IR-Sepktroskopie

Die Auswertung Infrarot-Spektren ist eine typische Übung, die einem als Chemie-Student im Grundstudium im Rahmen der Veranstaltungen rund um die Organische Chemie erwartet. Man bedient zwar die Geräte selber nicht, übt aber das Erkennen und geht dabei nebenbei mit Strukturen von Organischen Molekülen um.

Diese "Trockenübungen" kann man natürlich auch in der Schule durchführen.

Technische Hintergründe

Prinzip einer Transmissions-Messung

Eine der am häufigsten eingesetzten Methoden zum Erstellen eines Infrarot-Spektrum ist die Messung der Transmission einer Probe. Dazu wird eine Probe mit Infrarotlicht bestrahlt und der Anteil der Messstrahlung gemessen, der die Probe durchdringt. Besitzt der in der Probe enthaltene Stoff Bindungen oder Molekülgruppen die Energie aus dem Infrarot-Bereich absorbieren, so sind im Transmissionsspektrum Bereiche zu sehen, bei denen die Intensität der Strahlung im Vergleich zum eingestrahlten Licht reduziert wurde. Das sind die sogenannten Absorptionsbanden. Die Intensität der Absorption hängt auch noch von der Probendicke ab. Zusätzlich wird auch noch ein Teil der Strahlung reflektiert, so das sich über das gesamte Spektrum die Transmission verringert, was aber, da es überall gleichmäßig stattfindet, ausgeglichen werden kann.

Auswertung eines IR Spektrums

Das folgende Beispiel zeigt ein Transmissions-IR-Spektrum von Ethanol.

Bei der Auswertung wird nun abgelesen, bei welcher Frequenzbereich man eine Absorptionsbande hat und kann dann mit Hilfe einer Liste ablesen, welche Bindung oder Gruppierung in Frage kommt.

Charakterische Banden in der IR-Spektroskopie Innerhalb des Bereiches von 4000–600 cm⁻¹ existieren vier wichtige Teilbereiche:

• 3600–2500 cm⁻¹: O–H, N–H, C–H Valenzschwingungen
• 2500–1900 cm⁻¹: C≡C, C≡N, X=Y=Z Valenzschwingungen
• 1900–1500 cm⁻¹: C=O, C=C, C=N, N=O Valenzschwingungen, δ(N–H)
• 1500–600 cm⁻¹: Fingerprint-Bereich, Gerüstschwingungen

Die folgende Graphik schlüsselt den Bereich detaillierter auf funktionelle Gruppen auf:

• Handbuch mit Tabellen und Anleitungen

• Beispiel-Spektren zum Üben
• Stoff 1

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  Stoff 2

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  Stoff 3