Optische Spektroskopiemethoden

Diese Methoden arbeiten mit elektromagnetischen Wellen, deren Ausbreitung im wesentlichen nach den Gesetzen der klassischen Optik erfolgt. Spektroskopisch genutzt werden vor allem der infrarote (Wärmestrahlung), der sichtbare und der nahe Ultraviolett-Wellenlängenbereich.

Infrarot-Spektroskopie

Im infraroten Spektralbereich werden Molekülschwingungen angeregt, die Rückschlüsse auf den Aufbau der Materie erlauben. Die Infrarot-Spektroskopie wird daher bei uns vorwiegend zur Substanzcharakterisierung (qualitative bzw. Strukturanalyse) benutzt.

Verfügbares Gerät: Bruker Alpha FT-IR-Spektrometer

• Spektralbereich (Wellenzahlen) 7500-375 cm^–1 (Wellenlängenbereich 1,3-27 mm)
• routinemäßig Messung von Feststoffen und Flüssigkeiten in ATR-Technik (attenuated total reflection)
• Messung von Flüssigkeiten oder Lösungen in Transmission (dafür stehen Küvetten mit CaF₂-Fenstern zur Verfügung) oder andere Messtechniken nach Absprache

In den Bereichen/Themengruppen „Optische Spektroskopie und Thermoanalytische Methoden“,  „Neue Hydroformylierungskatalysatoren“ und „Schwingungsspektroskopie in der Katalyse“ werden ebenfalls IR-Spektrometer betrieben, die mit weitergehender technischer Ausstattung zur Bearbeitung spezieller Fragen dienen.

UV/Vis-Spektroskopie

Lichtabsorption im ultravioletten und sichtbaren Spektralbereich bewirkt Anregung von Elektronen in der Atomhülle auf ein höreres Energienieveau. Dieses Phänomen ist verantwortlich für die Farbigkeit vieler Stoffe und kann daher zur (qualitativen) Charakterisierung, aber auch sehr gut zur quantitativen Bestimmung herangezogen werden.

Verfügbares Gerät: Perkin-Elmer Lambda 2 UV-Spektrometer

• Spektralbereich (Wellenlängen) 190-1100 nm
•  Messungen von Flüssigkeiten/Lösungen in Transmission, dafür stehen Quarzglas-Küvetten mit Schichtdicken bis 10 cm zur Verfügung

Das Lambda 2 dient zur Aufnahme von Routinespektren, aber auch zur quantitativen Bestimmung einzelner Elemente (P,  Rh, Ti) durch photometrische Elementaranalyse.

In den Themengruppen „Optische Spektroskopie und Thermoanalytische Methoden“ und „Mechanismen der homogenen Katalyse“ werden ebenfalls UV/Vis-Spektrometer betrieben, die mit weitergehender technischer Ausstattung zur Bearbeitung spezieller Fragen dienen.

CD/ORD-Spektroskopie (Circulardichroismus/Optische Rotationsdispersion)

… ist ein Spezialfall der UV/Vis-Spektroskopie, benutzt polarisiertes Licht und hilft stereochemische Fragen zu lösen. Viele, ansonsten identische Moleküle unterscheiden sich nur in der räumlichen Anordnung ihrer Atome, sie verhalten sich wie ein Objekt und sein Spiegelbild (wie beispielsweise ein Handschuh für die rechte und sein Gegenstück für die linke Hand). Dies nennt man „Chiralität“ und die Moleküle „optisch aktiv“. Alle biologischen Makromoleküle (Eiweiße, Stärke, Nucleinsäuren, …) gehören zu den chiralen Stoffen. Die Kenntnis der Chiralität ist wichtig, denn optisch aktive Stoffe treten mit dem ebenfalls optisch aktiven biologischen Material in Abhängigkeit von ihrer Chiralität in unterschiedliche Wechselwirkung, was bei Arzneistoffen oder Agrochemikalien höchst kritisch sein kann. CD/ORD ist eine der wenigen Methoden, die Moleküle nach ihrer Chiralität unterscheiden und deren „absolute Konfiguration“ – handelt es sich um einen rechten oder um einen linken Handschuh? – bestimmen können.

Verfügbares Gerät: Jasco J-710 Spektropolarimeter 

• Spektralbereich (Wellenlängen) 175-800 nm
• Zubehör für Messungen an reagierenden Systemen, bei verschiedenen Temperaturen und unter Gasen als Reaktionspartnern (in situ Experimente)

Dieses Gerät wird nicht routinemäßig im Dienstleistungsbetrieb verwendet.