Der Hauptunterschied zwischen Rotations- und Schwingungsspektroskopie besteht darin, dass die Rotationsspektroskopie verwendet wird, um die Energie der Übergänge zu messen, die zwischen quantisierten Rotationszuständen von Molekülen in der Gasphase stattfinden, während die Schwingungsspektroskopie zur Messung der Wechselwirkung von verwendet wird IR-Strahlung mit Materie durch Absorption, Emission oder Reflexion.
Spektroskopie ist ein Wissenschaftszweig, der sich mit der Untersuchung und Messung von Spektren befasst, die entstehen, wenn Materie mit elektromagnetischer Strahlung interagiert oder diese aussendet. Diese Wechselwirkung tritt aufgrund elektronischer Übergänge auf. Elektronische Übergänge in Molekülen finden statt, wenn Elektronen im Molekül von einem Energieniveau zum anderen angeregt werden. Die Elektronen neigen dazu, sich von einem niedrigen Energieniveau zu einem hohen Energieniveau zu bewegen. Die mit diesem Übergang verbundene Energieänderung gibt Aufschluss über die Struktur des Moleküls und hilft bei der Bestimmung der molekularen Eigenschaften wie Farbe. Die Beziehung zwischen der Energie und der Frequenz der Strahlung, die beim Übergangsprozess verwendet wird, kann durch die Plancksche Beziehung angegeben werden.
Was ist Rotationsspektroskopie?
Rotationsspektroskopie ist die Messung der Energie der Übergänge, die zwischen quantisierten Rotationszuständen von Molekülen in der Gasphase stattfinden. Manchmal wird diese Methode auch als reine Rotationsspektroskopie bezeichnet. Dies liegt daran, dass es hilft, die Rotationsspektroskopie von der Rotations-Vibrations-Spektroskopie zu unterscheiden. Rotationsspektroskopie wird durch Rotationsübergänge bestimmt.
Abbildung 01: Rotationsspektrum
Rotationsübergänge von Molekülen beziehen sich auf die abrupte Änderung des Drehimpulses dieses Moleküls. Diese Definition wird in Abhängigkeit von den Theorien der Quantenphysik gegeben, die besagt, dass der Drehimpuls eines Moleküls eine quantisierte Eigenschaft ist und nur bestimmten diskreten Werten entsprechen kann, die unterschiedlichen Rotationsenergiezuständen entsprechen. Der Rotationsübergang bezieht sich auf den Verlust oder Gewinn von Drehimpuls, wodurch sich das Molekül entweder in einen höheren oder einen niedrigeren Rotationsenergiezustand bewegt.
Was ist Schwingungsspektroskopie?
Vibrationsspektroskopie ist die Messung der Wechselwirkung von IR-Strahlung mit Materie durch Absorption, Emission oder Reflexion. Diese spektroskopische Technik ist nützlich, um chemische Substanzen oder funktionelle Gruppen in festen, gasförmigen oder flüssigen Verbindungen zu untersuchen und zu identifizieren. Schwingungsspektroskopie wird durch Schwingungsübergänge bestimmt.
Abbildung 02: Ein Schwingungsspektrum
Der Schwingungsübergang eines Moleküls bezieht sich auf die Bewegung des Moleküls von einem Schwingungsenergieniveau zu einem anderen. Wir können es auch als vibronischen Übergang bezeichnen. Diese Art von Übergang tritt zwischen verschiedenen Schwingungsniveaus desselben elektronischen Zustands auf. Um den Schwingungsübergang eines bestimmten Moleküls beurteilen zu können, sollte man die Abhängigkeit der molekülfesten Anteile des elektrischen Dipolmoments von den molekularen Verformungen kennen. Im Allgemeinen basiert die Raman-Spektroskopie auf Schwingungsübergängen.
Was ist der Unterschied zwischen Rotations- und Vibrationsspektroskopie?
Rotationsspektroskopie und Schwingungsspektroskopie werden durch Elektronenübergänge bestimmt. Der Hauptunterschied zwischen Rotations- und Schwingungsspektroskopie besteht darin, dass die Rotationsspektroskopie nützlich ist, um die Energie der Übergänge zu messen, die zwischen quantisierten Rotationszuständen von Molekülen in der Gasphase stattfinden, während die Schwingungsspektroskopie nützlich ist, um die Wechselwirkung von IR-Strahlung mit Materie zu messen durch Absorption, Emission oder Reflexion.
Im Folgenden finden Sie eine tabellarische Auflistung der Unterschiede zwischen Rotations- und Vibrationsspektroskopie.
Zusammenfassung – Rotations- vs. Vibrationsspektroskopie
Rotationsspektroskopie und Schwingungsspektroskopie werden durch Elektronenübergänge bestimmt. Der Hauptunterschied zwischen Rotations- und Schwingungsspektroskopie besteht darin, dass die Rotationsspektroskopie nützlich ist, um die Energie der Übergänge zu messen, die zwischen quantisierten Rotationszuständen von Molekülen in der Gasphase stattfinden, während die Schwingungsspektroskopie nützlich ist, um die Wechselwirkung von IR-Strahlung mit Materie zu messen durch Absorption, Emission oder Reflexion.
