Fotometrie Flashcards
Voraussetzungen
Resonanzbedingung ΔE=h*v muss erfüllt sein und das Lambert Beer’sche Gesetzt muss gelten
Lambert Beer’sches Gesetz
Durchläuft ein monochromatischer Lichtstrahl der Intensität I° einen absorbierenden, homogenen Körper, so weist das auftretende Licht nur noch die Intensität I auf.
A= ε * c d = -log (I/I°) = -log T
T= I/I° = e^(-εc*d)
A…Extinktion
ε…molarer dekadischer Ausehnungskoeffizient
d…Schichtdicke Küvette, Zellendurchmesser, Länge des Lichtweges in Probelösung in cm
I… Intensität des austretenden Lichts (transmittiertes Licht)
I°-I=absorbiertes Licht
I°= Summe transmittiertes und absorbiertes Licht
T…Transmission
Transmission fällt exponentiell und Absorbanz/Extinktion steigt linear mit Konzentration
Absorption
Atome, Ionen, Moleküle im Grundzustand nehmen Energie auf -> angeregter Zustand
Emission
Angeregte Teilchen fallen auf niedrigere Energieniveaus zurück, frei werdende Energie wird in Form von Photonen oder bei Teilchenzusammenstoß abgegeben
Gültigkeit Lambert Beer’sches Gesetz
- Monochromatische Strahlung
- Absorbierte Teilchen müssen unabhängig voneinander sein
- Homogene Absorption im Querschnitt über gesamte Weglänge
- Brechungsindex unabhängig von der Konzentration
- Abwesenheit von Störstrahlung
Bauprinzip Spektralphotometer
Strahlungsquelle -> Wellenlängenselektor (zB Monochromator) -> Probenraum (Küvette) -> Empfänger (Detektor) -> Signalverarbeitung, Datenausgabe
Wie funktioniert Spektralphotometer?
Lichtquelle sendet kontinuierlichen Lichtstrahl durch Monochromator, der ihn in seine Spektralfarben zerlegt und auf die optimale Absorptionsfrequenz einstellt. Monochromatisches Licht gelangt in Messzelle (Küvette) und der Detektor misst die Intensität des verbleibenden Lichts. Das elektrische Signal wird verstärkt und als Messwert ausgegeben.
Energie-Wellenlängenbeziehung
c=λv E=hv -> E=h*c/λ
Spektralbereiche
[λ niedrig, E und v hoch] γ-Strahlung - Röngtenstrahlung - UV - VIS (380-750nm) - Infrarot - Mikrowelle - Radiowelle [λ hoch, E und v niedrig]
Fotometrische Bestimmung von Fe3+: Arbeitschritte
Auswahl eines farbbildenden Reagenzes (Sulfosalicylsäure), Wahl der zur Bestimmung geeigneten Wellenlänge (beim Extinktionsmaximum des Eisen(III)-Sulfosalicylsäurekomplexes), Auswahl der optimalen Verdünnung, Quantifizierung mittels Kalibriergerade
Fotometrische Bestimmung von Fe3+: Quantifizierung in der Praxis
Extinktionen verschiedener Standardlösungen werden gemessen, die zB durch entsprechendes Verdünnen einer Stammlösung hergestellt werden. Ist das Lambert-Beer’sche Gesetz erfüllt erhält man durch lineare Regression als Graph eine Gerade mit der Steigung ε*d. (=Empfindlichkeit eines fotometrischen Verfahrens)
Prinzip der Fotometrie
quantitative Messung bei einer Wellenlänge im UV/VIS-Bereich
Photozelle und SEV…
…funktionieren auf Grundlage des äußeren photoelektrischen Effekts. Die Photozelle besteht aus einer Kathode aus der durch auftreffende Photonen Elektronen herausgeschlagen werden, die im freien Raum (Vakuum) zwischen der Kathode und der Anode einnen Stromfluss verursachen. Um die Empfindlichkeit dieser Anordnung enorm zu steigern (weil Ausbeute dieser Licht-Strom Wandlung nicht hoch) bringt man zwischen Kathode und Anode weitere Elektroden (Dynoden) - Stromverstärkung um den Faktor 10^4 bis 10^7 realisierbar
Photodioden, Halbleiterdetektoren
Empfänger auf Basis des inneren photoelektrischen Effekts, aus halbleitendem Material bestehender Detektor, Halbleiter (in Sperrrichtung) normalerweise nicht leitend, wird aber beim Auftreffen eines Photons kurzzeitig leitend, Strom fließt (proportional zur Zahl der auftreffenden Photonen) und kann verstärkt und registriert werden
