Techniklexikon

Bandenspektren

Molekülspektren, in denen keine deutlich voneinander abgegrenzten Linien vorliegen, wie es bei Atomspektren der Fall ist, sondern Banden von dicht nebeneinanderliegenden oder sich überlagernden Linien. Sie entstehen infolge der Kopplung von elektronischer, vibratorischer und rotatorischer Anregung im Molekül und können experimentell mit Hilfe der Photoelektronenspektroskopie gewonnen werden. Während sich die Banden bei Gasmolekülen noch auflösen lassen, ist dies in kondensierter Phase aufgrund intermolekularer Wechselwirkungen nicht mehr möglich. Bei Rotationsschwingungsspektren (im Infraroten) ist die Schwingungsanregung von einer Rotationsanregung überlagert. Im Fall eines harmonischen Oszillators beobachtet man zwei Gruppen von Linien, die als R- bzw. P-Zweig bezeichnet werden. Die Wellenzahlen  der Linien im R-Zweig sind grösser als die des reinen Schwingungsübergangs , für den P-Zweig gilt das umgekehrte. Beim anharmonischen Oszillator tritt zusätzlich ein Q-Zweig an der Stelle  auf. Im Sichtbaren, dem Bereich der Elektronen-Bandenspektren, überlagern sich die Schwingungs- und die Rotationsanregung der Elektronenanregung. Ein Term T besteht also aus einem Elektronenterm T_e, einem Schwingungsterm G(n) und einem Rotationsterm F(J): T = T_e + G(n) + F(J), und für die Wellenzahl einer Absorptionslinie gilt

  = DT = DT_e + DG + DF = . Es ergibt sich also eine noch grössere Vielfalt als bei den Rotationsschwingungsspektren. Die Bandenspektren eignen sich dazu, Moleküldaten wie Kernabstände, Kraftkonstanten und Dissoziationsenergien zu ermitteln. Elektronen-Bandenspektren liefern darüber hinaus Aussagen über die Energiedifferenzen zwischen den verschiedenen elektronisch angeregten Zuständen.  [AFM]

Bandenspektren: a) J₂-Molekül (Absorption); b) PN-Molekül (Absorption); c) H₂-Molekül (Emission); d) Hg₂-Van-der-Waals-Molekül (Emission); e) C₂H₂-Molekül (Absorption). (Aus W. Finkelnburg, Atomphysik, 11./12. Auflage, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg 1976.)