Fluoreszenzspektroskopie
Die Fluoreszenzspektroskopie (nach Ph. Eur. Fluorimetrie[1]) ist ein Spektroskopieverfahren der Analytischen Chemie. Sie nutzt Fluoreszenz-Phänomene zur qualitativen und quantitativen Analyse von Substanzen.
Physikalische Grundlagen
Als Fluoreszenz bezeichnet man die Licht-Emission nach vorheriger Absorption eines Lichtquants, wenn die Abklingdauer der Strahlung sehr kurz ist (d. h. die Lebensdauer des angeregten Zustands liegt in der Größenordnung 1–100 Nanosekunden). Nach folgender Gleichung ist die Intensität der Fluoreszenz-Strahlung direkt proportional zur Intensität der Anregungsstrahlung.
mit
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- : molarer dekadischer Extinktionskoeffizient
- : Konzentration
- Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle d } : Schichtdicke der Küvette
Diese Formel ist nur gültig für schwache Absorption, d. h. Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle 1-10^{- \varepsilon \cdot c \cdot d} \ll 1 }
, so dass
(1) die emittierten Photonen nur zu einem vernachlässigbaren Bruchteil wieder absorbiert werden
(2) für den Bruchteil der absorbierten Photonen gilt: Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle 1-10^{-\varepsilon \cdot c \cdot d} = 1-e^{- \ln 10 \cdot \varepsilon \cdot c \cdot d} \approx \ln 10 \cdot \varepsilon \cdot c \cdot d \approx 2{,}30 \cdot \varepsilon \cdot c \cdot d }
Die Anregung braucht mehr Energie, daher sind die Fluoreszenzspektren zu längeren Wellenlängen verschoben (Stokes-Shift). Moleküle, die passend auseinander liegende Schwingungsniveaus besitzen, können bei hinreichender Nähe die Energie strahlungsfrei übernehmen und damit zur Fluoreszenzlöschung (Quenching) führen.[2] Um diese Effekte zu berücksichtigen kann mit einer Standardaddition gearbeitet werden.
Geräteaufbau
Der Aufbau eines Fluorimeters ist ähnlich dem eines Photometers, wobei jedoch die Fluoreszenz mit bestimmter Emissionswellenlänge (Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle \lambda_\mathrm{em} } ) stets im Winkel von 90° gemessen wird, um die Anregungsstrahlung (Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle \lambda_\mathrm{ex} } ) nicht mit zu erfassen.[3] Im Unterschied zur Photometrie wird hierbei die Strahlungsintensität der Emission senkrecht zur Richtung der Anregungsstrahlen gemessen. Dem Fluorimeter ist ein Emissionsmonochromator vorgeschaltet, um Reste des Anregungslichtes (Streulicht) zu entfernen. Als Lichtquelle verwendet man meist Hochdruck-Gasentladungslampen. Seit den 1970er Jahren werden vermehrt auch Laserstrahlen verwendet.
Siehe auch
Literatur
- Schwedt: Analytische Chemie. 2. Auflage. WILEY-VCH, 2008, ISBN 978-3-527-31206-1.
Weblinks
Einzelnachweise
- ↑ Europäisches Arzneibuch 10.0. Deutscher Apotheker Verlag, 2020, ISBN 978-3-7692-7515-5, S. 46–47.
- ↑ P. Atkins, Kurzlehrbuch physikalische Chemie, 3. Aufl., Wiley-VCH, 2002.
- ↑ Gey: Instrumentelle und Analytik und Bioanalytik. 2. Auflage. Springer, 2008, ISBN 978-3-540-73803-9, doi:10.1007/978-3-540-73804-6.
