Hochauflösende Fourier-Transform-Infrarot-Spektroskopie an Molekularstrahlen von Ketten- und Ringmolekülen : Die Rotations-Schwingungsspektren des Cyanofulminats (NCCNO), des Oxetans (C3H6O) und des Kohlensuboxides (OC5O) im mittleren Infrarot

Abstract

Gegenstand der vorliegenden Arbeit war die Charakterisierung des semi-stabilen Kettenmoleküls Cyanofulminat (NCCNO), derRingverbindung Oxetan (C3H6O) sowie des instabilen Kohlensuboxides 1,2,3,4-Pentatetraen-1,5-dion (OC5O) durch hochauflösendeFTIR-Spektroskopie im mittleren Infrarot. Hierfür wurden sowohl spektroskopische Messungen an Molekularstrahlen dieser Verbindungendurchgeführt als auch Messungen an diesen Substanzen in einer konventionellen Absorptionszelle. Die vorliegende Arbeit gliedert sich invier Abschnitte:

Bau und Erprobung einer Mehrfachreflexionsoptik aus zwei sphärischen Spiegeln: Ein wesentlicher Bestandteil dieser Arbeit war die Entwicklung und der Bau einer für die FTIR-Spektroskopie an Molekularstrahlenneuartigen Mehrfachreflexionsoptik. Es wurde ein System aus zwei sphärischen Spiegeln konstruiert, das an die bereits bestehendeMolekularstrahlanlage adaptiert wurde. In zahlreichen Testmessungen konnte die Leistungsfähigkeit der Optik unter Beweis gestelltwerden. Es gelang, die Nachweisempfindlichkeit des System um etwas mehr als eine ganze Größenordnung zu verbessern ohnegravierende Transmissionsverluste in Kauf nehmen zu müssen. Spektroskopische Untersuchungen an Cyanofulminat (NCCNO): Die FTIR-Messungen an einem freien NCCNO-Argon-Molekularstrahlen, von dem eine NCCNO-Rotationstemperatur von rund 7 Kbestimmt werden konnte, erlaubte die erstmalige spektroskopische Analyse der CN ([ny]1)-, NC ([ny]2)- und NO([ny]3)-Streckschwingungs-Fundamentalbanden. Anhand diesen Zuordnungen konnte weitere Bandensysteme dieser Streckschwingungenin den bei Raumtemperatur gemessenen Absorptionsspektren identifiziert werden. Die Analyse der zugeordnetenRotations-Vibrations-Übergänge zeigte, daß sämtliche Vibrationszustände resonanzbedingte Störungen aufweisen. Insgesamt konntenvier Fermi-Typ-Resonanzpaare identifiziert werden und explizite spektroskopische Konstanten für ein Resonanzpaar angepaßt werden.Weiterhin konnte qualtiativ der Einfluß dieser Streckschwingungen auf das effektive Potential der niedrigstliegendenCCN-Knickschwingung ([ny]7) aufgezeigt werden. Spektroskopische Untersuchungen am Oxetan (C3H6O): Des weiteren wurde der rund 50 K kalte Molekularstrahl einer reinen Oxetan-Expansion mittels hochauflösender FTIR-Spektroskopiezwischen 2750 cm-1 und 3150 cm-1 untersucht. Sämtliche CH-Streckschwingungsbanden in diesem spektralen Bereich konnten fastvollständig rotationsmäßig aufgelöst werden und eindeutig zugeordnet werden. Neben der Bestimmung der Zentren der unterschiedlichenBanden konnte eine c-Typ-Bande, dabei handelt es sich um einen Übergang vom Grundzustand in den Kombinationszustand aus einer[alpha]-CH-Streckschwingung ([ny]8) mit A1-Symmetrie und der Ring-Puckering-Schwingung ([ny]15), explizit analysiert werden. Für dieseBande wurden spektroskopische Konstanten des in A-Reduktion verwendeten Hamiltonians angepaßt und der Einfluß derStreckschwingung [ny]8 auf die Rotationskonstanten C und B beschrieben. Spektroskopische Untersuchungen am 1,2,3,4-Pentatetraen-1,5-dion (OC5O): Durch Anwendung der FTIR-Spektroskopie an Molekularstrahlen des instabilen OC5O gelang es erstmals, das Bandensystem derStreckschwingung [ny]4 vollständig aufzulösen und spektroskopsiche Konstanten für die Fundamentalbande zu bestimmen. Neben derStreckschwingung [ny]4 konnte ebenso die schwächere Fundamentalbande der Streckschwingung [ny]5 zugeordnet werden. Hot bandsdieser Streckschwingungen in Kombination mit einer der niedrigliegenden Knickschwingungen konnten jedoch nicht nachgewiesenwerden.