Spektroskopie verwendet hauptsächlich die FT-IR-Technik (https://de.wikiwhat.page/kavramlar/Fourier-Transform%20Infrarotspektroskopie), die schneller und empfindlicher ist als die ältere dispersive IR-Spektroskopie. FT-IR nutzt ein Interferometer, um das gesamte Spektrum gleichzeitig zu messen.
- Anwendungen: Die IR-Spektroskopie findet breite Anwendung in der Chemie, Pharmazie, Materialwissenschaft, Umweltanalytik und vielen anderen Bereichen. Sie wird zur Identifizierung von Substanzen, zur Qualitätskontrolle, zur Untersuchung von chemischen Reaktionen und zur Analyse von Polymeren verwendet.
- Interpretation von IR-Spektren: Die Interpretation von IR-Spektren erfordert Erfahrung und Kenntnisse über die charakteristischen Absorptionsbanden verschiedener funktioneller Gruppen. Tabellen und Datenbanken mit IR-Spektren können bei der Identifizierung von Substanzen helfen.
- Ausschlusskriterien: Dipolmomentänderung während der Schwingung ist erforderlich, damit eine IR-Absorption stattfinden kann. Homonukleare diatomare Moleküle (z.B. O2, N2) zeigen keine IR-Absorption, da ihre Schwingungen keine Dipolmomentänderung verursachen.
Zusammenfassung:
Die IR-Spektroskopie ist eine wertvolle Analysetechnik zur Identifizierung von Molekülen und zur Untersuchung ihrer Struktur durch Messung der Absorption von Infrarotstrahlung.