Schwingungen von Molekülen im Kristallgitter - Melamin mit Wasserstoffbrücken

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Formal Metadata

Title
Schwingungen von Molekülen im Kristallgitter - Melamin mit Wasserstoffbrücken
Alternative Title
Oscillations of Molecules in Melamine Crystal Lattices with Hydrogen Bonds
Author
Schrader, Bernhard
Schneider, Richard
License
CC Attribution - NonCommercial - NoDerivatives 3.0 Germany:
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DOI
IWF Signature
C 1212
Publisher
IWF (Göttingen)
Release Date
1976
Language
German
Producer
IWF
Production Year
1975

Technical Metadata

IWF Technical Data
Film, 16 mm, LT, 68 m ; F, 6 1/2 min

Content Metadata

Subject Area
Abstract
Translations- und Torsionsschwingungen der Moleküle. Am Beispiel des Melamins werden die elastischen Eigenschaften der zwischenmolekularen Wasserstoffbrücken-Bindungen demonstriert. Anhand der thermisch bei 60 und 300 K angeregten Gitterschwingungen wird verdeutlicht, daß sie der mechanische Speicher der spezifischen Wärme des Melamin-Kristalls sind.
Keywords
Wasserstoffbrückenbindung
Wärme, spezifische
Schwingung / im Molekül
Molekülstruktur
Molecule Kristallinität
Molecular geometry
Molecular geometry
Molecular geometry
Molecule Molecular geometry
Molecular geometry Raman scattering Translation (biology)
Molecular geometry
Molecular geometry
Molecule Molecular geometry
Molecular geometry
Molecular geometry Molekülkette
Molecular geometry
Molecular geometry
Molecular geometry Translation (biology)
Molecular geometry Raman scattering Translation (biology)
Molecule
Molecular geometry
Molecule
Molecular geometry
Molecular geometry
Molecular geometry Crystal
Molecular geometry
Molecule Molecular geometry
Ore Molecular geometry
Molecular geometry
Molecular geometry
Molecular geometry
Organische Chemie Molecular geometry Inulin Elektrochemie
Im kristallinen Zustand zeigen die Raman- und Infrarotspektren von Molekülen im Frequenzbereich 50-300 cm-1 Banden, die beim Schmelzen oder Auflösen des Kristalls verschwinden. Diese Banden gehören zu den Schwingungen der Moleküle auf ihren Gitterplätzen: Translationsschwingungen in den Richtungen der Molekülachsen und Torsionsschwingungen, auch Librationen genannt, um die Achsen der Moleküle. Die Frequenzen sind niedrig, da die Massen der Moleküle große und die zwischenmolekularen Federkräfte klein sind. Im Melamin ist die breite Bande im Ramanspektrum bei 126 cm-1 auf eine Libration zurückzuführen. In dieser Gitterebene des Melaminkristalls sind vier Moleküle farbig gekennzeichnet. Betrachten wir zunächst die gemeinsamen Schwingungen zweier Moleküle. Die folgenden Schwingungen sind durch ein
Quant angeregt und werden mit
zehnfach vergrößerter Amplitude wiedergegeben. Hier
die Libration, eine Torsionsschwingung um
die horizontale y-Achse! Mit dieser Gitterschwingung gekoppelt ist eine innere
Molekülschwingung, die nichtebene Deformation der
NH2-Gruppen. Betrachten wir jetzt die
gemeinsamen Schwingungen aller Moleküle einer
Schicht im Kristallgitter. Die stärkste Bande des Ramanspektrums ist auf eine Translationsschwingung zurückzuführen. Hier die
Translationsschwingung in Richtung der horizontalen
y-Achse. Dabei schwingen die Moleküle
antiparallel gegeneinander. In der Kristallgitterschicht
schwingen ganze Molekülketten in dieser
Art gegeneinander. Jetzt erkennt man
deutlich, wie die Wasserstoffbrücken stark
gedehnt werden. Translation und Libration
können gleichzeitig erfolgen, wie Z. B. hier bei dieser Gitterschwingung. Bei der Translationsschwingung bewegt sich
der Schwerpunkt des Moleküls in
vertikaler Richtung. Gleichzeitig tritt eine
Libration um die horizontale y-Achse
ein. Alle Moleküle einer Schicht
schwingen in dieser Weise. Gitterschwingungen
lassen sich auch thermisch anregen.
Auf diese Weise können Kristalle
die spezifische Wärme speichern. Hier
die wahren Auslenkungen bei den
thermisch angeregten Gitterschwingungen. Bei 60 Kelvin bewegen sich die Moleküle nur wenig. Bei 300 Kelvin, (d. h. bei Zimmertemperatur) beträgt die mittlere Amplitude der Translationsschwingung 0,8 Ångström, oder 0,08 Nanometer, die Amplitude der Librationen vier
Grad. Hieraus läßt sich die
Vorstellung ableiten, daß das Gitter
bei weiterer Temperaturerhöhung am Schmelzpunkt
bei ca. 630 Kelvin schließlich
zusammenbricht.
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