Frage von Corleonefactory, 21

Thermische Anregung von H20?

Guten Abend

Ich habe mich bereits ein bisschen mit Molekülschwingungen befasst, es gibt ja gemäss Wikipedia verschiedenen davon. Diese werden bswp. durch IR-Strahlung verursacht, da diese Elektromagnetische-Welle die Elektronen in den Atomen stört und somit sich die Entfernung zum positiven Atomkern verändert. (Wikipedia Molekülschwingungen mit Grafik)

Nun habe ich auf einer anderen Seite die Anregung von H20 Moleküle durch eine Ausrichtungs-Änderung der ganzen H20-Molekülen gelesen und kann den Bogen nicht zu den Molekülschwingungen spannen

http://www.weltderphysik.de/thema/hinter-den-dingen/mikrowellenherd/.

Ich kann nun den Zussamenhang nicht erkennen. Könnt ihr mir dabei helfen?

Hilfreichste Antwort - ausgezeichnet vom Fragesteller
von zalto, 21

Molekülspektroskopie gibt es in verschiedenen Frequenzbereichen. Mit Mikrowellen lassen sich die Moleküle zu Rotationen anregen. Im Infrarotbereich lassen sich im Molekül Vibrationsschwingungen im Molekülgerüst anregen. Und im sichtbaren und UV-Bereich werden die äußeren Elektronen angeregt.

Das letzte ist das, was man auch von der Spektroskopie an Atomen kennt. Das andere ist molekülspezifisch.

Kommentar von Corleonefactory ,

Danke für deine lehrreiche Anwort. Könntest du mir gleich auch noch erklären, warum durch eine IR-Welle es überhaupt zu Schwingungen der Atome kommt?

Kommentar von zalto ,

Es wird die Energie eines infraroten Lichtquants absorbiert und dadurch wird eine Schwingung im Molekül angeregt. Das kann man sich erstmal so vorstellen wie "man schießt mit einer Gewehrkugel auf ein Pendel - und dann schwingt es".

Wichtig zu wissen ist, dass die Molekülschwingungen quantisiert sind. Es wird nicht jedes Photon akzeptiert, sondern es muß von der Energie her zur Energiedifferenz zum angeregten Zustand passen. Die passenden Photonen sind im infraroten Bereich.

Mehr dazu unter https://de.wikipedia.org/wiki/Molek%C3%BClschwingung

Expertenantwort
von Hamburger02, Community-Experte für Physik, 21

Wassermoleküle sind aufgrund ihrer Form Dipole (Minimagnete). Das Mikrowellenfeld ist ein Wechselfeld und dem versuchen die Wassermoleküle aufgrund ihrer magnetischen Eigenschaft zu folgen. Die drehen sich also mit der Freuqenz der Mikrowelle hin und her. Dabei reiben sie aneinander und erwärmen sich.

Expertenantwort
von Kaeselocher, Community-Experte für Chemie, 10

In dem Artikel geht es um Mikrowellen.

Mikrowellen regen Rotationsniveaus an, IR-Strahlung regt Schwingungen an. Da IR-Strahlung energiereicher sind werden bei der IR-Spektroskopie auch immer Rotationsniveaus angeregt. Genauers benötigt eine quantenmechanische Betrachtung unter der Näherung des anharmonischen Oszillators bzw. des starren/nicht-starren Rotors.

Es sei an dieser Stelle nur erwähnt, dass man in Molekülen verschiedene Anregungen zur Spektroskopie verwenden kann. Man kann z.B. ganze Valenzelektronen anregen, die Kernspins durch ein Magnetfeld schicken, Rotationen- und Schwingungen anregen oder sich um die Kernelektronen kümmern, um einige gängige Methoden zu erwähnen. Man muss eben nur Energie aus dem richtigen elektromagnetischen Spektrum verwenden und sich überlegen, welche Informatuon die entsprechende Methode über das Molekül aussagen kann.

Meist werden zur Strukturaufklärung mehrere spektroskopische Methoden nacheinander verwendet um möglichst viele Informationen zu erhalten.

Antwort
von weckmannu, 8

Es gibt keinen Zusammenhang. Die Mechanismen sind unterschiedlich. Die Anregung auf energiereichere Bahnen, die anschließend wieder abgestrahlt werden, ist etwas Anderes als die Bewegung der H2O-Dipole im Mikrowellenfeld.

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