Allgemeine Optische Spektroskopiethornseshold.cup.uni-muenchen.de/site/assets/files/1068/instanal_sose19_ots_1... · •Spektrometer: –Quelle, Selektor, Absorption im Probe, Detektor

Allgemeine Optische Spektroskopie

Instrumentelle AnalytikSoSe 2019

Dr. Oliver Thorn-SesholdC1.059 (Fr 12-13) / [email protected]

Ziele

• Licht– Eigenschaften– Spektralbereiche

• Spektrometer: – Quelle, Selektor, Absorption im Probe, Detektor

• Wechselwirkungen Licht/Verbindungen• „KRÜ“

2

Spektroskopie

• Strukturaufklärung• Identitätsprüfung• Reinheitsprüfung• Gehaltsbestimmung

Spektroskopie: Untersuchung der Wechselwirkungen zwischen elektromagnetischer Strahlung („Licht“) und Materie

Atomspektroskopie§ Atomemissionsspektroskopie (AES)§ Atomabsorptionsspektroskopie (AAS)

Molekülspektroskopie§ UV-Vis-Spektroskopie§ Fluorimetrie§ IR-Spektroskopie§ NMR-Spektroskopie

Chiroptische Methoden§ Polarimetrie§ Optische Rotationsdispersion (ORD)§ Circulardichroismus (CD)

Refraktometrie

Massenspektrometrie

3

Spektroskopie

GerätekundeLichtquelle Gitter/Prisma Küvette Detektor

Strahlung Selektor Probe Spektrum

TheorieEmission Interferenz/ Absorption Datenverarbeitung

Brechung [Emission]

Spektroskopie: Untersuchung der Wechselwirkungen zwischen elektromagnetischer Strahlung („Licht“) und Materie

4

Spektroskopische Messinstrumente allgemein

5

§ Strahlungsquelle(n)§ Wellenlängenselektor§ Probenbehälter§ Detektor§ Signalverarbeitung & Datenanzeige

Emissionsspektroskopie

Absorptionsspektroskopie

Fluoreszenzspektroskopie

1. STRAHLUNG & QUELLE

6

Elektromagnetischer Strahlung („Licht“)

Elektromagnetische Strahlung: sich wellenartig ausbreitende transversale elektrische (E) und magnetische (H) Felder

A

Charakteristische Größen:

c = Ausbreitungsgeschwindigkeit = 2.998.108 m.s-1 i. Vak.n = Frequenz [s-1 = Hz] n-angabe üblich nur im > µm Bereichl = Wellenlänge [Å] bei Röntgen; [nm] bei UV, VIS, NIR; [µm] bei IR;...

c = n.l

n = Wellenzahl = [cm-1] A = AmplitudeI = Intensität ~ A2

~ 1_l

Bei allen weiteren Betrachtungen: nur E-Vektor

siehe auch: VLS „Polarimetrie“

„Nichts ist schneller als das Licht“ (Einstein)*

7

Energieinhalt elektromagnetischer Strahlung

• Teilchennatur des Lichts (Welle-Teilchen-Dualismus)

– Lichtquanten bzw. Photonen

– Planck´sche Gleichung: _______________

• Ausbreitungsgeschwindigkeit c ~ Materie

– Energie aber konstant => ________

– Energie eines Photons oft durch l i. Vak. („Luft“) gegeben

Anzahl der Maxima pro

Zeiteinheit: n [s-1

= Hz]

h = 6.626 . 10

-34J

.s

(Planck´sches Wirkungsquantum)

UV IR

240300 200 170 150

kJ.mol-1Strahlungsenergie

NA

= 6.02 . 1023

8

Energie elektromagnetischer Wellen

Elektronenvolt [eV] | Frequenz u [Hz] | Wellenlänge l [m] | Wellenzahl [cm-1] | ...

sind als Energieeinheiten oder als energie-proportionale Einheiten äquivalent und lassen sich ineinander umrechnen.

-

u

E= h . u u= 1/l

-

c= l . u

Energie [kJ.mol-1]

NMR

Kernresonanz Molekül-Rotationen

IR

Molekül-Schwingungen

UV-Vis

Elektronen-Anregung

Ionisierung

9

Energie elektromagnetischer Wellen

Energie [kJ.mol-1]

NMR

Kernresonanz Molekül-Rotationen

IR

Molekül-Schwingungen

UV-Vis

Elektronen-Anregung

Ionisierung

1 µm 1 nm1 mm1 m

10

Quellen

• Quellen für AAS, UV-Vis [Fluo], IR - s. entsprechende Teil– Glut (Kerz, Gluhbirne): IR, NIR, Vis, nUV– Electroluminescenz (LED): NIR, Vis, nUV– Gasentladung (Xe, Na, D2…): NIR, Vis, tief UV– !AAS

11

1 µm 1 nm1 mm1 m

Xe Lampe!300-750 nm

W Gluhbirne300-2500 nm

D2 Lampe180-370 nm

2. SELEKTOR

12

Eigenschaften der Strahlung 1: Interferenz

• Licht breitet sich “gerade aus”– bis Brechung oder Interferenz

• Konstruktive und destruktive Interferenz

13

Eigenschaften der Strahlung 1: Interferenz

• Schwebung bei unterschiedlichen Wellenlängendifferenzen

14

Eigenschaften der Strahlung 1: Interferenz UV-Vis >> Gitter

• Aufspaltung von weißem Licht nach Wellenlängen: Interferenz im Gitter (vgl. Röntgen Diffraktion im Kristall)– Empfehlung: zu Hause nachlesen (Bonus: Interferometer)

15

Transmissionsgitter Reflektionsgitter


16

Reflektionsgitter

“Strukturelle Farbe”: Gitter: ~Vogelfädern; CD-farben; Interferenz: “Dünnschicht-farben” [Öl auf Wasser]; …


• Gitter: Auftrennung groß im VIS / NIR• Lineare Wellenlängenskala• Wechsel von Gittern für unterschiedliche l-bereiche• ~Billig und einfach herzustellen im VIS/NIR• Im Prinzip kein Lichtverlust durch Absorption

• aber (0°) 1°, 2°, …

17Reflektion

Bandbreite

• Passende Bandbreite ganz wichtig für genaue Messungen– s. Teil UV-Vis

18

effektive BandbreiteBreite in halber Höhe der max. Intensität desLichtbandes, das den Monochromator verlässt

Spaltbreitemeist variabel ð effektive Bandbreite veränderbar

enger Spalt = enger Bandbreite = hoher Auflösung: aber Strahlungsintensität i (messgenauigkeit i?)

nominaleWellenlänge

Austrittsspalt

Snellius'scher Brechungsdindex

• Übergang aus einem optisch dünnen Medium 1 in ein optisch

dichteres Medium 2

• Der eintretende Strahl wird zum Lot hin gebrochen

• Eintretender und austretender Strahl bilden mit dem Lot die

Winkel a und b

• Der Quotient der Sinuswerte dieser Winkel entspricht dem

Verhältnis der Brechungsindices und dem Quotienten der

Lichtgeschwindigkeiten c1,c2, in Medium 1 und 2

• Beim Übergang vom dichteren Medium 2 in dünneres Medium

1 gilt alles umgekehrt

44

dünneres Medium 1

dichteres Medium 2

c1

c2

b

a

ba

sinsin

Medium

Vakuumt

Vakuum

tMedium

CC

nn

Eigenschaften der Strahlung 2: Brechung UV-Vis >> Prisma

• Brechungsphänomen: siehe VLS “Refraktometrie”– nmedium = c / cmedium nmedium

• Brechungsindex stark abhängig von l

• n (UV) > n (VIS) > n (IR) | !nicht linear

19

Snellius'scher Brechungsdindex

• Übergang aus einem optisch dünnen Medium 1 in ein optisch

dichteres Medium 2

• Der eintretende Strahl wird zum Lot hin gebrochen

• Eintretender und austretender Strahl bilden mit dem Lot die

Winkel a und b

• Der Quotient der Sinuswerte dieser Winkel entspricht dem

Verhältnis der Brechungsindices und dem Quotienten der

Lichtgeschwindigkeiten c1,c2, in Medium 1 und 2

• Beim Übergang vom dichteren Medium 2 in dünneres Medium

1 gilt alles umgekehrt

44

dünneres Medium 1

dichteres Medium 2

c1

c2

b

a

ba

sinsin

Medium

Vakuumt

Vakuum

tMedium

CC

nn

Eigenschaften der Strahlung 2: Brechung UV-Vis >> Prisma

• n (UV) > n (VIS/NIR) : Auftrennung im UV am Größten

• kein 1°, 2°… >> groß Bereich von ein Prisma abgedeckt

• Strahlung geht durch das Prisma >> Absorption möglich– Glas: nur für ________; Quartz: ________

• Große gute Prismen sind relativ teuer

20

Wellenlängeselektoren

• Kontinuierliche Selektoren:– UV-Vis: Prismen & Gittern, je nachdem welche l-bereich

• Diskontinuierliche Selektoren:– Absorptionsfilter (z.B. Farbeglas)

– Interferenzfilter (v.a. in Mikroskopie)

21

3. PROBE & ABSORPTION

22

Absorption und Emission elektromagnetischer Strahlung

23

10-6-10-9s

M

M*

h.n

Absorption

Die gesamte Energie eines Photonswird auf ein Atom/Molekül übertragen.Übertragung von Teilbeträgen der Energie findet nie statt.

DE = h . n = = h . c . nh . cl

~

FluoreszenzPhosphoreszenz

oderWärme

Absorptions-Spektroskopie

§ Atomabsorptions-spektroskopie (AAS),UV-Vis; IR; NMR

Energie

{DE

angeregterZustand

Grundzustand

Emissions-Spektroskopie

§ Atomemissions-spektroskopie (AES)

§ Fluorimetrie

h.n

Io I durchkommendeLichtintensitätreduziert durchAbsorption

Absorption und Emission

24

-Lichtquelle Monochrom 1

l

Küvette

Absorptions-spektroskopie

Detektorhäufig PM

(90°, minimalesStreulicht)

Detektor

Emissions-spektroskopie

Monochrom 2

Wechselwirkungen Licht/Verbindungen

• Verbindungen/Atome absorbieren Energie auf diverse Weise

25

Ionisation

Elektronenanregung§ s-Elektronen§ p-Elektronen§ nichtbindende Elektronenpaare

Anregung von Molekülschwingungen

Anregung von Molekülrotationen

E

p

p*

p

p*+.

g-Strahlung

UV-Vis-Strahlung

IR-Strahlung

Mikrowellen

Absorption / das Lambert-Beersche Gesetz: Al=el*c*d

• Al=el*c*d• c = Konzentration [mol/L] = [M]

• d = Schichtdicke der Küvette [cm]: z.B. 1

• e l = molarer Extinktionskoeffizient bei l• siehe Ableitung (Bonusfolien)

• e: stoffspezifische Proportionalitätskonstante,

abhängig von l ; Einheit [M-1cm-1]

– Bestimmung: el= Al/(c*d)

• A kann zur Berechnung der Konzentration c

herangezogen werden

– c = Al/(el*d)

26

d

Absorption und Transmission

A = log(1/T) = -log(T) = -log (P/P0)

T = P / P0

A1%= spezifische Absorption: Absorptionswert einer 1%igen Lösung in einer Standardküvette von 1 cm

Absorption / das Lambert-Beersche Gesetz: Al=el*c*d

27

0

0,5

1

1,5

2

0 1 2 3 4 5

Konzentration

Absorption

0102030405060708090100

0 1 2 3 4 5

Konzentration

Transmission

c

2c3c

4c 5c

IIo

T = = e -kcd5c

4c3c

2cc

Transmission AbsorptionIIo

A = -log10T = -log10 = log10

= e . c . d

IoI

Gültigkeit des Lambert-Beerschen Gesetzes:§ Nur Absorption (kein Fluoreszenz oder Phosphoreszenz der Probe)§ monochromatische Strahlung (da e von l abhängig ist)§ verdünnte Lösungen (0.2£A £1.5); Optimaler Bereich 0.3-0.7Unterhalb: instrumentelles Rauschen: Messungenauigkeit bei kleine WerteOberhalb (>0.01M) : nichtlinearer Bereich durch Wechselwirkung zwischen den Chromophoren, und Veränderungen des Brechungsindexes bei hohen Konzentrationen§ klare Lösungen sonst Streustrahlung durch kleine Partikel in der Probe

! Achtung

• Probekuvetten bzw. Lösungsmittel soll transparent sein…

28

Lösungsmittel Durchlässigkeitsgrenze

Wasser 200 nmn-Hexan, Cyclohexan 200 nmMeOH, EtOH, 2-Propanol 210 nmDichlormethan 240 nmToluol 290 nm

Küvetten Durchlässigkeitsgrenze

Quarz 170-3000 nmSilikatglas 350-2000 nm

Absorption

• Exzellente Chromophore:

– Fluorescein: e500 = 92 300 M-1cm-1

– Cy3: e564 = 130 000 M-1cm-1

– Weltrekord ca. 600 000 M-1cm-1 pro Chromophor(multichromophore photosynthetische Proteine: bis zu 2.400.000 M-1cm-1)

29

Spektren: Representation

30

~

• Wellenlänge l• Frequenz n• Wellenzahl n

Intensität

Energie

Intensität

Linienspektrum

nm300 400 500

l

Aodere

Bandenspektrum

nm300 400 500l

M

M*angeregter

Zustand

Grundzustand

4. DETEKTOR

31

Detektoren

• Unterschiedliche, je nachdem welche l-bereich. z.B.

32

Photodiode(170-1100 nm)

Photozelle Photomultiplier

Details: s. relevanteMethoden

Auge als Detektor

33

Auge als Detektor: Komplementärfarben

34

Warum ist Rotwein rot?

O+

OHOH

OH

RR

R

1

2

3

Anthocyanidine

Abs

orpt

ion

Wellenlänge [nm]

rot

violett

blau

grün

gelb

orange

Farbkreis

Auge als Detektor: Komplementärfarben

35

Absorptionsspektrumvon Chlorophyll

Warum sind Blätter grün?

rot

violett

blau

grün

gelb

orange

Farbkreis

Photometrische Bestimmung zweier Komponenten nebeneinander

36

• Absorption im Gemisch der Stoffe 1 und 2 :

Agesamtl1=e1l1*c1*d + e2l1*c2*d

bei Wellenlänge l1Agesamt

l2=e1l2*c1*d + e2l2*c2*d bei Wellenlänge l2

• Zwei Messwerte (Al1,Al2)Zwei Gleichungen,

-> zwei Unbekannte (c1, c2) können ermittelt werden

Bei 3-Komponenten-Gemisch:3 Messwerte

Funktioniert nur wenn lmess,1 & lmess,2 weit voneinander entfernt sind (unabhängig)

5. ZUSAMMENBAU

37

Einstrahl vs Zweistrahl Spektroskop

38

Zweistrahl: Intensitätsschwankungen der Lampe werden durch die

Referenzmessung berücksichtigt

Einstrahl: Hintergrundmessung im selben Strahl wird zu anderer Zeit aufgenommen & subtrahiert

1 2

IMPP

39

IMPP 5.1

40

5 Optik

5.1 Allgemeine Eigenschaften des Lichtes

5.1.1 Modellvorstellungen

Wellen- und Korpuskular-Beschreibung des Lichtes

5.1.2 Lichtgeschwindigkeit

Ausbreitungsgeschwindigkeit, Wert für Vakuum; Zusammenhang mit der Brechzahl der Ma-terie; Zusammenhang von Ausbreitungsgeschwindigkeit, Frequenz und Wellenlänge; Abhängigkeit dieser Größen vom Medium; Definition der Wellenzahl

5.1.3 Spektralbereiche

Spektrum elektromagnetischer Strahlung, sichtbarer Spektralbereich, ungefähre Wellen-längen

5.1.4 Quantenstrahlung

Zusammenhang von Quantenenergie und Frequenz; Photoeffekt (Grundzüge); Ionisation (Grundzüge)

5.1.5 Lambert-Beer’sches Gesetz (s.a. PhAna 12.7.3)Quantitativ; Absorption [gemäß Arzneibuch A = Ig (I0/I)], Abhängigkeit von Schichtdicke und Konzentration; Halbwertdicke; Begriff der Transmission

58 Grundlagen der Physik, der physikalischen Chemie und der Arzneiformenlehre

Starke Zusammenhang mit Teil Optische Spektroskopie

Lehrveranstaltung Teil Optische Spektroskopie

5.1.6 Quadratisches Abstandsgesetz

Abnahme der Strahlungsflussdichte mit wachsendem Abstand von einer punktförmigen Quelle

5.2 Geometrische Optik

5.2.1 Lichtbündel

Parallelbündel, Erzeugung mittels Blende und Linse; divergentes und konvergentes Bündel

5.2.2 Reflexion und Brechung

Reflexionsgesetz, geometrische Zusammenhänge; Brechungsgesetz, Brechzahl (Messung s. PhAna 12.2.1); Dispersion; Totalreflexion, Bedingungen des Auftretens, z.B. Lichtleiter

5.2.3 Spiegel

Abbildung am ebenen Spiegel und am sphärischen Hohlspiegel

5.2.4 Linsen

Sammel- und Zerstreuungslinsen, Abbildung mit (dünnen) Linsen, Bildkonstruktion, Ab-bildungsformel, Verhältnis Bildgröße zu Gegenstandsgröße; Linsensysteme aus zwei dicht zusammengefügten dünnen Linsen; Brechwert und Brennweite

5.3 Optische Einrichtungen und Systeme

5.3.1 Vergrößerung

Winkelvergrößerung, Sehwinkel, (konventionelle) deutliche Sehweite

5.3.2 Lupe

Strahlengang, Vergrößerung

5.3.3 Lichtmikroskop

Funktion des Objektivs und des Okulars, Zusammenhang von Vergrößerung und Brenn-weiten von Objektiv und Okular; Okularmikrometer, Eichung mittels Objektmikrometer; Auflö-sungsvermögen, qualitative Abhängigkeit von Wellenlänge, Apertur und Immersionsflüs-sigkeit

5.3.4 Spektralapparat (s.a. PhAna 12.5.2)Prismen- und Gitterspektrometer, Aufbau und Strahlengang (s.a. 5.3.5); Handhabung für die Spektralanalyse (Eichung, Vergleichsmessungen)

5.3.5 Monochromatoren

Spektralfilter; Prismen- und Gittergeräte (vereinfachtes Schema) für ultraviolettes, sichtbares und infrarotes Licht (s.a. 5.1.3, 5.3.4)

Grundlagen der Physik, der physikalischen Chemie und der Arzneiformenlehre 59

IMPP 5.2

41




5.2.1 Lichtbündel




5.2.3 Spiegel


5.2.4 Linsen





5.3.2 Lupe








IMPP 5.3

42




5.2.1 Lichtbündel




5.2.3 Spiegel


5.2.4 Linsen





5.3.2 Lupe








IMPP 5.4

43

5.4 Polarisation des Lichtes

5.4.1 GrundlagenUnpolarisiertes und linear polarisiertes Licht, Unterschied, Beispiele

5.4.2 PolarisationseffekteBrechung und Reflexion, Brewster’sches Gesetz; Grundzüge von Dichroismus, Streupolari-sation und Doppelbrechung; Anwendung von Polarisationsfolien

5.4.3 Optische Drehung (s.a. PhAna 12.3)Abhängigkeit zwischen Drehung der Polarisationsebene sowie Konzentration des Stoffes, Art des Lösungsmittels, Temperatur, Lichtweglänge und Wellenlänge des Lichtes (Rotationsdis-persion)

5.4.4 Polarimeter (s.a. PhAna 12.3.1)Einfache Polarimeter, Aufbau und Wirkungsweise; Halbschattenapparat, Aufbau und Arbeits-weise

6

6.1

Schwingungen und Wellen

Allgemeines über Schwingungen

6.1.1 DarstellungDarstellung harmonischer Schwingungsvorgänge (quantitativ, s.a. 2.1.4)

6.1.2 SchwingungsenergiePeriodischer Wechsel zwischen verschiedenen Energieformen am Beispiel Federpendel und elektrischer Schwingkreis (s.a. 2.3.2 und 4.7.4)

6.1.3 Schwingungsfähige SystemeEigenfrequenz von elektrischem Schwingkreis (s.a. 4.7.4) und Federpendel (s.a. 2.3.2), Re-sonanz schwingungsfähiger Systeme

6.1.4 Gedämpfte SchwingungenSchematische Darstellung einfacher Einschwing- und Abklingvorgänge

6.2 Wellen

6.2.1 AusbreitungZusammenhang von Ausbreitungsgeschwindigkeit, Frequenz und Wellenlänge; Abhängigkeit dieser Größen vom Medium; Definition der Wellenzahl; Ausbreitungsgeschwindigkeit elek-tromagnetischer Wellen im Vakuum (s.a. 5.1.2)

6.2.2 DarstellungRaum- und Zeitdarstellung von sinusförmigen Wellen

60 Grundlagen der Physik, der physikalischen Chemie und der Arzneiformenlehre

6.2.3 SchwingungsformenTransversale und longitudinale Wellen (schematisch); Beispiele (elektromagnetische Wellen, Schallwellen); Lichtpolarisation (s.a. 5.4.1)

6.2.4 InterferenzHuygens’sches Prinzip; Überlagerung zweier Wellenzüge, Voraussetzung für vollständige Auslöschung; Grundzüge der Interferenz am optischen Strichgitter (s.a. 5.3.5)

7 Atomistische Struktur der Materie

7.1 Bausteine und Aggregatzustände der Materie

7.1.1 Atomare EinheitenStoffmenge (Mol), atomare Masseneinheit, Avogadro-Konstante, Definition und Größenord-nung

7.1.2 Thermische BewegungThermische Bewegung von Atomen und Molekülen in Flüssigkeiten und Gasen; Geschwin-digkeitsverteilung (qualitativ); qualitativer Zusammenhang mit der Temperatur bei Gasen; Brown’sche Bewegung

7.1.3 KristallgitterEinfache räumlich-periodische Anordnungen von Atomen im kubischen Gitter; Schwingungen um ,,Ruhelagen“ (qualitativ, s.a. 3.5.1)

7.2 Aufbau von Atomen und Molekülen (s.a. Chem 1.2)

7.2.1 AtomeAufbau aus Kern und Hülle; Masse und Radius von Atomen und ihren Kernen (Größenord-nung)

7.2.2 Bohr’sches AtommodellGrundzüge

7.2.3 MoleküleAufbau von Molekülen; Molekülschwingungen: Analogie zum Federpendel (s.a. 2.3.2), Ein-fluss der Substitution isotoper Nuklide (qualitativ); Molekülrotation (s.a. 2.3.5)

7.2.4 Energieniveaus und Spektren (s.a. PhAna 12.5.1)Zusammenhang diskreter Energiestufen in Atomen mit den beobachtbaren Spektren im sichtbaren und Röntgen-Bereich; Linienspektren bei Atomen (Beispiele im Sichtbaren und bei Röntgenstrahlung); Lichtemission bei Elektronenübergängen (qualitativ); Bandenspektren bei Molekülen, Schema der Entstehung; kontinuierliche Spektren


IMPP 12.1

44

12 Optische und spektroskopische Verfahren

12.1 Grundlagen

12.1.1 Elektromagnetische Strahlung Allgemeines (s. P/PC/AFL 5.1); zur Charakterisierung von Arzneistoffen wichtige Spektralbe-reiche, Zuordnung einzelner Spektralbereiche zu Methoden des Arzneibuches; graphischeDarstellung von Spektren

12.2 Grundlagen der Refraktometrie

12.2.1 Brechzahl (Brechungsindex), MessungAllgemeines (s. P/PC/AFL 5.2.2); Bestimmungsmethode: Grenzwinkel der Totalreflexion,Abbe-Refraktometer; Dispersion der Brechzahl (s.a. P/PC/AFL 5.2.2); Bezugswellenlängen,Bezugstemperaturen, Kalibrierung und Kontrolle von Refraktometern nach Arzneibuch; Refe-renzsubstanzen des Arzneibuches

12.2.2 Pharmazeutische Anwendungen, insbesondere nach Arzneibuchldentitäts- und Reinheitsprüfungen; Charakterisierung von Stoffgemischen und Lösungen(auch in der HPLC)

12.3 Grundlagen der Polarimetrie

12.3.1 Optische Drehung, MessungAllgemeines (s. P/PC/AFL 5.4); Chiralität (s. Chem 3.3), optische Aktivität; Abhängigkeit derDrehwerte von der Konzentration; spezifische Drehung, Definitionen nach Arzneibuch, Ein-fluss von Wellenlänge (Dispersion), Temperatur, Lösungsmittel; Polarimeter, Leistungsmerk-male nach Arzneibuch; Prüfung von Polarimetern nach Arzneibuch

12.3.2 Pharmazeutische Anwendungen, insbesondere nach Arzneibuchldentitäts- und Reinheitsprüfungen, Gehaltsbestimmungen

12.4 Zirkulardichroismus

12.4.1 Grundlagen (s.a. 12.3.1)Prinzip des Zirkulardichroismus (CD), Einfluss der Wellenlänge, CD-Spektrum

12.4.2 AnordnungFunktionsweise von Dichrographen, Messgrößen; Apparatur nach Arzneibuch, Prüfung

Grundlagen der pharmazeutischen Analytik 77

KLAUSUHRRELEVANTEÜBUNG

45

Nächstes Mal: Komplexität Steigt!

46

gelb:organischeChromophore

+ blau:structurelle Farbe

= grün

Bonus : “Ableitung” Lambert-Beer, 1

47

Io I

50% 25% 12.5% 6.25% 3.125%100%

Io I1 I2 I3 I4 I5

Bouguer-Lambert´sches Gesetz

0102030405060708090

100

0 1 2 3 4 5

Schichtdicke

Tran

smis

sion

%

IIo

T = = e -k‘d

0102030405060708090

100

0 1 2 3 4 5

KonzentrationTr

ansm

issi

on %

Beer´sches Gesetz

100%

Io

50%

I1c

100%

Io

25%

I2100%

Io

12.5%

I3100%

Io

6.25%

I4

2c

3c

4c5c

IIo

T = = e -k‘‘c

A = -log(T) = -log (I/I0) è A = kcd è A = ecd

IIo

T = = e-kcd

Bonus : Ableitung Lambert-Beer, 2

48

-dI ~ I . c . dx

-dI = k . I . c . dxdI

= k . c . dxI

-

òdI

= -k . c . dxI

I

Ioòd

0

IoI

= -k . c . dlnI

= - 0.4343 . k . c . d= - e . c . d

Iolog

Io = A = e . c . dIlog

dx

d

BONUSFOLIEN

49

Erweiterung: Wechselwirkungen Licht/Materie

50

• Absorption: Übergang von einem energetisch niederen in einen höheren Zustand, verbunden mit Energietransfer aus einem Strahlungsfeld an einen Absorber (Atom, Molekül oder Feststoff)

• Emission: Übergang von einem energetisch höheren in einen niedrigeren Zustand, verbunden mit Energietransfer vom Emitter an ein Strahlungsfeld.

– Spontane vs. Induzierte Emission– Wenn keine Strahlung emittiert wird, wird der

Übergang vom energetisch höheren in den niedrigeren Zustand als strahlungslose Deaktivierung bezeichnet.

• Streuung (Scattering)– Umlenkung von Licht durch dessen

Wechselwirkung mit Materie. Streuung kann mit und ohne Energietransfer stattfinden, d.h. die Streustrahlung kann, (muss aber nicht) eine leicht veränderte Wellenlänge gegenüber der ursprünglichen Strahlung haben.

Bandenspektren

51

b-Carotin

Bandenspektren

52

nm300 400 500

l

Ab-Carotin

Jablonski-Termschema

Schwingungsniveaus (n)

Rotationsniveaus (I)

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