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Flammenspektroskopie

Flammenspektroskopie. Ein Vortrag von Miriam Kloska, Ann-Kathrin Groß, Sascha Frank, Julian Zours und Alexander Stadnikov. Atommodelle. Thomson (1903): gleichmäßige Verteilung von negativen und positiven Teilchen Freie Bewegung der Protonen und Elektronen

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Flammenspektroskopie

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Presentation Transcript

  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 = 109677,578 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 • www.google.de (Bilder  Lichtspektrum, Elektronenkonfiguration)

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