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physikalischer und chemischer Eigenschaften
nicht nur von Feststoffen, sondern auch von
Flüssigkeiten und Gasen. Darin unterscheiden
sie sich von den meisten anderen, unten vorge-
stellten Analyseverfahren. Im Detail können
untersucht werden:
1. Strukturen: damit sind nicht nur Kristall-
strukturen gemeint, sondern z. B. auch die
Struktur eines Ions in einer Flüssigkeit (Stich-
worte: Hydrathüllen, Komplexionen) oder ei-
nes mehratomigen Gases. Auch Nahordnung in
Gläsern ist damit untersuchbar. Beispiele sind
(dieAbkürzungensindinKasten2.22erläu-
tert):
- Struktur von Gläsern und Schmelzen, die ja
keineFern-,aberdocheineNahordnungha-
ben, mit Infrarot(IR-)spektroskopie. Diese
Nahordnung ist deshalb so interessant, da sie
für die physikalischen Eigenschaften wie z. B.
die Viskosität von Schmelzen verantwortlich
ist, die wiederum Eruptionsmechanismen
vonVulkanenbeeinflusst;
-BestimmungderGeometrievonKoordinati-
onspolyedern in Mineralen mit optischer
Spektroskopie;
- Al-Si-Verteilung in Feldspäten mit NMR-
Spektroskopie;
- Mechanismen des Einbaus von Spurenele-
menteninKristallgittermitXAS,Geometrie
des Koordinationspolyeders selbst bei kleins-
ten Gehalten eines Elementes in einer beliebi-
gen Matrix mittels der XANES- und EXAFS-
Methoden (siehe dazu Spezialliteratur);
- Strukturänderungen und Phasenumwand-
lungen in gesteinsbildenden Mineralen bei
Druckerhöhung mit Raman- oder IR-Spek-
troskopie (Abb. 2.77). Dies ist besonders für
Experimente unter Erdmantelbedingungen
wichtig, bei denen die sehr kleinen Proben
häufig unter experimentellen Bedingungen,
also in Hochdruckpressen oder -zellen, un-
tersucht werden müssen.
2. Chemische Bindungen, z. B. der Oxidations-
zustand von Übergangsmetallen mit optischer,
ESR- und Mößbauerspektroskopie oder die Ko-
valenz von Bindungen mit optischer Spektro-
skopie.
Kosmische Strahlen
-14
22
γ -Strahlen
-12
20
Röntgenstrahlen
-10
sichtbares Licht
18
Ultraviolett
-8
16
-6
14
Infrarot
-4
12
Mikrowellen
-2
10
0
8
Radiowellen
2
6
4
4
Wechselstrom
6
2
8
2.76 Frequenz- und Wellenlängenbereiche
elektromagnetischer Strahlung.
wobeihdiePlanckscheKonstanteund h die Fre-
quenz der Strahlung ist. Energien, Frequenzen,
Wellenlängen und Wellenzahlen, die als das Re-
ziproke der Wellenlänge definiert sind, sind
leicht ineinander überführbar, wenn man weiß,
dass die Wellenlänge Q definiert ist als der Quo-
tient von Lichtgeschwindigkeit durch Frequenz:
1cm -1 (Wellenzahl) = 3 · 10 10 Hz (Frequenz h )=
1,24 · 10 -4 eV = 1,984 · 10 -23 J (Energie E )
Die aus dem Licht - oder, allgemeiner gefasst,
aus der Strahlung - aufgenommene Energie
kann dazu dienen, Elektronen in Atomen auf
höhere Energieniveaus zu bringen oder
SchwingungenzwischendenAtomeneines
Kristalls anzuregen.
Spektroskopische Methoden eröffnen Möglich-
keiten zur Untersuchung sehr verschiedener
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