EL-MO II Moleküle, Schulbuch

176 12.2 GRuNDLAgEN DER LIChTABSoRpTIoN Lichtabsorption • Schwingungen • Rotationen • Chromophore Gruppen • Auxo - chrome Gruppen Wie bereits bekannt, regen elektromagnetische Wellen Elektronen von Atomen an (Abb. 176.1). (Siehe auch Elemente, Kap. 1.5.) Derselbe Vorgang ist auch mit Molekü - len möglich. Energiereich genug für die Anregung von Valenzelektronen sind UV- Licht und bei färbigen Stoffen sichtbares Licht. Bei Molekülen entstehen aber nicht Linienspektren, sondern breite Banden (Abb. 176.2), dh. die Anregung erfolgt nicht zwischen zwei exakt definierten Energieniveaus. Der Grund für diese Erscheinung ist die Ausdehnung von Molekülen. Zum Unter - schied von Atomen sind Moleküle schwingungsfähige Teilchen und können Energie in Form von Schwingungsenergie speichern. Es treten Schwingungen in der Bin - dungslänge (Streckschwingung) und Deformationsschwingungen unter Verände - rung von Bindungswinkeln auf. Diese Schwingungen sind wie die Elektronenanre - gungen quantisiert, dh. auch bei Schwingungen können nur ganz bestimmte Energiestufen auftreten. Die Energiedifferenzen zwischen den Schwingungsniveaus entsprechen einer Absorption von IR- Quanten. Dies wird zum Identifizieren von Verbindungen durch die Infrarotspektroskopie genützt (Seite 93). Aber auch die Schwingungsniveaus sind durch Energieniveaus zur Rotationsanregung (mittels Mi - krowellen möglich) nochmals unterteilt. Daher wird eine Elektronenanregung in einem bestimmten Wellenlängenbereich mit allen Wellenlängen des Lichtes oder der UV-Strahlung möglich. Bei färbigen Stoffen soll die Absorptionsbande (oder zumindest ein Teil der Absorp - tionsbande) im sichtbaren Bereich liegen. Dazu benötigt man leicht anregbare Elek - tronen, da die Quanten des sichtbaren Lichtes energieärmer sind als UV-Quanten. Solche leicht anregbaren Elektronen sind in nichtbindenden Elektronenpaaren (n- Elektronen) oder in Doppelbindungen ( π -Elektronen) zu finden. Gruppen, die solche Elektronen enthalten, nennt man Chromophore . (Griech.: Farbträger) Auch die Elektronen aus Chromophoren sind nicht mit Lichtquanten anregbar. Al - lerdings genügen hier bereits Quanten des langwelligen UV-Lichtes. Befinden sich mehrere Chromophore in einem Molekül, so ändert sich nichts an der Anregbarkeit, wenn die Chromophore isoliert sind. Die Intensität der UV- Absorption steigt aller - dings. Sind die Chromophore konjugiert, so verschiebt sich das Absorptionsmaxi - mum in den längerwelligen Bereich und es kommt zu einer Absorption von sichtba - rem Licht (Abb. 176.3). angeregter Zustand Grund- zustand Absorption λ E E Absorption kein Chromophor Chromophor nicht färbig Chromophor färbig fernes UV nahes UV sichtbares Licht λ Abb. 176.1: Anregung im Einzelatom Abb. 176.3: Anregungen im Molekül beim Vorhanden- sein bestimmter Gruppen Abb. 176.2: Anregung im Molekül Schwingungen Rotationen max. min. Absorption λ E E C C C C C O N O n C C C C C C C C C C C Abb. 176.4: Elektronenverteilung für Moleküle deren Stoffe färbig oder nichtfärbig sind keine „durchgehenden“ Molekül-Orbitale, dh. keine mesomeren Strukturen „durchgehende“ Molekül-Orbitale, dh. mesomere Struktur keine Färbigkeit möglich Färbigkeit möglich Chromophore Gruppe Ausweitung des p -Elektronensystems 12 OrganISCHe FarBSToffe und PIgMenTe Nur zu Prüfzw cken – Eigentum des Verlags öbv