12.8 : UV-Vis-Spektrum

Wenn Licht durch eine Substanz hindurchtritt, wird ein Teil des Lichts absorbiert, während das restliche Licht reflektiert oder durchgelassen wird. Wenn das Molekül Licht im Wellenlängenbereich von 180–400 nm absorbiert, erhält man das UV-Spektrum, und wenn es Licht im Wellenlängenbereich von 400–780 nm absorbiert, erhält man das sichtbare Spektrum.

Das sichtbare UV-Spektrum eines Moleküls ist die Darstellung seiner Absorption gegenüber der Wellenlänge. Die Darstellung wird erstellt, indem man den molaren Absorptionsgrad (ɛ) oder log ɛ auf der y-Achse (Ordinate) und die Wellenlänge auf der x-Achse (Abszisse) abträgt. Absorptionswerte stellen die Lichtabsorption durch das Molekül dar und können 100 Prozent nicht überschreiten. Wenn die Absorption gegenüber der Wellenlänge aufgetragen wird, wird die Wellenlänge, bei der das Molekül die maximale Absorption zeigt, als λmax bezeichnet. Da die Absorption bei einer breiten Wellenlänge erfolgt, wird sie oft als Absorptionsband und nicht als einzelner Peak bezeichnet.

Die Höhe und Breite der Peaks im UV-Vis-Spektrum variiert je nach Molekülstruktur, elektronischen Übergängen und Wechselwirkungen der Lösungsmittel.

• Molekularstruktur: Unterschiedliche Strukturen, wie konjugierte Doppelbindungen (abwechselnd Einfach- und Doppelbindungen), weisen kleinere Energielücken zwischen ihren Molekülorbitalen auf. Dies bedeutet, dass sie Licht bei längeren Wellenlängen absorbieren, häufig im sichtbaren Bereich. Infolgedessen kann die Struktur des Moleküls den Peak zu höheren oder niedrigeren Wellenlängen verschieben und seine Intensität ändern.
• Elektronische Übergänge: Verschiedene Elektronenübergänge (z. B. π → π*, n → π*) absorbieren Licht unterschiedlich und beeinflussen die Peakstärke. Moleküle mit π-Bindungen (Pi) oder nichtbindenden (n) Elektronenpaaren können mehrere Arten von Übergängen aufweisen, was zu unterschiedlichen Peaks oder Bändern im Spektrum führt.
• Lösungsmitteleffekte: Das Lösungsmittel, in dem das Molekül gelöst ist, kann sich ebenfalls auf das Spektrum auswirken. Wenn ein Molekül mit einem Lösungsmittel interagiert, kann dies die elektronische Umgebung des Moleküls verändern und manchmal bestimmte Molekülorbitale stabilisieren oder destabilisieren. Dieser Lösungsmitteleffekt kann Verschiebungen in der Peakposition verursachen und die Peakintensität verändern.

Diese Faktoren führen oft zu verbreiterten Bändern anstelle einzelner Peaks, was das komplexe Verhalten des Moleküls unter verschiedenen Bedingungen widerspiegelt.