Spektroskopie

Skrabal, Peter M.Dr. Peter M. Skrabal unterrichtete bis 2005 in den Studiengängen Material- und Chemieingenieurwissenschaften an der ETH Zürich, wo er im Institut für Chemie- und Bioingenieurwissenschaften auch die Kernresonanzspektroskopie-Gruppe aufbaute und leitete.

Spektroskopische Methoden gehören seit Jahrzehnten zu den Standard-Analyseverfahren in der Chemie und in anderen Naturwissenschaften. Dieses Werk gibt einen neuartigen Überblick über die Spektroskopie: Anstelle der methodischen Ordnung - nach Wellenlängen - wird sie nach ganzheitlichen physikalischen Aspekten beschrieben.

Das Buch ist eine Einführung in die UV/Vis-, NIR-, IR-, ESR- und NMR-Spektroskopie. Mittels einer Vielzahl von erklärenden farbigen Grafiken bietet es einen umfassenden Überblick über diese Methoden und deren gemeinsame physikalische Basis, nämlich die reversible Absorption von Energie aus dem jeweiligen Bereich der elektromagnetischen Strahlung. Es hat das Ziel, Studierenden das Grundverständnis spektroskopischer Methoden zu vermitteln. Auch Nicht-Naturwissenschaftler erhalten einen Einblick in die physikalische Basis der Spektroskopie.

Spektroskopische Methoden gehören seit Jahrzehnten zu den Standard-Analyseverfahren in der Chemie und in anderen Naturwissenschaften. Dieses Werk gibt einen neuartigen Überblick über die Spektroskopie: Anstelle der methodischen Ordnung - nach Wellenlängen - wird sie nach ganzheitlichen physikalischen Aspekten beschrieben. Das Buch ist eine Einführung in die UV/Vis-, NIR-, IR-, ESR- und NMR-Spektroskopie. Mittels einer Vielzahl von erklärenden farbigen Grafiken bietet es einen umfassenden Überblick über diese Methoden und deren gemeinsame physikalische Basis, nämlich die reversible Absorption von Energie aus dem jeweiligen Bereich der elektromagnetischen Strahlung. Es hat das Ziel, Studierenden das Grundverständnis spektroskopischer Methoden zu vermitteln. Auch Nicht-Naturwissenschaftler erhalten einen Einblick in die physikalische Basis der Spektroskopie.

1 Einleitung 1

1.1 Definitionen und Systematik 1

1.2 Struktur-Eigenschaftsbeziehungen, Synthese- und Prozessplanung 3

1.3 Computerentwicklung, Dynamik analytischer Methoden und Prozesskontrolle 6

1.4 Wirtschaftliche Bedeutung analytischer Methoden 9

1.5 Zur Struktur des Buchs 11

2 Das elektromagnetische Spektrum 15

2.1 Seine Bereiche und das heutige Verständnis 15

2.2 Das Instrumentarium 21

3 Die Absorptionsprozesse und ihre Energien 31

3.1 Der UV- und der sichtbare Bereich 33

3.2 Das IR- und nahe IR-Gebiet (NIR) 42

3.3 Der ESR-Bereich 51
3.4 Der NMR-Bereich 60

3.5 Ein vergleichender Überblick 86

4 Die Absorptionsintensitäten: Voraussetzungen und Konsequenzen 95

4.1 Der UV- und der sichtbare Bereich 96

4.2 Das IR- und nahe IR-Gebiet (NIR) 105

4.3 Der ESR-Bereich 111

4.4 Der NMR-Bereich 112

4.5 Ein vergleichender Überblick 124

5 Spektroskopie der Analyten in den vier Phasen 131

5.1 Die Gasphase 132

5.2 Die flüssige Phase 133

5.3 Flüssigkristalline Phasen 136

5.4 Festkörper 139

5.5 Probenvorbereitung und -reinheit 158

5.6 Interne und externe Standards 165

6 Die Messtechnik: CW- und FT-Spektroskopie 169

6.1 Die CW-Spektroskopie 169

6.2 Die FT-Spektroskopie 173

7 Spektroskopie in zwei und drei Dimensionen 187

7.1 1D-Pulssequenzen am Beispiel der NMR-Spektroskopie 188

7.2 Zweidimensionale (2D) und 3D-Spektroskopie 197

8 Umfang der Anwendungen und Grenzen 207

8.1 Strukturanalysen 208

8.1.1 Die Lage der Absorptionsbanden 209

8.1.2 Skalare Kopplungen, NOEs und Relaxationszeiten 239

8.1.3 Festkörper-Spektroskopie 255

8.1.4 Zwei- und dreidimensionale Spektroskopie 266

8.2 Konzentrations- und kinetische Messungen 271

8.3 Dynamische Aspekte 285

8.4 Diffusionsmessungen und bildgebende Spektroskopie 294

8.5 Opt(r)oden und Sensoren, Tandem- oder kombinierte Methoden 305

8.6 Chemometrie 308

9 Die Kommunikation spektroskopischer Daten 311

10 Literatur 317

10.1 Eine Auswahl von Lehrbüchern und Standardwerken 317

10.2 Meine Lieblingsbücher 318

Anhang 319

Akronym-, Namen- und Stichwortverzeichnis 325