UV-VIS-Spektroskopie
Ein kleiner Ausschnitt der elektromagnetische
Strahlung ist das sichtbare Licht 
und der ultraviolette Bereich 
.
Strahlung dieser Wellenlänge kann durch viele organische Moleküle
absorbiert werden, u. a. durch alle farbigen Verbindungen. Im UV/VIS-Bereich
werden nur die Bindungselektronen von Molekülen zu Übergängen
angeregt, da sie am weitesten vom Atomkern entfernt sind. Dadurch wird Licht
einer bestimmten Wellenlänge absorbiert und im Spektrum ein Absorptionsmaximum
bzw. eine Absorptionsbande erhalten. Den für die Absorption verantwortlichen
Teil eines Moleküls nennt man Chromophor . Je mehr Chromophore ein
Molekül enthält, desto langwelliger wird das Absorptionsmaximum
der Verbindung. Wird das chromophore System eines Moleküls durch äußere
Einflusse verändert, so verschieben sich die Absorptionsbanden. Einflüsse
haben z. B. der pH-Wert und das verwendete Lösungsmittel. Man spricht
dann von bathochromer (längerwellig, Richtung rot) bzw. hypsochromer
Verschiebung (kurzwelliger, Richtung blau).
Die UV-VIS-Spektroskopie ist eine elektronenspektroskopische Methode, bei der die Absorption von sichtbarem und UV-Licht hauptsächlich durch organische Moleküle gemessen wird. Sie wird in der Regel zur quantitativen Analyse eingesetzt.
Es werden zwei unterschiedliche Gerätetypen benutzt:
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Mit einem Spektrometer wird Licht über einen Wellenlängenbereich von 250 - 850 nm eingestrahlt und Absorptionsspektren aufgenommen. Man unterscheidet Ein- und Zweistrahlgeräte. Bei letzteren wird gleichzeitig ein Strahl durch die Probe und ein zweiter durch ein Gefäß, das nur das Lösungsmittel enthält, gestrahlt. Der so erhaltene Blindwert wird vom Messwert abgezogen, sodass auch Elektronenübergänge geringer Intensität nachgewiesen werden können. |
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Mit einem Fotometer vermisst man häufig nur ganz bestimmte Wellenlängen, bei denen man eine Absorption vermutet. Da keine Spektren aufgenommen werden können, wird dieses Gerät hauptsächlich zur quantitativen Analyse eingesetzt. Prinzipiell sind auch hier Messungen im gesamten UV-VIS Bereich möglich (Bild 1). |
Da die Spektren im UV-Bereich in der Regel nur wenige Banden aufweisen
und eine Spektroskopie im
sichtbaren Bereich nur bei farbigen Substanzen möglich ist, wird
die UV-VIS-Spektroskopie nur selten für qualitative Nachweise genutzt.
Sehr genau und zuverlässig sind aber quantitative Bestimmungen durch
Fotometrie insbesondere von farbigen Substanzen durchführbar.
Durchdringt ein Lichtstrahl eine homogene Probelösung so verliert
er infolge Absorption A an Intensität. Die Intensitätsabnahme
ist nach dem LAMBERT-BEER-Gesetz proportional zur Konzentration der Lösung
und der Schichtdicke der Probe, die das Licht durchdringen muss.
Das LAMBERT-BEER-GESETZ gilt bei Verwendung monochromatischem Lichts und für klare verdünnte Lösungen (E = 0,2 bis 0,8). Durch Aufnahme einer Kalibriergeraden ermittelt man grafisch die zu jeder Konzentration gehörende Extinktion. Der Anstieg der Geraden entspricht dem Extinktionskoeffizienten e und ist bei einer bestimmten Temperatur, Lösungsmittel und Wellenlänge des eingestrahlten Lichts eine stoffspezifische Konstante.
Die Fotometrie kann zur Analyse
aller farbigen, löslichen Substanzen, z. B. Farbstoffe, anorganische
und organische Komplexverbindungen eingesetzt werden. Aufgrund ihrer hohen
Genauigkeit und Reproduzierbarkeit nutzt man sie vielfach in der Lebensmittel-,
Arzneistoff- und Umweltanalytik z. B. zur quantitativen Bestimmung von
Riboflavin (Vitamin B2) in Multivitamingetränken.
Mithilfe eines UV-Fotometers kann man auch farblose Molekülverbindungen,
die Absorptionen zwischen 200 und 400 nm aufweisen, quantitativ bestimmen.
So wird z. B. der Benzoesäuregehalt (Konservierungsstoff E210) in
einem Fischsalat mit dieser Methode analysiert.