Fluoreszenzspektroskopie
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_{\mathrm {F} }\cdot I_{0}\cdot \varepsilon \cdot c\cdot d $
mit
- $ F $: "Intensität" der Fluoreszenzstrahlung (emittierte Photonen pro Zeit und Fläche)
- $ Q_{\mathrm {F} } $: Fluoreszenz-Quantenausbeute (= Anzahl der emittierten Photonen / Anzahl der absorbierten Photonen)
- $ I_{\mathrm {0} } $: "Intensität" der Anregungsstrahlung (eingestrahlte Photonen pro Zeit und Fläche)
- $ \varepsilon $: molarer dekadischer Extinktionskoeffizient
- $ c $: Konzentration
- $ d $: Schichtdicke der Küvette
Diese Formel ist nur gültig für schwache Absorption, d.h. $ 1-10^{-\varepsilon \cdot c\cdot d}\ll 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^{-\varepsilon \cdot c\cdot d}=1-e^{-\ln 10\cdot \varepsilon \cdot c\cdot d}\approx \ln 10\cdot \varepsilon \cdot c\cdot d\approx 2{,}30\cdot \varepsilon \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
Der Aufbau eines Fluorimeters ist ähnlich dem eines Photometers, wobei jedoch die Fluoreszenz mit bestimmter Emissionswellenlänge ($ \lambda _{\mathrm {em} } $) stets im Winkel von 90° gemessen wird um die Anregungsstrahlung ($ \lambda _{\mathrm {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