Grundlagen
Auswahlregeln
Auswahlregeln
Sowohl mit der Raman- als auch mit der Infrarot-Spektroskopie lassen sich von einem Material einzigartige spektrale Fingerabdrücke erstellen. Grundlage der spektralen Muster sind Molekül- oder Molekülgitterschwingungen. Dem Raman- als auch dem Infrarotspektrum eines Materials liegen zwar die gleichen Schwingungen zu Grunde, die Spektren aber sind verschieden. Erst die Kenntnis des Raman- und des Infrarotspektrums liefert die nahezu vollständige schwingungsspektroskopische Information des Materials.
Anhand von Auswahlregeln kann vorhergesagt werden, welche Schwingungen Raman- bzw. infrarotaktiv sind. Da bei der Wechselwirkung von Molekülen mit Photonen der Gesamtdrehimpuls im elektronischen Grundzustand konstant bleiben muß, können nur bestimmte Übergänge induziert werden.
Das Alternativ-Verbot
Allgemein gilt, dass für ein Molekül mit Symmetriezentrum Schwingungen im Infrarot-Spektrum verboten sind, die symmetrisch zum Symmetriezentrum erfolgen, und alle Schwingungen, die antisymmetrisch sind, im Raman-Spektrum verboten sind. Diese Regel ist als Alternativ-Verbot bekannt.
Auswahlregeln für eine IR-Absorption und die Raman-Streuung
Eine Infrarot-Absorption wird dann beobachtet, wenn durch die Normalschwingung eine Änderung des Dipolmoments µ im Molekül eintritt. Die Intensität der Infrarotschwingungsbande IIR ist proportional zum Quadrat der Änderung des Dipolmoments µ mit der Normalkoordinaten q:
Eine Normalschwingung ist Raman-aktiv, wenn während der Schwingung die Polarisierbarkeit a des Moleküls sich ändert. Die Intensität IRaman einer Raman-Bande ist proportional zum Quadrat der Änderung der Polarisierbarkeit a mit den Normalkoordinaten q:
Als Folge der Auswahlregeln kann für organische und biochemisch interessante Moleküle gesagt werden, dass die Infrarot-Spektroskopie mehr über funktionelle Gruppen aussagt und die Raman-Spektroskopie besonders hilfreich für die Charakterisierung des Kohlenstoffgerüsts ist.
