Lichtemission

Question 1

Lichtemission

Answer 1

*Aussenden von Licht. *Dabei gibt es zwei prinzipielle Mechanismen:

1. Temperaturstrahlung: Die Lichtemission erfolgt auf Kosten der Schwingungs-, Rotations- (Bewegungs-) Energie der Bestandteile des Körpers (und ist deshalb stark von der Temperatur des Körpers abhängig)
2. *Lumineszenz (Fluoreszenz, Phosphoreszenz): *Die Energie der Abstrahlung stammt von der Energie des Elektronenübergangs aus dem Anregungszustand in den Grundzustand in Atomen oder Molekülen.

Question 2

Emmissionsspektrum

Answer 2

Darstellung der Intensivitätsverteilung des emittierten Lichtes als Funktion der Wellenlänge (λ); es gibt kontinuierliche Spektren, Bandenspektren und Linienspektren

Question 3

Monochromator

Answer 3

Dies ist eine Einrichtung, die aus dem eintretenden Licht einen relativ schmalen Wellenlängenbereich auswählt:

• durch Dispersion an einem Prisma oder
• durch Beugung an einem optischen Gitter

Question 4

Spektroskop

Answer 4

Instrument zur visuellen Beobachtung (Auge, CCD Kamera) des Emissionsspektrums.

Question 5

Spektrometer

Answer 5

Instrument zur Registrierung der emittierten Lichtintensität als Funktion der Wellenlänge.

Question 6

Flammenphotometer

Answer 6

Dies ist ein Instrument, in dem das Emissionsspektrum durch thermische Anregung (Flamme) erzeugt wird. Es wird zur Bestimmung der Konzentration von Alkalimetallen in Lösungen genutzt.

Question 7

Detektor

Answer 7

Dieser ist ein Teil des Monochromators und erzeugt ein elektrisches Signal, welches proportional zu austretenden Intensität ist

Question 8

Prisma

Answer 8

Ein Prisma zerlegt das Licht (wegen der nicht linearen Wellenlängenabhängigkeit der Dispersion) nichtlinear und dementsprechend ist auch die Skala der Wellenlänge nichtlinear.

Question 9

optisches Gitter

Answer 9

Das optische Gitter ergibt eine lineare Zerlegung, was gleichzeitig eine lineare Wellenlängeskala bedeutet.

Nachteil: Das optische Gitter besitzt im Vergleich zum Prisma nur eine geringe Lichtausbeute

Question 10

Temperaturstrahlung

Answer 10

Alle Körper mit der Temperatur T > 0K besitzen eine Temperaturstrahlung im nicht sichbaren infraroten Bereich. Bei Temperaturen über 900K fängt ein solcher Körper an im sichtbaren Bereich zu glühen

Question 11

Linienspektrum

Answer 11

Solche Spektren zeigen angeregte Atome, welche sich unabhängig voneinander bewegen

Question 12

Bandenspektrum

Answer 12

Bei der Anregung von Molekülen (gebundenen Atomen) oder von Atomen, deren Bewegung voneinander abhägig ist, erhält man ein Bandenspektrum, welches sich aus einer Vielzahl von Spektrallinien zusammensetzt

Question 13

Möglichkeiten der Anregung der Atome/Moleküle

Answer 13

• Erhitzen: Flammenphotometer
• *elektrisches Feld: *Quecksilberdampflampen
• *Bestrahlung: *Verwendung von hochenergetischem sichtbaren Licht oder UV-Licht (→ fluoriszierende Leuchtstoffe)

Question 14

Bedeutung der Emissionsspektralanalyse

Answer 14

nach Kirchhoff und Bunsen: jedes chemische Element besitzt unter bestimmten Umständen ein für das fragliche Element charakteristisches Spektrum. Somit kann man in der Regel aus dem Spektrum eines Stoffes auf dessen Zusammensetzung schließen

Question 15

bei der Emissionsspektralanalyse kann unterschieden werden in…

Answer 15

• *qualitative Spektralanalyse: *es wird nur bestimmt, welche Elemente in der Probe vorkommen
• *quantitative Spektralanalyse: *hier wird auch die relative Intensität der einzelnen Spektrallinsen gemessen

Question 16

Flammenphotometer

Answer 16

eignet sich zur Konzentrationsbestimmung von Alkalimetallen in Lösungen. Die zur Anregung der Atome notwendige Energie garantiert die hohe Temperatur der Flamme. Das von den thermisch angeregten Atomen der Alkalimetalle emittierte Licht fällt durch einen Bandenfilter, welches nur die charakteristischen Wellenlängen durchlässt. Die abgestrahlte Lichtintensität ist proportional zur Konzentration und wird durch Lichtdetektoren (Photodioden) detektiert und in elektrische Signale umgewandelt. Diese werden durch einen Verstärker geleitet und an den Anzeigen kann der Wert der Konzentrationen abgelesen werden. Das Flammenphotometer muss zuvor mit Lösungen bekannter Konzentrationen kalibriert werden.