Lehramt - Institut für Physikalische Chemie

Schwingungsspektroskopie
des Q-Zweigs der Deformationsschwingung des CO 2 , die sich etwa im Bereich zwischen
650 cm −1 und 700 cm −1 befindet.
2. Nehmen Sie in Absorption im Bereich 3100 cm −1 bis 2600 cm −1 (Auflösung 0,8 cm −1 ,
64scans)zunächsteinSpektrumdermitStickstoffgefülltenGasküvettealsHintergrundspektrum
auf. Befüllen Sie dann die Küvette mit einem trockenen Chlorwasserstoff-
Stickstoff-Gemisch,indemSieStickstoffdurchkonzentrierteSalzsäureundSchwefelsäure
leiten. Schließen Sie den Stickstoffhahn, sobald Sie mit einem befeuchteten Indikatorpapier
nachweisen können, dass Chlorwasserstoff einige Zeit (ca. 5 s) durch die Küvette
geströmtist. Anschließend kanndasRotationsschwingungsspektrum vonHClaufgenommen
werden. Drucken Sie das gesamte Spektrum aus. Anschließend drucken Sie P- und
R-Zweig getrennt aus (mit Wellenzahlangabe) sowie das Interferogramm im Bereich von
78600 bis 78100.
3. Nehmen Sie in Transmission ein Hintergrundspektrum der leeren Flüssigkeitsküvette
auf (Geräteeinstellungen: 1030 cm −1 bis 970 cm −1 , Auflösung 0,8 cm −1 , 64 scans). Anschließend
nehmen Sie die Transmissionsspektren der reinen Halogencyclohexane auf
und drucken diese mit Wellenzahlangabe aus. Notieren Sie sich die Höhe der Banden
beider Isomere (siehe Auswertung).
3.1.3. Auswertung
1. HCl
a) Indizieren Sie für HCl die Banden beider Zweige, und bilden Sie aus den abgelesenen
Bandenlagen die Differenzen
bzw.
∆E R J −∆EP J = 2hcB v+1(2J +1) (3.46)
∆E R J−1 −∆EP J+1 = 2hcB v(2J +1), (3.47)
und tragen Sie diese über J auf. Aus den Steigungen erhalten Sie die Rotationskonstanten
(B 0 ,B 1 ) für beide Isotope, welche Sie dazu verwenden, die Trägheitsmomente
und die Bindungslängen der Zustände zu berechnen.
b) Bestimmen Sie aus den Lagen der beiden innersten Linien (J = 1 für P-Zweig
und J = 0 für R-Zweig) die ungefähre Lage des Nullübergangs (Übergang bei dem
nur Schwingungsenergie aufgebracht werden muss, also ∆v = 1,∆J = 0,J = 0).
Berechnen Sie hieraus mit Hilfe von Gl. 3.1 die Kraftkonstante der H-Cl Bindung.
Spielt der Isotopeneffekt hier eine Rolle?
c) Berechnen Siedierelativen Besetzungszahlen N J /N derRotationsniveaus fürbeide
Isotope mit J = 0 bis 10 des Schwingungsgrundzustands von HCl für Zimmertemperatur.
Der Entartungsgrad für Rotationsniveaus beträgt g J = 2J+1. Stellen Sie
das Ergebnis grafisch dar, und vergleichen Sie es mit den Bandenintensitäten der
aufgenommen Spektren.
2. CO 2
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