Welche Untersuchungsmethoden geben uns Aussagen zu folgenden Oberflächeneigenschaften (jeweils ein Beispiel)?
chemische Zusammensetzung; Schichtdicke, Rauhigkeit/Topographie, Benetzungseigenschaften, Quelleigenschaften, Orientierung/molekulare Ordnung
Welche Untersuchungsmethoden sind in folgenden Prinzipskizzen dargestellt?
Welche Probenvorbereitung ist für TEM und REM erforderlich?
(SEM [scanning electron microscope] = REM)
In welchen Moden kann die Rasterkraft-Mikroskopie betrieben werden?
Geben Sie prinzipiell die Arten von elektromagnetischer Strahlung mit zunehmender Wellenlänge an. Benennen Sie dazu drei mögliche Spektroskopiearten und geben Sie an, in welcher Form die eingestrahlte Energie eine Wechselwirkung mit der bestrahlten Materie eingeht (Was wird angeregt?)?
Gammastrahlung
Röntgenstrahlung
Ultraviolette Strahlung
Sichtbares Licht (verschiedene Farben)
Infrarotstrahlung
Mikrowellen
Radiowellen
Drei mögliche Spektroskopiearten sind:
UV-Vis-Spektroskopie (Ultraviolett-Vis-Spektroskopie)
Energieform: Elektronische Anregung
Beim Bestrahlen der Materie werden Elektronen in höhere Energieniveaus angehoben.
IR-Spektroskopie (Infrarot-Spektroskopie)
Energieform: Schwingungsanregung
Die eingestrahlte Energie führt zu Schwingungsanregungen in den chemischen Bindungen der Materie.
NMR-Spektroskopie (Kernspinresonanz-Spektroskopie)
Energieform: Kernspinanregung
Die bestrahlte Materie wird in einem externen Magnetfeld durch Radiowellen angeregt, wodurch die Kerne in verschiedene Energiezustände übergehen.
Was lässt sich erkennen, wenn man IR-Spektren von Polyacrylsäure bei pH = 3 und pH = 12 aufnimmt?
Bei pH = 3 (saure Bedingungen):
Carboxylgruppen: Die Anwesenheit von Carboxylgruppen (-COOH) in der Polyacrylsäure wird durch eine charakteristische Bande bei etwa 1710 cm^-1 im IR-Spektrum bestätigt.
Protonierung: Unter sauren Bedingungen werden die Carboxylgruppen protoniert (COOH -> COOH2+), was zu einer Verschiebung oder Veränderung der Carboxylbande führen kann.
(Amide: Falls Polyacrylsäure durch Polykondensation hergestellt wurde, könnten auch Amide (-CONH-) vorhanden sein, die ihre charakteristischen Banden im Spektrum zeigen würden.)
Bei pH = 12 (alkalische Bedingungen):
Carboxylgruppen: Unter alkalischen Bedingungen werden die Carboxylgruppen deprotoniert (COOH -> COO-), was zu einer Veränderung der Carboxylbande im IR-Spektrum führen kann.
Ionische Bindungen: Die Anwesenheit von Carboxylatgruppen (COO-) könnte zu charakteristischen Banden im IR-Spektrum führen.
Wasserstoffbrückenbindungen: Unter alkalischen Bedingungen können Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den Carboxylatgruppen und Wasserstoffatomen in der Umgebung auftreten, was ebenfalls im Spektrum sichtbar sein könnte.
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