Spektoskopie Flashcards

1
Q

Spektroskopie

A

… befasst sich mit der Charakterisierung von Materie (zB. Atomen, Molekülen, Ionen, Stoffgemischen, Prozessströme) in Bezug auf ihr Verhalten gegenüber und unter Verwendung elektromagnetischer Strahlung

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2
Q

Vorteile

A

rasche Bestimmung (Keine Trennung - real life)

kleine Probenmengen

gute Reproduzierbarkeit

gute Automatisierung

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3
Q

Nachteile

A

teilweise erheblicher instrumenteller Aufwand

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4
Q

Bsp Anwedungen

A

Strukturaufklärung, Charakterisierung, Identifizierung von Substanzen

Produktionsüberwachung und Routine-Kontrollanalysen

Erforschung von Reaktionsmechanismen

Werkstoffprüfung

Gasanalysen bei Luftuntersuchungen

Bestimmung in der klinischen Chemie und Lebensmittelchemie

Nachweis von Stoffen im Spurenbereich

Messung physikalisch-chemischer Größen

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5
Q

Absorptionsspektoskropie

A

Stoffe werden durch die Aufnahme von Strahlungen bestimmter Energie angeregt und löschen dabei spezifische Bereiche (Wellenlängen) des eingestrahlten Lichtes aus oder schwächen diese

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6
Q

Emissionsspektroskopie

A

Stoffe werden durch Zufuhr von (meist thermischer) Energie angeregt und strahlen beim Verfall von diesem angeregten Zustand Licht spezifischer Bereiche (Wellenlängen) aus

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7
Q

Elektromagnetische Welle

A

Fortpflanzungsgeschwindigkeit = Lichtgeschwindigkeit

= Transversalwelle, d.h. ihre Schwingung findet senkrecht zur Fortpflanzungsrichtung statt

Elektromagnetische Wellen charakterisiert durch
- Wellenlänge
- Frequenz
- Amplitude

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8
Q

Energieinhalt

A

Energie elektromagnetischer Strahlung ist proportional zu seiner Frequenz

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9
Q

Auswirkungen auf Atome/Moleküle

A

Durch Absorption von Strahlung = Veränderung der Energiezustände des betrachteten Teilchens

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10
Q

Atomisierung und Anregung

A

Bei fester Probe: Atomisierung und Anregung in einem Schritt

bei flüssiger oder gelöster Probe: Zerstäubung + Einführung in die Flamme

–> Flammenemissionspektralanalyse

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11
Q

Anregung durch hv (AAS) oder thermisch (OES)

A

thermische Anregung
–> nicht selektiv
–> extremer Linienreichtum

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12
Q

Anregungsgrad

A

Elementspezifisch vor allem für Metalle

–>Alkali und Erdalkali: Flamme ausreichend für Emissionsanalyse

–> Andere Elemente: Lichtbogen, Funken, Laser, ICP (inductively coupled plasma)

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13
Q

Atomabsorptionsspektrometrie (AAS)
Flammen OES

A

Brenner –> Monochromator -> Detektor -> Signalverarbeitung

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14
Q

Atomabsorptionsspektrometrie (AAS)
Flammen AAS

A

Quelle (elementspezifische Lampe -> selektive Anregung <-> OES
Brenner -> Monochromator -> Detektor -> Signalverarbeitung

nur quantitativ, keine qulaitative Übersicht

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15
Q

AAS Probleme

A

Verunreinigung durch Reagenzien
Adsorptionsverlust (z.B. an Teflon)
Kontaminationen –> Reinraum

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16
Q

AAS Probleme –> Lösungen

A

Anreicherungen (z.B. Extraktion)
detaillierte Vorschriften
Standards ähnlich der Probe

17
Q

Korrektur des Untergrundes

A

Deuterium-Lampe (200-400 nm)

Voraussetzung: kontinuierliche Untergrundabsorption über den ganzen Wellenbereich

18
Q

Atomisierung (Laminarbrenner) Forderungen

A

gleichmäßige Verteilung der Probe in der Flamme
stabile Flamme
möglichst vollständige Atomisierung
Verdampfung

19
Q

Atomisierung (Laminarbrenner) Instrumentelle Realisierung

A

Vormischkammer, Tropfenabscheider
< 10 mikro meter in Flamme [Verlust von 99 & der Probe]
Lösungsmittelverdünnung + Atomisierung

20
Q

Atomisierung (Laminarbrenner) Nachteil

A

geringe Atomisierung, geringe Verweilzeit in der Flamme –> geringe Empfindlichkeit

21
Q

Gasgemisch + Temperaturen
kompromiss

A

ja nach Matrix + Element –> optimale Flammentemperatur

Kompromiss: max Atomiserung <-> min Ionisation (Nebenreaktion unerwünscht)

22
Q

AAS Charakteristika

A

Nachweisgrenze:
Absolut; 10^-6 bis 10^-8 g
realtiv: typ einige mikrogramm7milliliter
(Im Festkörper: 0,1 bis 0,01 % wegen Verdünnung)

23
Q

Flammlose AAS - Graphitrohr AAS = Elektrochemische AAS (ET-AS) - Temperaturenprogramm

A

1) Probenaufgabe kalt (typisch: 10-20 mikroliter)

2) LM-Verdampfung

3) Veraschung (org. Bestandteile), Pyrolyse (der Matrix)

4) Atomisierung bei 500 - 2800 °C

24
Q

Flammenlose AAS - Analytische Charakteristika

A

niedrige EG: 10^-10 bis 10^-13 g absolut, ng/ml
relativ gute Reproduzierbarkeit

25
Monochromator
Einfache Gittermonochromatoren + Filter ausreichend, aufgrund selektive Anregung --> billige Geräte
26
Detektor
Photomultiplier für UV/VIS Bereich: 194 nm (As) - 852 nm (Cs)
27
Einsatz Flammenemission
Alkali, Erdalkaii --> klinische Analyse
28
Einsatz von AAS
quantitative Analyse von ca 70 Elementen klinische Analyse biologische Materialien forensische Analyse Nahrungsmittel Wasser Mineralien Pharmazeutika Pflanzen/Düngemittel Erdproben Werkstoffe (Metalle + Ioslatoren) Rohstoffe Ölprodukte Stäube
29
optimaler Konzentrationsbereich
Flamme: 0,1 - 10 mikrogramm/milliliter ET-AAS: 0,01 - 0,1 mikrogramm/milliliter --> Verdünnung von Haupt- und Nebenbestandteilen Reproduzierbarkeit: typ 1-5 % Richtigkeit: 1-9% (ohne systematische Fehler) Nachweisgrenze (theroret.) - Flammen-AAS: mikrogramm/milliliter - ET-AAS: ng/ml - Flammenemission: Alkali: < 1 ng/ml, Erdalkali: 1-10 ng/ml
30