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Flammenspektroskopie Ein Vortrag von Miriam Kloska, Ann-Kathrin Groß, Sascha Frank, Julian Zours und Alexander Stadnikov.

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Präsentation zum Thema: "Flammenspektroskopie Ein Vortrag von Miriam Kloska, Ann-Kathrin Groß, Sascha Frank, Julian Zours und Alexander Stadnikov."—  Präsentation transkript:

1 Flammenspektroskopie Ein Vortrag von Miriam Kloska, Ann-Kathrin Groß, Sascha Frank, Julian Zours und Alexander Stadnikov

2 Atommodelle Thomson (1903): gleichmäßige Verteilung von negativen und positiven Teilchen Thomson (1903): gleichmäßige Verteilung von negativen und positiven Teilchen Freie Bewegung der Protonen und Elektronen Freie Bewegung der Protonen und Elektronen Rutherford (1911): Positiv geladener Kern der den Großteil der Masse darstellt Rutherford (1911): Positiv geladener Kern der den Großteil der Masse darstellt Elektronen kreisen um diesen frei herum Elektronen kreisen um diesen frei herum Bohr (1913): Positiv geladener, massetragender Kern Bohr (1913): Positiv geladener, massetragender Kern Elektronen bewegen sich auf Schalen unterschiedlicher Energien Elektronen bewegen sich auf Schalen unterschiedlicher Energien

3 Bohrsches Atommodell Blau: Atomkern Blau: Atomkern Rot: Elektronen Rot: Elektronen auf den Schalen

4 Atomabsorptionsspektroskopie (AAS) Sammelbegriff für spektroskopische Verfahren Sammelbegriff für spektroskopische Verfahren quantitative und qualitative Bestimmung von Elementen quantitative und qualitative Bestimmung von Elementen Verschiedene Methoden: Verschiedene Methoden: –Flammen-AAS –Graphitrohr-AAS (Wasseranalytik: geringere Nachweisgrenze als F-AAS) –ICP-OES

5 Prinzip der F-AAS Auflösung der Probe in Säure (Ionisierung) Überführung in Aerosol (feintröpfiger Nebel) Auflösung der Probe in Säure (Ionisierung) Überführung in Aerosol (feintröpfiger Nebel) Einführung der Probe in die Flamme Überführung in gasförmige Atome Einführung der Probe in die Flamme Überführung in gasförmige Atome Anregung der Valenzelektronen durch Licht Anregung der Valenzelektronen durch Licht Absorption elementspezifischer Lichtwellen Absorption elementspezifischer Lichtwellen führt zu Lichtschwächung Absorbiertes Licht dient zur Anhebung der Elektronen auf energetisch höhere Schalen Absorbiertes Licht dient zur Anhebung der Elektronen auf energetisch höhere Schalen

6 Prinzip der F-AAS Messung der Lichtintensität nach Austritt aus der Atomwolke (je mehr vorhandene Atome, desto größer die Lichtschwächung) Messung der Lichtintensität nach Austritt aus der Atomwolke (je mehr vorhandene Atome, desto größer die Lichtschwächung) Detektierung: Messung der Absorptionsrate bestimmter Wellenlängen durch das zu analysierende Element Probenbestimmung durch elementspezifische Absorption der Lichtwellen Detektierung: Messung der Absorptionsrate bestimmter Wellenlängen durch das zu analysierende Element Probenbestimmung durch elementspezifische Absorption der Lichtwellen

7 Interferenzen in der AAS spektrale und nicht spektrale Interferenzen spektral: Überlagerung mehrerer Wellen nicht spektral: Transportinterferenzen (Lichtwellenablenkungen durch Viskosität, Dichte, Oberflächenspannung des Lösungsmittels) Problem in der F-AAS

8 ICP (Inductively Coupled Plasma) – OES (Optical Emission Spectrometry) 8000K heißes Plasma zur Anregung der optischen Emission des Analyten 8000K heißes Plasma zur Anregung der optischen Emission des Analyten Argon: große Ionisierungsenergie Argon: große Ionisierungsenergie Beschleunigung der Elektronen durch elektr. Feld führt zur Plasmaaufheizung Beschleunigung der Elektronen durch elektr. Feld führt zur Plasmaaufheizung Leitung des Probeaerosol durch Plasma Leitung des Probeaerosol durch Plasma Wärme sorgt für Schalenwechsel auf höher energetische Schalen Wärme sorgt für Schalenwechsel auf höher energetische Schalen

9 ICP (Inductively Coupled Plasma) – OES (Optical Emission Spectrometry) Rückfall Aussendung von Energie in Form von Lichtwellen Rückfall Aussendung von Energie in Form von Lichtwellen Aufnahme und Auswertung der elektromagnetischen Wellen Aufnahme und Auswertung der elektromagnetischen Wellen Formeln: Wellenlänge: λ = c/ν [m] Formeln: Wellenlänge: λ = c/ν [m] Energie: E = h * v [J] Energie: E = h * v [J] Frequenz: v = R * c * (1/m² - 1/n²) [Hz] Frequenz: v = R * c * (1/m² - 1/n²) [Hz] Rydberg-Konstante R = ,578 1/cm Plancksches Wirkungsquantum h = 6,62* Js

10 Grafiken rechts: Orbital-Energien rechts: Orbital-Energien und Abfolge der Elektronenbesetzung unten: Spektrum des unten: Spektrum des sichtbaren Lichtes

11 Anwendungsbereich in den Geowissenschaften Fundamentale Analysemethode zur Bestimmung von Elementen Fundamentale Analysemethode zur Bestimmung von Elementen Untersuchung von Böden/Gewässern auf eventuelle Vorbelastung/Verunreinigungen Untersuchung von Böden/Gewässern auf eventuelle Vorbelastung/Verunreinigungen Bestimmung der Zusammensetzung von Gesteinen und deren tektonische Milieus Wo kommt es her? (Mantel, Kruste,…) Bestimmung der Zusammensetzung von Gesteinen und deren tektonische Milieus Wo kommt es her? (Mantel, Kruste,…)

12 Quellenverzeichnis Optical spectrometry: principles and instrumentation (ausgehändigtes Beiwerk) Optical spectrometry: principles and instrumentation (ausgehändigtes Beiwerk) Amthauer/Pavicevic – Physikalisch- chemische Untersuchungsmethoden in den Geowissenschaften (Band 2) Amthauer/Pavicevic – Physikalisch- chemische Untersuchungsmethoden in den Geowissenschaften (Band 2) Latscha/Linti/Klein – Analytische Chemie Latscha/Linti/Klein – Analytische Chemie (Bilder Lichtspektrum, Elektronenkonfiguration) (Bilder Lichtspektrum, Elektronenkonfiguration)


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