Rotationsspektroskopie

Bedingung für MW Übergänge: permanentes Dipolmoment

Bedingung für Rotations-Ramanübergänge: anisotrope Polarisierbarkeit

Energieeigenwerte linearer Kreisel:

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:

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

prolat

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.