HOOFDSTUK 1: Inleiding tot moleculaire spectroscopie
De relatie tussen energie, frequentie, golfgetal en golflengte beschrijven.
V = ΔE/h
Wanneer een molecule in energietoestand E1 elektromagnetische straling van enkel maar frequentie
V = ΔE/h wordt gericht, dit molecule deze elektromagnetische straling zal absorberen en zal overgaan
naar E2.
Vaak worden de termen frequentie (Hz), golfgetal (cm-1) en golflengte (nm), die gebruikt worden om
karakteristieken van geabsorbeerde of geëmitteerde straling te beschrijven, onterecht gebruikt als
energie eenheid. Vb: met een energie van 10cm-1 wordt dan bedoeld om het energieverschil tussen 2
energieniveaus te overbruggen is elektromagnetische straling met een golfgetal 10cm-1 nodig.
De eenheid van energie, frequentie, golfgetal en golflengte geven.
Energie: J
Frequentie: Hz
Golfgetal: cm-1
Golflengte: nm
Het begrip “energie is gequantiseerd” omschrijven.
Max Planck: een molecule heeft slechts een bepaald aantal, discrete energietoestanden
Voorwaarden transitie tussen twee (opeenvolgende) energieniveaus E1 (grondtoestand) en E2
(aangeslagen toestand): een molecule kan enkel straling absorberen met de frequentie ν = ΔE/h.
ΔE = E2-E1 of
ν = ΔE/h met h de constante van Planck (6.63 10-34 J s) en waarbij ν = frequentie is van de invallende
straling
▪ Gevolg: vermindering in intensiteit voor die bepaalde frequentie
Beschrijven welke interactie er moet plaatsvinden om IR of radiofrequentiestraling (NMR) te kunnen
absorberen.
NMR: de spin van een kern veroorzaakt als geladen entiteit een magnetisch dipool. Het omklappen
van deze spin impliceert het omklappen van de magnetische dipool. Dit proces kan optreden indien
het magnetisch veld van de elektromagnetische straling de gepaste frequentie heeft om te interageren
met het geassocieerde magnetisch moment van de nucleaire spin.
IR: bepaalde vibraties van moleculen impliceren eveneens een periodieke variatie van het elektrisch
dipool moment. Zo bestaan er in het lineaire molecule CO2 drie verschillende vibraties waarvan er 2
periodieke veranderingen veroorzaken van elektrische dipool. Daardoor is er interactie mogelijk met
het fluctuerend elektrisch veld van elektromagnetische straling.
1
, De begrippen FT, constructieve en destructieve interferentie uitleggen.
FT: fourier-transform spectroscopie: vb: een detector twee cosinus-golven van verschillende
frequenties ervaart. De pc registreert elke milliseconde een punt van deze somgolf en dit 2000 keer
zodat slechts 2 seconden nodig zijn. Vervolgens voer de computer een FT door en levert een beeld van
de amplitude in functie van de frequentie of een spectrum. Bij een FT is het tijdsdomijn omgezet naar
het frequentiedomein. Je kan er ook een inferogram mee maken bij infrarood spect, dan zet het een
intensiteit in functie van een weglengte verschil om naar intensiteit in functie van frequentie.
Constructieve interferentie: . Er ontstaat in alle gevallen een interferentiepatroon met plaatsen van
een hogere intensiteit, wanneer de golven in fase zijn. De golven versterken elkaar en er ontstaat een
buikpunt. Dit wordt constructieve interferentie genoemd
Destructieve interferentie: . Er ontstaan ook plaatsen met een lagere intensiteit, of zelfs volledige
uitdoving, waar de golven elkaar opheffen. De golven zijn dan in tegenfase en er ontstaat een
knooppunt. Dit wordt destructieve interferentie genoemd.
De verschillende domeinen van het elektromagnetisch spectrum opsommen en de bijhorende
frequentie.
Radiofrequentie = 3.106-3.1010 Hz
Microgolf = 3.1010-3.1014 Hz
Infrarood = 3.1012-3.1014 Hz
Zichtbaar en ultraviolet = 3.1014-3.1016 Hz
x-stralen = 3.1016-3.1018 Hz
Ƴ-stralen = 3.1018-3.1020Hz
Oefeningen op deze omzettingen naar eenheden kunnen maken (zie oef die we gemaakt hebben).
HOOFDSTUK 2: IR spectroscopie
Voorspellen of een vibratie IR actief is.
Bij symmetrische rekvibratie produceert geen verandering in dipoolmoment en is hierdoor IR inactief.
De asymmetrische rekvibratie leidt wel tot een dipoolmoment en is IR actief. Enkel wanneer het
dipoolmoment van de binding veranderd (richting of grootte) tijdens de vibratie, de IR vibratie actief
is.
De factoren die de ligging van een IR absorptieband opsommen.
De bindingsterkte en de massa van de gebonden atomen, effect van de bindingsorde, van de massa, I
en M effecten, conjugatie, Hybridisatie en ringspanning, waterstofbrugvorming, fermi-resonantie
Verklaren waarom een bepaalde vibratieband hoger/lager ligt dan een andere bv.
carbonylrekvibratie in serie van aldehyden, ketonen en carbonzuurderivaten.
P33-46 alle functionele groepen uitgelegd
2
De relatie tussen energie, frequentie, golfgetal en golflengte beschrijven.
V = ΔE/h
Wanneer een molecule in energietoestand E1 elektromagnetische straling van enkel maar frequentie
V = ΔE/h wordt gericht, dit molecule deze elektromagnetische straling zal absorberen en zal overgaan
naar E2.
Vaak worden de termen frequentie (Hz), golfgetal (cm-1) en golflengte (nm), die gebruikt worden om
karakteristieken van geabsorbeerde of geëmitteerde straling te beschrijven, onterecht gebruikt als
energie eenheid. Vb: met een energie van 10cm-1 wordt dan bedoeld om het energieverschil tussen 2
energieniveaus te overbruggen is elektromagnetische straling met een golfgetal 10cm-1 nodig.
De eenheid van energie, frequentie, golfgetal en golflengte geven.
Energie: J
Frequentie: Hz
Golfgetal: cm-1
Golflengte: nm
Het begrip “energie is gequantiseerd” omschrijven.
Max Planck: een molecule heeft slechts een bepaald aantal, discrete energietoestanden
Voorwaarden transitie tussen twee (opeenvolgende) energieniveaus E1 (grondtoestand) en E2
(aangeslagen toestand): een molecule kan enkel straling absorberen met de frequentie ν = ΔE/h.
ΔE = E2-E1 of
ν = ΔE/h met h de constante van Planck (6.63 10-34 J s) en waarbij ν = frequentie is van de invallende
straling
▪ Gevolg: vermindering in intensiteit voor die bepaalde frequentie
Beschrijven welke interactie er moet plaatsvinden om IR of radiofrequentiestraling (NMR) te kunnen
absorberen.
NMR: de spin van een kern veroorzaakt als geladen entiteit een magnetisch dipool. Het omklappen
van deze spin impliceert het omklappen van de magnetische dipool. Dit proces kan optreden indien
het magnetisch veld van de elektromagnetische straling de gepaste frequentie heeft om te interageren
met het geassocieerde magnetisch moment van de nucleaire spin.
IR: bepaalde vibraties van moleculen impliceren eveneens een periodieke variatie van het elektrisch
dipool moment. Zo bestaan er in het lineaire molecule CO2 drie verschillende vibraties waarvan er 2
periodieke veranderingen veroorzaken van elektrische dipool. Daardoor is er interactie mogelijk met
het fluctuerend elektrisch veld van elektromagnetische straling.
1
, De begrippen FT, constructieve en destructieve interferentie uitleggen.
FT: fourier-transform spectroscopie: vb: een detector twee cosinus-golven van verschillende
frequenties ervaart. De pc registreert elke milliseconde een punt van deze somgolf en dit 2000 keer
zodat slechts 2 seconden nodig zijn. Vervolgens voer de computer een FT door en levert een beeld van
de amplitude in functie van de frequentie of een spectrum. Bij een FT is het tijdsdomijn omgezet naar
het frequentiedomein. Je kan er ook een inferogram mee maken bij infrarood spect, dan zet het een
intensiteit in functie van een weglengte verschil om naar intensiteit in functie van frequentie.
Constructieve interferentie: . Er ontstaat in alle gevallen een interferentiepatroon met plaatsen van
een hogere intensiteit, wanneer de golven in fase zijn. De golven versterken elkaar en er ontstaat een
buikpunt. Dit wordt constructieve interferentie genoemd
Destructieve interferentie: . Er ontstaan ook plaatsen met een lagere intensiteit, of zelfs volledige
uitdoving, waar de golven elkaar opheffen. De golven zijn dan in tegenfase en er ontstaat een
knooppunt. Dit wordt destructieve interferentie genoemd.
De verschillende domeinen van het elektromagnetisch spectrum opsommen en de bijhorende
frequentie.
Radiofrequentie = 3.106-3.1010 Hz
Microgolf = 3.1010-3.1014 Hz
Infrarood = 3.1012-3.1014 Hz
Zichtbaar en ultraviolet = 3.1014-3.1016 Hz
x-stralen = 3.1016-3.1018 Hz
Ƴ-stralen = 3.1018-3.1020Hz
Oefeningen op deze omzettingen naar eenheden kunnen maken (zie oef die we gemaakt hebben).
HOOFDSTUK 2: IR spectroscopie
Voorspellen of een vibratie IR actief is.
Bij symmetrische rekvibratie produceert geen verandering in dipoolmoment en is hierdoor IR inactief.
De asymmetrische rekvibratie leidt wel tot een dipoolmoment en is IR actief. Enkel wanneer het
dipoolmoment van de binding veranderd (richting of grootte) tijdens de vibratie, de IR vibratie actief
is.
De factoren die de ligging van een IR absorptieband opsommen.
De bindingsterkte en de massa van de gebonden atomen, effect van de bindingsorde, van de massa, I
en M effecten, conjugatie, Hybridisatie en ringspanning, waterstofbrugvorming, fermi-resonantie
Verklaren waarom een bepaalde vibratieband hoger/lager ligt dan een andere bv.
carbonylrekvibratie in serie van aldehyden, ketonen en carbonzuurderivaten.
P33-46 alle functionele groepen uitgelegd
2
