Rotationsspektroskopie
Bedingung für MW Übergänge: permanentes Dipolmoment
Bedingung für Rotations-Ramanübergänge: anisotrope Polarisierbarkeit
Energieeigenwerte linearer Kreisel:
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Entartung der Rotationsniveaus (ohne externes Feld): 2J+1-fach in m
Auswahlregeln MW: D J = ± 1
Auswahlregeln Raman: D J = 0, ± 2
Energieeigenwerte sphärischer Kreisel:
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Entartung der Rotationsniveaus (ohne externes Feld): 2J+1-fach in m und 2J+1-fach in K
Auswahlregeln: Ohne Zentrifugalverzerrung haben diese Moleküle kein Dipolmoment und eine isotrope Polarisierbarkeit,also keine Übergänge!
Energieeigenwerte symmetrischer Kreisel:
oblat
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prolat
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Entartung der Rotationsniveaus (ohne externes Feld): 2J+1-fach in m und 2-fach in K (ausser für K=0)
Auswahlregeln MW: D J = ± 1 D K = 0
Auswahlregeln Rotations-Raman: D J = 0, ± 1, ± 2 D K = 0
Schwingungsspektroskopie
Bedingung für IR-Übergänge: durch Schwingung zeitlich sich ändernder DP (Transformationseigenschaften von x, y, z in der Gruppentafel)
Bedingung für Raman-Übergänge: durch Schwingung zeitlich sich ändernde Polarisierbarkeit (Transformationseigenschaften von a xx, etc.)
Energieeigenwerte harmonischer Oszillator:

Auswahlregeln: D v = ± 1
Energieeigenwerte anharmonischer Oszillator:

Auswahlregeln: D v = ± 1, ± 2, ± 3 ....
Schwingungs-Rotationsspektroskopie
Energieeigenwerte:
Summe von Rotations- und Schwingungseigenwerten.
Aber Achtung: jetzt gibt es für jeden Schwingungszustand eigene Rotationskonstanten B(v).
Im allgemeinen sind für höhere Schwingungszustände die mittleren Kernabstände größer, d.h. die Trägheitsmomente kleiner und es gilt B0 < Bv
lineare Kreisel:
Energieeigenwerte:

Auswahlregeln IR: für 1S -Grundzustände D J = ± 1, sonst auch D J = 0 (wenn das Molekül elektronischen Bahndrehimpuls besitzt, Radikale!), D v = ± 1, ± 2, ± 3 ....
Klassifizierung nach Zweigen: P, (Q), R-Zweig
Auswahlregeln Raman: D J = 0, ± 2, D v = ± 1
O, Q, S-Zweig
symmetrischer Kreisel
Fall 1 Parallelbande: Die Schwingungsbewegung führt zu einer Änderung des Dipolmomentes entlang der symmetrischen Kreiselachse (zum Beispiel: C-J Streckschwingung von CH3J).
D K = 0
D J = 0, ± 1
Fall 2 Senkrechtbande: Die Schwingungsbewegung führt zu einer Änderung des Dipolmomentes senkrecht zur symmetrischen Kreiselachse (zum Beispiel: C-H Streckschwingungen von Benzol).
D K = ± 1
D J = 0, ± 1
P, Q, R- (J) Zweige mit p, r- (K)Subzweigen.