Arbeiten mit einem Spektrophotometer
Mit dem Spektrophotometer lassen sich verschiedene Spektroskopie-Experimente durchführen. Dazu gehört z.B. die Messung der Absorption (Abb. 2), prozentuale Transmission (Abb. 3) und Fluoreszenz. Die Messungen werden in einem Diagramm dargestellt und können auch in einer Datentabelle angezeigt werden. Zur Verwendung des Spektrophotometers wird die App „Vernier Spectral Analysis“ benötigt.
Abbildung 1: Spektrophotometer mit vier unterschiedlichen Küvetten
Abbildung 2: Ergebnis einer Absorptionsmessung
Abbildung 3: Ergebnis einer Transmissionsmessung
Die Abbildung 4 zeigt den Startbildschirm der App “Vernier Spectral Analysis” und die verschiedenen Auswahlmöglichkeiten.
Zu jeder Messmöglichkeit kann nochmal in drei Experimentierarten differenziert werden:
- Messungen über der Wellenlänge – Spektralverteilung
- Messungen über die Konzentration – Lambert- Beersches Gesetz
- Messungen über die Zeit – kinetische Messung
Abbildung 4: Startbildschirm der App Spectral
⬤ Das Spektrometer verbinden und den Absorptionsgrad ermitteln
Das folgende Video zeigt die ersten Schritte mit dem Spektrophotometer und eine Beispielmessung zur Ermittlung des Absorptionsgrads. Vor der eigentlichen Messung ist es nötig, dass eine Kalibrierung mit destilliertem Wasser oder mit der verwendeten Lösung im Experiment durchgeführt wird. Dieses Vorgehen wird in dem Video ebenfalls gezeigt.
Im Downloadbereich finden Sie eine Handreichung mit detallierten Anweisungen und Screenshots zur Durchführung. Dieses Material kann zum Beispiel auch Schüler:innen zur Verfügung gestellt werden.
Video 1: Das Video zeigt, die Aufnahme einer Absorptionskurve.
⬤ Die Bestimmung einer unbekannten Konzentration
Das folgende Video zeigt, wie mit dem Spektrophotometer die Absorptionen unterschiedlicher Lösungen (bekannter Konzentration) gemessen werden kann. Aus den Werten lässt sich mit einer lineare Regression die Steigung aus den Messpunkten bestimmen. Dies ist hilfreich, da die Steigung dem molaren Extinktionskoeffizienten entspricht.
Die anschließende Messung der Extinktion einer Probe unbekannter Konzentration ermöglicht die Berechnung der Konzentration mit Hilfe des Lambert-Beer’schen Gesetzes oder das Ablesen der Konzentration aus dem Diagramm.
Vor Beginn der ersten Messung lässt sich die passende Wellenlänge für den Versuch einstellen. Zu diesem Zweck wird eine Küvette mit einer bekannten Konzentration eingesetzt und aus der Absorptionskurve eine Wellenlänge ausgewählt, bei der Extinktionswert etwa 0,8–1 ergibt.
Video 2: Das Video zeigt, die Aufnahme einer Absorptionskurve.
Nach der Messung der Küvetten lässt sich eine lineare Regression erstellen. Dieses Vorgehen wurde im Video bereits gezeigt. Die einzelnen Schritte werden in der Abbildung 5 nochmal dargestellt.
Abbildung 5: Ermitteln der Steigung über eine lineare Regression
⬤ Messung über die Zeit (kinetische Messung)
Eine weitere Möglichkeit ist die Messung der Absorption über die Zeit. Die Einstellungen vor dem Experiment entsprechen den der anderen Messungen. Zusätzlich kann über das Zahnrad das Erfassungsintervall eingestellt werden. Die Standardeinstellungen liegen bei 3 Sekunden.
Abbildung 6: Einstellen des Erfassungsintervalls
Downloads und Links
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Arbeitsmaterial
Handreichung zur Verwendung des Spektrophotometers
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Weitere technische Details und Hinweise zur Bedienung
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Link
Beispieledaten und Screencast von Vernier