Direkt zum Inhalt

Pfadnavigation

  1. Startseite
  2. Chemie Abitur
  3. 11 Analyseverfahren
  4. 11.2 Instrumentelle Analyseverfahren
  5. 11.2.3 Spektroskopische Analysemethoden
  6. Spektroskopische Analysemethoden – UV-VIS-Spektroskopie und Fotometrie

Spektroskopische Analysemethoden – UV-VIS-Spektroskopie und Fotometrie

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.

Schule wird easy mit KI-Tutor Kim und Duden Learnattack

  • Kim hat in Deutsch, Mathe, Englisch und 6 weiteren Schulfächern immer eine von Lehrkräften geprüfte Erklärung, Video oder Übung parat.
  • 24/7 auf Learnattack.de und WhatsApp mit Bildupload und Sprachnachrichten verfügbar. Ideal, um bei den Hausaufgaben und beim Lernen von Fremdsprachen zu unterstützen.
  • Viel günstiger als andere Nachhilfe und schützt deine Daten.
Jetzt 30 Tage risikofrei testen
Your browser does not support the video tag.

UV-VIS-Spektroskopie

Ein kleiner Ausschnitt der elektromagnetische Strahlung ist das sichtbare Licht (VIS:   λ   =   380   –   7 90   nm) und der ultraviolette Bereich (UV:   λ   =   10   –   390   nm) . 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.

Bei der UV-VIS-Spektroskopie kann man zwei analytische Anwendungen unterscheiden. Bei der Spektroskopie wird das Spektrum, das heißt die Lichtabsorption in Abhängigkeit der Wellenlänge, registriert. Das Spektrum ist charakteristisch für die Verbindung. Die Stärke der Absorption hängt von der Konzentration ab. Bei der Fotometrie wird dieser Fakt zur quantitativen Bestimmung genutzt. Man misst bei einer konstanten Wellenlänge die Stärke der Lichtabsorption und ermittelt die Konzentration über eine Kalibrierfunktion.
Viele organische Verbindungen absorbieren im UV-Bereich und ihre Spektren sind wenig charakteristisch. Durch Doppelbindungen und Heteroatome im Molekül (Chromophore) wird die Absorption aber in den sichtbaren Bereich verschoben. Die organischen Farbstoffe mit mehreren Chromophoren im Molekül weisen daher mehr oder weniger ausgedehnte konjugierte Doppelbindungssysteme auf. Durch die Verschiebung der Absorption in den sichtbaren Bereich werden die Spektren auch zunehmend differenzierter und stoffspezifischer und können so zur Identifizierung des Stoffs mit herangezogen werden, was bei Verbindungen ohne Chromophore nicht möglich ist.

Bei der Aufnahme von Spektren ist auch zu beachten, dass das Lösungsmittel ebenfalls eine wellenlängenabhängige Absorption besitzt. Durch die Verwendung von Zweistrahl-Geräten, bei denen der Parallelstrahl durch eine Küvette mit dem reinen Lösungsmittel geleitet wird, erfolgt bei der Registrierung des Spektrums automatisch eine Korrektur.

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. Die Fotometrie ist dagegen eine vielfach eingesetzte Methode zur quantitativen Bestimmung farbiger Verbindungen, sowohl organischer als auch anorganischer Ionen in Form ihrer Komplexverbindungen, beispielsweise kann man Kupfer in Form des blauen Tetrammin-Komplexes bestimmen.
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.

A   =   ε   ·   c   ·   d A   =   Absorptionsvermögen ε   =   molarer   Absorptionskoeffizient c   =   Konzentration der Probelösung d   =   Schichtdicke   der   Küvette

Das Absorptionsvermögen A wird auch als Extinktion E bezeichnet. Sie ist das logarithmische Verhältnis der Lichtintensität vor und nach der Küvette bei der gegebenen Wellenlänge des Lichts.

A = E = lg (I0/I)

Man misst in der Regel bei der Wellenlänge des Absorptionsmaximums, weil man dadurch die höchste Empfindlichkeit der Messung erzielt. Gerätetechnisch wird das dadurch erreicht, dass mithilfe des Monochromators das weiße Licht der Lampe spektral zerlegt wird und die gewünschte Wellenlänge durch den Spalt auf die Probe gelangt.

  • Aufbau eines UV-VIS-Spektrometers
  • UV-VIS-Spektrum von β-Carotin
  • UV-VIS-Spektrum von Methylenblau

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 Einfachheit, 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 im UV-Bereich zwischen 200 und 400 nm aufweisen, quantitativ bestimmen. So wird z. B. der Benzoesäuregehalt (Konservierungsstoff E 210) in einem Fischsalat mit dieser Methode analysiert.

Auch die bekannten Teststäbchen zur schnellen visuellen halbquantitativen Bestimmung von Konzentrationen gelöster Stoffe, beispielsweise der Wasserhärte, beruhen auf diesem Prinzip (Bild 5).

  • Mithilfe von Teststäbchen lassen sich Konzentrationen gelöster Stoffe schnell visuell halbquantitativ bestimmen.

    Boris Mahler, Berlin

  • Durch Aufnahme einer Eichkurve ermittelt man grafisch die zu jeder Konzentration gehörende Absorption.

    petrroudny - adobe stock

Lernhelfer (Duden Learnattack GmbH): "Spektroskopische Analysemethoden – UV-VIS-Spektroskopie und Fotometrie ." In: Lernhelfer (Duden Learnattack GmbH). URL: http://www.lernhelfer.de/schuelerlexikon/chemie-abitur/artikel/spektroskopische-analysemethoden-uv-vis-spektroskopie-und (Abgerufen: 19. May 2025, 13:27 UTC)

Suche nach passenden Schlagwörtern

  • elektronenspektroskopische Methode
  • Fotometrie
  • LAMBERT-BEER-GESETZ
  • Spektroskopie
  • elektromagnetischen Strahlung
  • UV-VIS-Spektroskopie
  • quantitativen Analyse
Jetzt durchstarten

Lernblockade und Hausaufgabenstress?

Entspannt durch die Schule mit KI-Tutor Kim und Duden Learnattack.

  • Kim hat in Deutsch, Mathe, Englisch und 6 weiteren Schulfächern immer eine von Lehrkräften geprüfte Erklärung, Video oder Übung parat.
  • 24/7 auf Learnattack.de und WhatsApp mit Bildupload und Sprachnachrichten verfügbar. Ideal, um bei den Hausaufgaben und beim Lernen von Fremdsprachen zu unterstützen.
  • Viel günstiger als andere Nachhilfe und schützt deine Daten.

Verwandte Artikel

Leistungsfähigkeit chemischer Analysemethoden

Zur Lösung eines chemisch-analytischen Problems stehen dem Chemiker theoretisch eine Vielzahl verschiedener klassischer oder instrumenteller Analysemethoden zur Verfügung. Die Auswahl des Verfahrens hängt u. a. davon ab, welche Eigenschaften die Probe aufweist und welche Information man eigentlich benötigt. Je geringer die Konzentration des Analyten und je komplexer die Zusammensetzung der Probe ist, um so höhere Anforderungen werden an die Leistungsfähigkeit der Analysemethode gestellt.

Überblick über Trennverfahren und ihre Anwendung in der Chemie

In der Natur liegen die meisten organischen und anorganischen Stoffe als Stoffgemische vor. Auch in der chemischen Industrie handelt es sich bei Ausgangsstoffen und Reaktionsprodukten von Stoffsynthesen häufig um verunreinigte Substanzen. Deshalb sind Verfahren zur Stofftrennung von außerordentlicher Bedeutung. Ähnliche Trennverfahren begegnen uns auch erstaunlich oft im Alltag.
Die Trennung der Stoffgemische beruht auf der Ausnutzung der unterschiedlichen physikalischen und chemischen Eigenschaften der beteiligten Reinstoffe.

Konduktometrie – eine elektrochemische Analysemethode

Elektrochemische Analysemethoden beruhen auf physikalischen oder chemischen Vorgängen, die in elektrochemischen Zellen unter Ladungsaustausch an den Elektroden ablaufen. Sie werden meist zur quantitativen Analyse wässriger Lösungen genutzt.
Zu diesen Analysemethoden gehören u.a. Potenziometrie, Konduktometrie und elektrophoretische Verfahren.
Bei allen Verfahren werden elektrische Größen z. B. die Zellspannung, Leitfähigkeit oder die Wanderungsgeschwindigkeit von Teilchen gemessen. Diese stehen in Zusammenhang mit der Art und der Konzentration der zu bestimmenden Substanz, die Analyt genannt wird. Bei der konduktometrischen Titration wird die Änderung des Leitwerts einer Analysenlösung während der Zugabe einer geeigneten Maßlösung gemessen. Auf diese Weise kann der Äquivalenzpunkt der Titration sehr genau bestimmt werden.

Kriminalistische Spurensuche mit chemischen Methoden

In der Kriminalistik hinterlassen die Täter fast immer Spuren, die jedoch oft nur mit speziellen physikalische und chemische Analysemethoden sichtbar gemacht und ausgewertet werden können.
Dabei reicht die Palette von einfachen chemischen Reaktionen zum Nachweis von Giften über die Sichtbarmachung von Fingerabdrücken bis hin zu komplizierten physikalischen und biochemischen Methoden.
Insbesondere die Analyse des Erbguts, der sogenannte genetische Fingerabdruck erlaubt die eindeutige Überführung von Straftätern aller Coleur. Aber auch Dopingsünder im Sport, verantwortungslose Väter und Umweltsünder können mithilfe unterschiedlicher Analysenmethoden, z. B. chromatografischer oder elektrophoretischer Verfahren, identifiziert werden.

Potenziometrie – eine elektrochemische Analysemethode

Elektrochemische Analysemethoden beruhen auf physikalischen oder chemischen Vorgängen, die in elektrochemischen Zellen unter Ladungsaustausch an den Elektroden ablaufen. Sie werden meist zur quantitativen Analyse wässriger Lösungen genutzt.
Zu diesen Analysemethoden gehören u.a. Potenziometrie, Konduktometrie und das elektrophoretische Verfahren.
Bei allen Verfahren werden elektrische Größen z. B. die Zellspannung, Leitfähigkeit oder die Wanderungsgeschwindigkeit von Teilchen gemessen. Diese stehen in Zusammenhang mit der Art und der Konzentration der zu bestimmenden Substanz, die Analyt genannt wird. Die elektrische Messgröße kann entweder direkt oder im Rahmen einer Titration zur Aquivalenzpunktbestimmung herangezogen werden.

Ein Angebot von

Footer

  • Impressum
  • Sicherheit & Datenschutz
  • AGB
© Duden Learnattack GmbH, 2025