Flammenspektroskopie

Präsentation zum Thema: "Flammenspektroskopie"—  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 Freie Bewegung der Protonen und Elektronen Rutherford (1911): Positiv geladener Kern der den Großteil der Masse darstellt Elektronen kreisen um diesen frei herum Bohr (1913): Positiv geladener, massetragender Kern Elektronen bewegen sich auf Schalen unterschiedlicher Energien

3 Bohr‘sches Atommodell
Blau: Atomkern Rot: Elektronen auf den Schalen

4 Atomabsorptionsspektroskopie (AAS)
Sammelbegriff für spektroskopische Verfahren quantitative und qualitative Bestimmung von Elementen 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) Einführung der Probe in die Flamme  Überführung in gasförmige Atome Anregung der Valenzelektronen durch Licht  Absorption elementspezifischer Lichtwellen führt zu Lichtschwächung 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) 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 Argon: große Ionisierungsenergie Beschleunigung der Elektronen durch elektr. Feld führt zur Plasmaaufheizung Leitung des Probeaerosol durch Plasma 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 Aufnahme und Auswertung der elektromagnetischen Wellen Formeln: Wellenlänge: λ = c/ν [m] Energie: E = h * v [J] Frequenz: v = R * c * (1/m² - 1/n²) [Hz] Rydberg-Konstante R = ,578 1/cm Plancksches Wirkungsquantum h = 6,62*10-34 Js

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

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

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