UV/Vis-Spektroskopie Flashcards
Welchen Arbeitsbereich hat die UV/Vis-Spektroskopie?
Vakuum UV bis Ende Vis, Lambda = 100 bis 800 nm,
Wellenzahl 100000 bis 12500 cm^1
Wie funktioniert die UV/Vis-Spektroskopie?
Durch Absorption von UV-Strahlung durch UV-aktive Chromophore in anorganischen und organischen Verbindungen.
Dabei wird ein Molekül M aus dem elektronischen Grundzustand in einen angeregten Zustand M* überführt: M + hv -> M*
Was ist ein Chromophor?
Atomgruppierungen, die einer Verbindung durch selektive
Lichtabsorption “Farbigkeit” verleihen; meist π-Elektronensysteme
Welcher Umrechnungsfaktor liegt zwischen m und nm? Und welcher zwischen cm und nm?
10^-9 m -> nm
10^-7 cm -> nm
Wie berechnet man die Wellenlänge und die Wellenzahl?
Lambda = c/f Wellenzahl = 1/Lambda = f/c
Wie nennt man die Veränderungen der Funktion der Extinktion abhängig von der Wellenlänge bei: 1 Verschiebung nach links 2 Verschiebung nach rechts 3 flacheres Peak 4 höheres Peak
1 Hypsochromie (Blauverschiebung)
2 Bathochromie (Rotverschiebung)
3 Hypochromie
4 Hyperchromie
Was sind Polyene?
Was passiert bei steigender Konjugation?
Strukturelement: konjugiertes Doppelbindungssystem
die Energie des pi*-Einergieniveaus wird immer stärker abgesenkt.
- Rotverschiebung (höhere Wellenlängen) des Absorptionsmaximums
- Verstärkte Absorption (hyperchromer Effekt) -> höherer molarer
Extinktionskoeffizient ε
Welchen Einfluss haben Substituenten auf die UV/Vis-Spektroskopie?
• auxochrome Gruppen bewirken Farbverschiebungen (bathochrom oder
hypsochrom) oder –verstärkungen
- basische Gruppen: NR2, –NH2 oder –NHR
- saure Gruppen: –OR, –COOH und –SO3H
- Veränderung des Energieunterschieds zwischen den HOMO- und LUMO-Orbitalen im π-Elektronensystem von Chromogenen
• antiauxochrome Gruppen können nur durch Mesomerie mit
Auxochromen über das konjugierte Doppelbindungssystem eines
Chromogens Farbverstärkung hervorrufen
- Carbonylgruppen
- Nitro-Gruppen
Was sagt das Lambert-Beersches-Gesetz aus und wie ist es definiert?
Schwächung des Lichtstrahls proportional zur Konzentration der
Probenlösung
E=lg(I0/I)= Extinktionskoeffizientdc
E Extinktion
I0 Intensität des einfallenden Lichtes
I Intensität der aus der Probe austretende Strahlung
c Konzentration des absorbierenden Stoffes
d Schichtdicke der Probe/Küvette
Wir wird die Transmission berechnet?
T=I/I0
Welche Voraussetzungen müssen erfüllt sein, damit das Lambert-Beersche-Gesetz gilt?
- eingestrahltes Licht muß streng monochromatisch und kollimiert sein.
- Homogene Verteilung der Moleküle in der Probe
- keine Lichtstreuung
- Keine Wechselwirkungen zwischen den Analytmolekülen (c < 0,01 M)
Welche Geräte wurden bei der UV/Vis-Spektroskopie behandelt?
Spektrometer:
Zweistrahl-UV/Vis-Spektrometer, Diodenarray-Spektralphotometer
Detektoren:
Diodenarray-Detektor
Welche Anwendungen hat die UV/Vis-Spektroskopie?
• Konzentrationsmessungen (Kolorimetrie/Photometrie)
• Substanzcharakterisierung und -identifizierung durch Vergleich mit
Spektrensammlungen
• Voraussetzung für qualitative und quantitative Aussagen der UV/VISSpektren: Probenlösung verändert sich während des Meßvorgangs
nicht (z.B. infolge von Reaktionen)
Welche Vorteile hat die Konzentrationsmessung mit UV/Vis-Spektroskopie?
- geringer Substanzbedarf (mg-Bereich): Mikroanalyse
- auch Gemische von zwei oder mehr Substanzen lassen sich untersuchen
Welcher Schritt ist oft der Konzentrationsmessung via Kolorimetrie/Photometrie) vorgeschaltet?
Die Derivatisierung des Analyten mit einem Chromophor vor der Messung. z.B. photometrische Bestimmung von Nitrit nach Umsetzung zu einem roten Azofarbstoff
Was ist der BSB und wozu dient er?
Biologischer Sauerstoffbedarf
• Menge an Sauerstoff (angegeben in mg/L, g/L o. ä.), die Bakterien aufnehmen,
um organische Substanzen in Wasser innerhalb einer vorgegebenen Zeit
teilweise abzubauen oder vollständig zu Kohlendioxid (CO
2) zu oxidieren
• Summenparameter: Maß für den Gehalt an biochemisch abbaubarer Substanz in
einer Wasserprobe
• häufig verwendete Kennzahl: BSB
5-Wert: Beobachtungsdauer 5 Tage
• weitere Kennzahlen: BSB1. BSB
2, BSB20
• Bewertung der Belastung eines Gewässers oder einer Kläranlage mit
abbaubaren Stoffen (vgl. Abwasserverordnung)
• Parameter zur Beurteilung von biol. arbeitenden Abwasserreinigungsanlagen
• Indikator für bakterielle Verunreinigungen in häuslichen Abwässern
Wofür ist der Quotient aus BSB und CSB ein grobes Maß?
für die biologische Abbaubarkeit von
Abwasserinhaltsstoffen oder von chemischen Substanzen
Was ist der CSB?
Chemischer Sauerstoffbedarf
• Summenparameter in der Wasseranalyse
• Kenngröße für den Verschmutzungsgrad von Gewässern und Abwässer
n
• konzentrationsanaloge Größe, Angabe in mg/L (bezogen auf äquivalente Menge
Sauerstoff)
• Erfassung der oxidierbaren Inhaltsstoffe eines Gewässers oder Abwassers
- größter Anteil: organisches Material
- anorganische Stoffe: Fe(II), reduzierte Schwefel-Verbindungen
• Hauptverschmutzungsparameter des Abwasserabgabengesetzes
Wie wird der CSB bestimmt?
• Bestimmung:
- Wasserprobe in stark schwefelsaurer Lösung (50 % vol)
- Überschuss von Kaliumdichromat 2 h bei 148
°C einwirken lassen (Zusatz von
Quecksilbersulfat (Maskierung von Chlorid-Ionen)
- Bestimmung der Restmenge von Kaliumdichromat
- Maßanalytisch oder photometrisch
Was ist der spezifische CSB und wie wird er bestimmt?
• Spezifischer CSB für Wasserinhaltsstoffe
• Hierzu wird die Masse des für die vollständige Oxidation zu Kohlenstoffdioxid
und Wasser erforderlichen Sauerstoffs durch die Masse der Substanz dividiert
-> g Sauerstoff/g Substanz
Was sind isosbestische Punkte und worauf weisen sie hin?
Punkte gleicher molarer Extinktionskoeffizienten bei einer definierten
Wellenlänge
Das Auftreten von isobestischen Punkten im Absorptionsspektrum weist auf
einen linearen Zusammenhang der Konzentrationsänderungen der in der
Untersuchungslösung nebeneinander vorliegenden, verschiedenen
absorbierenden Spezies hin, wenn z. B. pH-Wert, Zeit, Temperatur,
Belichtungsdauer variiert werden.
Welche Chromophoren Gruppen gibt es?
C=O, C=S, C=N, N=N, N=O
Was sind Auxochrome Gruppen und welchen Effekt haben sie?
Auxochrome Gruppen: gesättigte funktionelle Gruppe, die selbst im
betrachteten Wellenlängenbereich absorptionsfrei ist, bei Bindung an
einen Chromophor sowohl die Wellenlänge als auch den
Extinktionskoeffizienten dessen Absorptionsmaximums ändert.
