Fluoreszenzspektroskopie

Fluoreszenzspektrum von Chinin mit deutlich sichtbarem Stokes-Shift

Die Fluoreszenzspektroskopie nutzt Fluoreszenz-Phänomene zur Identifizierung und Quantifizierung von Substanzen. Als Fluoreszenz bezeichnet man die Licht-Emission nach vorheriger Absorption eines Lichtquants, wenn die Abklingdauer der Strahlung sehr kurz ist (d.h. die Lebensdauer des angeregten Zustands liegt in der Größenordnung 1-100 Nanosekunden). Nach folgender Gleichung ist die Intensität der Fluoreszenz-Strahlung direkt proportional zur Intensität der Anregungsstrahlung.^[1]

F = 2, 3 \cdot Q_{F} \cdot I_{0} \cdot ε \cdot c \cdot d

mit

F

: "Intensität" der Fluoreszenzstrahlung (emittierte Photonen pro Zeit und Fläche)

Q_{F}

: Fluoreszenz-Quantenausbeute (= Anzahl der emittierten Photonen / Anzahl der absorbierten Photonen)

I_{0}

: "Intensität" der Anregungsstrahlung (eingestrahlte Photonen pro Zeit und Fläche)

ε

: molarer dekadischer Extinktionskoeffizient

c

: Konzentration

d

: Schichtdicke der Küvette

Diese Formel ist nur gültig für schwache Absorption, d.h. $1 - 10^{- ε \cdot c \cdot d} ≪ 1$ , so dass
(1) die emittierten Photonen nur zu einem vernachlässigbaren Bruchteil wieder absorbiert werden
(2) für den Bruchteil der absorbierten Photonen gilt: $1 - 10^{- ε \cdot c \cdot d} = 1 - e^{- \ln 10 \cdot ε \cdot c \cdot d} \approx \ln 10 \cdot ε \cdot c \cdot d \approx 2, 30 \cdot ε \cdot c \cdot d$

Die Anregung braucht mehr Energie, daher sind die Fluoreszenzspektren zu längeren Wellenlängen verschoben (Stokes-Shift). Moleküle, die ebenfalls weit auseinander liegende Schwingungsniveaus besitzen, können zur Fluoreszenzlöschung (Quenching) führen.^[2] Um diese Effekte zu berücksichtigen kann mit einer Standardaddition gearbeitet werden.

Geräteaufbau

Fehler beim Erstellen des Vorschaubildes:

Fluorimeter mit Autosampler und Auswertecomputer zur Bestimmung von Quecksilber

Der Aufbau eines Fluorimeters ist ähnlich dem eines Photometers, wobei jedoch die Fluoreszenz mit bestimmter Emissionswellenlänge ( $λ_{em}$ ) stets im Winkel von 90° gemessen wird um die Anregungsstrahlung ( $λ_{ex}$ ) nicht mit zu erfassen.^[3]

Siehe auch

Einzelnachweise

↑ Schwedt: Analytische Chemie. 2 Auflage. WILEY-VCH, 2008, ISBN 978-3-527-31206-1.
↑ P. Atkins, Kurzlehrbuch physikalische Chemie, 3. Aufl., Wiley-VCH, 2002.
↑ Gey: Instrumentelle und Analytik und Bioanalytik. 2 Auflage. Springer, 2008, ISBN 978-3-540-73803-9, doi:10.1007/978-3-540-73804-6.

Weblinks

Commons: Atomic fluorescence spectroscopy – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Vorlage:Commonscat/WikiData/Difference

[Schwedt-1] Schwedt: Analytische Chemie. 2 Auflage. WILEY-VCH, 2008, ISBN 978-3-527-31206-1.

[2] P. Atkins, Kurzlehrbuch physikalische Chemie, 3. Aufl., Wiley-VCH, 2002.

[Gey-3] Gey: Instrumentelle und Analytik und Bioanalytik. 2 Auflage. Springer, 2008, ISBN 978-3-540-73803-9, doi:10.1007/978-3-540-73804-6.

[1]

[2]

[3]