In diesem Artikel wird erklärt, was Spektrophotometrie ist. Hier finden Sie die Definition von Spektrophotometrie, was ein Spektrophotometer ist und wofür Spektrophotometrie verwendet wird.
Was ist Spektrophotometrie?
Spektrophotometrie ist eine Technik, die die von einer chemischen Substanz absorbierte Lichtmenge misst. Darüber hinaus ermöglicht die Spektrophotometrie die Bestimmung der Konzentration einer chemischen Verbindung, da die absorbierte Lichtmenge von der Konzentration abhängt.
Die Spektrophotometrie basiert auf dem Prinzip, dass eine Chemikalie umso mehr Licht absorbiert, je höher die Konzentration ist. Somit kann die Konzentration einer Probe anhand der von ihr absorbierten Lichtmenge bestimmt werden.
Im Allgemeinen verwendet die Spektrophotometrie ultraviolette Strahlung, sichtbares Licht und Infrarotstrahlung. Ultraviolette Strahlung und Infrarotstrahlung sind für das menschliche Auge unsichtbar und ihre Wellenlängen liegen bei etwa 100 bis 400 nm bzw. 700 bis 1000 nm. Sichtbares Licht hingegen ist der Bereich des elektromagnetischen Spektrums, den unsere Augen wahrnehmen können, und seine Wellenlänge umfasst einen Bereich zwischen etwa 380 nm und 750 nm.
Die Spektrophotometrie ist in der Physik und Chemie sehr nützlich, da alle Substanzen Lichtenergie absorbieren können. Logischerweise hängt die Menge des absorbierten Lichts jedoch von der Struktur der Moleküle und den Eigenschaften der Substanz ab. Beispielsweise sind die unterschiedlichen Farben von Stoffen darauf zurückzuführen, dass jeder Stoff Licht mit einer anderen Wellenlänge absorbiert.
Spektrophotometrie und Lambert-Beersches Gesetz
In der Spektrophotometrie ist das Lambert-Beersche Gesetz sehr wichtig, da es die von einer Lösung absorbierte Lichtmenge mit ihrer Konzentration in Beziehung setzt.
Somit lautet die Formel für das Lambert-Beersche Gesetz wie folgt:
Gold:
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ist die Extinktion, also die absorbierte Lichtmenge.
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ist die Intensität des einfallenden Lichts.
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ist die Ausgangslichtintensität.
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ist der Extinktionskoeffizient, der eine Proportionalitätskonstante ist.
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ist die Länge, die das Licht in der Mitte zurücklegt.
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ist die Konzentration der Substanz, die Licht absorbiert.
Diese Formel gilt nur für verdünnte Lösungen, also nur für Flüssigkeiten.
Spektrophotometer
Das Spektrophotometer ist das Instrument, mit dem Spektrophotometrie durchgeführt werden kann. Mit anderen Worten: Das Spektralfotometer ist ein Gerät zur Messung der Intensität des absorbierten Lichts.
Ein Spektralfotometer kann auch zur Beurteilung der Farbe eines Objekts verwendet werden; Tatsächlich sind die Einsatzmöglichkeiten eines Spektralfotometers praktisch endlos.
Mit einem Spektrophotometer können Sie praktisch jede Art von Objekt analysieren: Flüssigkeiten, Kunststoffe, Stoffe, Metall, Papier … Auch wenn normalerweise Lösungen untersucht werden.
Es ist zu beachten, dass das Spektrophotometer die Vereinigung zweier verschiedener Instrumente ist: des Spektrometers und des Photometers. Einerseits ist das Spektrometer das Gerät, das Licht mit einer gewünschten Wellenlänge erzeugt, andererseits ist das Photometer für die Messung der Intensität des von der Probe absorbierten Lichts verantwortlich.
Anwendungen der Spektrophotometrie
Auch wenn es für Sie vielleicht nicht offensichtlich erscheint, hat die Spektrophotometrie viele Anwendungen im täglichen Leben. In diesem Abschnitt werden wir die Verwendung dieser Methodik sehen.
Im Lebensmittelbereich wird die Spektrophotometrie zur Qualitätskontrolle eingesetzt, da sich damit die Konzentration bestimmter Stoffe in Lebensmitteln bestimmen lässt.
Ebenso wird die Spektrophotometrie auch zur Überwachung und Aufbereitung von Wasser eingesetzt, denn wenn Wasser eine sehr hohe Konzentration bestimmter chemischer Elemente aufweist, gilt es als verunreinigt und daher nicht trinkbar.
Ebenso wird die Spektrophotometrie auch zur Überwachung der Umweltqualität eingesetzt. Labore führen spektrophotometrische Tests zur Analyse chemischer Substanzen durch.
In der Textilindustrie wird Spektrophotometrie zur Bestimmung der chemischen Zusammensetzung von Materialien eingesetzt. Dieser Wissenschaftszweig kann auch genutzt werden, um die Zusammensetzung der verwendeten Farben zu ermitteln.