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Spektroskopie
im IR- und UV/VIS-Bereich
Allgemeine Einführung
Dr. Thomas SchmidHCI D323
http://www.analytik.ethz.ch
SpektroskopieUnter Spektroskopie versteht man die Untersuchung von Proben aufgrundihrer Wechselwirkung mit elektromagnetischer Strahlung.
Das elektromagnetische Spektrum
Das elektromagnetische Spektrum
Wellenlänge: λ z.B. [nm = 10-9 m], [µm = 10-6 m]
Frequenz: [Hz] = [s-1]
c ≈ 3 ⋅ 108 m s-1
Wellenzahl: [cm-1]
Energie ...... eines Photons: E = hν [J]
h = 6.626 ⋅ 10-34 Js
... von 1 mol Photonen: E = h ⋅ NA ⋅ ν [J mol-1]
NA = 6.022 ⋅ 1023 mol-1h ⋅ NA ≈ 4 ⋅ 10-10 J s mol-1
! =c"
!! =
1"
toder
z
λ
SpektroskopieEmission von Strahlung nach Absorption
Ablenkung der Strahlung durch Partikel oderMoleküle (elastisch oder inelastisch)
Transmission
Lumineszenz(z.B. Fluoreszenz)
Reflexion
Anregung
Absorptionsspektroskopie
Grundzustand E0
angeregter Zustand E1
Frequenz νWellenlänge λ
ΔE = E1 - E0
Bohrsche Frequenzbedingung
ΔE = hν = h(c/λ)
νλ = c
Absorptionsspektroskopie
Bohrsche Frequenzbedingung
ΔE = hν = h(c/λ)
νλ = c
Jablonski-Termschema
Bohrsche Frequenzbedingung
ΔE = hν = h(c/λ)
νλ = c
E
Allgemeiner Aufbau einesSpektrometers
d
I0
IProbe
Lichtintensität
Abstand
Strahlungs-quelle
Monochromator Probenzelle(Küvette)
Detektor Signalerfassungund
-auswertung
UV- und VIS-Bereich: Anregung elektronischer Übergänge in den äußeren Schalen
(Valenzelektronen, chemische Bindungen, nichtbindende Orbitale)
IR-Bereich:Anregung von Molekülschwingungen
Rhodamin B
VIS-Absorptions-
spektrum
Ext
inkt
ion
(Abs
orba
nce)
Wellenlänge /nm
Absorptionsspektroskopie
A = lg I0I= ! "( ) c !
I = I010#! "( ) c !
T =II0
= 10#! "( ) c !
Lambert-Beersches Gesetz
A .... Extinktion (Absorbance)T .... Transmission (Transmittance)ε .... dekadischer Extinktionskoeffizientc .... Konzentration .... Schichtdicke
d
I0
IProbe
Lichtintensität
Abstand
Lich
tinte
nsitä
t I