Was ist ein Flammenspektralphotometer?
Ein Flammenspektrophotometer, auch als Atomemissionsspektrophotometer bekannt, ist ein Gerät zur Messung von Licht, das mit Atomen wechselwirkt oder von Atomen emittiert wird, um die chemische Zusammensetzung von Substanzen zu bestimmen. Lichtwellen werden entweder gemessen, wenn sie von einem Atom absorbiert werden, während es Energie hinzufügt und Elektronen zu einer Schale mit höherer Energie drückt, oder es wird Licht gemessen, das emittiert wird, wenn diese angeregten Elektronen zu einer Schale mit niedrigerer Energie zurückkehren. Die Spektroskopie kann verwendet werden, um die Menge der Elemente zu bestimmen, die in praktisch jeder Substanz vorhanden sind. Sie funktioniert jedoch am besten für Metalle wie Natrium, Kalium und Kupfer. Dies liegt daran, dass Metalle bei der Flammenspektrophotometer-Analyse leicht zu höheren Energiezuständen mit niedriger Temperatur angeregt werden können.
Ein Atomabsorptionsspektrometer arbeitet nur mit sichtbarem Licht. Ein Flammenspektrophotometer kann jedoch ein Atom mit ultraviolettem Licht beschießen, wenn die Fluoreszenzspektroskopie auch zur Untersuchung von Atomzusammensetzungen verwendet wird. Diese Wellenlängen des Lichts können direkt mit Änderungen der Energiezustände der Elektronen der Außenhülle in Atomen korreliert werden. Andere Arten der Spektroskopie, wie zum Beispiel die Untersuchung von Röntgenemissionen, werden verwendet, um Änderungen der Energiezustände von Elektronen in den inneren Energieschalen atomarer Strukturen zu untersuchen. Molekulare Verbindungen haben auch einzigartige Rotationszustände unter den beteiligten Atomen, die zu spektroskopischen Emissionen in den Mikrowellenbändern für ihre Untersuchung führen.
Die Lichtintensität in einem Flammenspektrophotometer hängt direkt davon ab, wie viel von einem Element in einer Probe vorhanden ist. Emissionsfarben oder Spektrallinien sind so unterschiedlich, dass Elemente leicht voneinander unterschieden werden können. Das Verfahren, das ein Flammenspektrophotometer für Elementproben verwendet, wird als so genau angesehen, dass es Elementmengen bis zu ppm in einer Probe messen kann.
Geräte, die für die Analyse von Flammenspektrophotometern entwickelt wurden, werden als auf relativ einfachen Instrumenten aufgebaut angesehen. Die für die atomare Anregung erforderliche Temperatur ist jedoch hoch und wird üblicherweise durch Verbrennen von Acetylen oder Propan auf 2.000 bis 3.000 ° Celsius (3.632 bis 5.432 ° Fahrenheit) erreicht. Das von der Probe emittierte Licht wird zur Analyse durch optische Filter geleitet. Es wird auch so kanalisiert, dass es mit einem Photovervielfacherdetektor zusammenwirkt, der es in ein elektrisches Signal umwandelt, um die Lichtintensität für Elementkonzentrationsmessungen aufzuzeichnen.
Spektralphotometer sind weit verbreitete Laborgeräte, die in der klinischen Forschung oder zur Bestimmung des Vorhandenseins von Metallen in Umweltproben eingesetzt werden. Ihr Hauptnachteil besteht darin, dass sie eine genaue Kalibrierung gegenüber etablierten Proben erfordern, um zuverlässige Messergebnisse zu erzielen, insbesondere bei komplizierten Probenmischungen. Die Geschichte des Spektroskopieprozesses lässt sich bis ins Jahr 423 v. Chr. Zurückverfolgen, als Aristophanes die Linse untersuchte. Erst in den 1800er Jahren wurde das Grundgesetz der Atomabsorption quantifiziert und ermöglichte den Bau von Maschinen auf der Grundlage des Flammenspektrophotometer-Effekts, der besagt, dass Materie Licht mit derselben Wellenlänge absorbiert, mit der es Licht aussendet.