Nawi III Kap. 5.txt

• Berührungsloase Messtechnik
• Wechselwirkung von elektromagnetischer Strahlung mit Atomen und Molekülen
• Absorbtion und Emission
• Zahl der absorbierten und emittierten Elektronen unter bestimmten Bedingungen proportional zu der Konzentration des beobachteten Stoffes

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• Energielever des Wasserstoffatoms sind gequantelt
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• von n=2,3,4,5... auf n=1
• Emission von UV-Licht unterschiedlicher Wellenlänge

Floureszenz

• Übergänge von n=3,4,5... auf n=2
• Sichtbares Licht

Nebenquantenzahl +1 oder -1

Atomemission und Atomabsorbtion

• Zu bestimmender Stoff muss gelöst werden
• Gelöster Stoff wird in Acetylen-Luft- oder Acetylen-Lachgas-Flamme eingedüst
• Verdampfung der Flüssigkeit und Atomarisierung der Metallsalze
• Hohlkathodenlampe (zu untersuchendes Metall dient als Kathode) emittiert Licht der für das Metall charakteristischen Wellenlängen
• Je nach Konzentration der atomarisierten Metalle in der Flamme absorbieren sie die Strahlung der Hohlkathodenlampe
• Durch Lambert-Beer'sche Gesetz wird Konzentration ermittelt
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• Beschuss von Materie mit energiereichen Elektronenstrahlen ,Röntgenstrahlen oder γ-Strahlen
• Elektronen aus energetisch niedrigsten Orbital geschlagen
• Relaxation eines Elektrons aus höheren Schale Röntgenstrahlung definierter Energie wird frei
• in Spektrometer detektiert

• Nicht: Wasserstoff bis Beryllium
• Bedingt: Bor bis Natrium
• Bei allen schwereren Element gut nutzbar

• Überlagerung eines elekronischen Übergangs mit Schwingungsübergängen
• Atomkerne geraten nach Übergang in Schwingung
• Auseinanderfliegen zweier Atomkerne samt Elektronen eines Moleküls in ein Atom im Grundzustand und eins im angeregtem Zustand

Infrarot Spektroskopie

• Energie der Schwingungszustände zweier Atome ist gequantelt, d.h. es gibt Schwingungsquantenzahl n
• Energiezustände der Schwingungen unterscheiden sich von Niveau zu Niveau
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Schwingungsenergie, die ein Molekül selbst am absoluten Nullpunkt noch besitzen würde, wenn man den absoluten Nullpunkt erreichen könnte

• harm. oszillator keine gute Näherung, da Atome eines Moleküls auseinanderfliegen sollen wenn Dissoziationsenergie erreicht
• Mittels Potentialtopfmodell beschrieben
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Harm. Oszillator gute Näherung in der Nähe des Potentialtopfminimums

• Botzmann-Faktor proportional zur Wahrscheinlichkeit das der Zustand E_n besetzt ist
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• Nur Übergänge möglich, bei denen sich das momentane Dipolmoment ändert
• Bsp: N₂ und O₂ sind symmetrisch und besitzen somit in allen angeregten Zustanden kein Dipolmoment

die die funktionellen Gruppen charakterisierenden Absorptionsbanden liegen bei bestimmten Wellenlängen

In diesem Wellenzahl-Bereich zeigen viele organische Stoffe eine für sie charakteristische Absorption, die genutzt werden kann, um Stoffe zu identifizieren

• Variante der IR-Spektroskopie
• Strahlungsquelle sendet kontinuierliches IR-Spektrum
• Durch Probe geleitet
• Je nach Extinktion wird Intensität der Strahlung bei bestimmten Wellenzahlen vermindert
• Untersuchung im Michelson-Interferometer

sekundenschnell

• Aus Interferenzmuster kann auf ursprüngliche Spektren zurückgeschlossen werden
• Bei Kenntnis der Spektren der reinen Stoffe ist Konzentrationsbestimmung möglich

• Licht an Strahlteiler geteilt
• ein Strahl an festem Spiegel reflektiert
• anderer Strahl an beweglichem Spiegel reflektiert
• Strahlen wieder zusammen gelenkt
• Interferenz aufgrund von Phasenverschiebung
• Aufnahme der Interferenzstrahlung und Auswertung

• Arbeitet im selben Frequenzbereich wie IR-Spektroskopie
• Analyse des Streulichtes, das Moleküle bei Bestahlung mit Licht abgeben
• Schwingungen die IR-inaktive sind, lassen sich im Raman-Spektrum beobachten
• Aus Raman-Spektrum können mehrere Komponenten simultan aus Vielkomponentengemisch bestimmt werden

• Triff Licht auf Materie, wird es überwiegend elastisch gestreut (Wellenlänge von ausfallendem und einfallendem Licht gleich)
• Außerdem sehr viel schwächere inelastische Streuung des Lichtes
• Licht kann Energie an Materie abgeben oder Energie von Materie aufnehmen

Die Seite des Raman-Spektrums, die den Fall abbildet, dass das Licht Energie an die Materie abgegeben hat

Änderung der Polarisierbarkeit bei Bewegung der Moleküle Vorraussetzung

Temperaturmessung, da Raman-Spektrum temperaturabhängig