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Alt 18.04.2006, 11:24   #1   Druckbare Version zeigen
Hybridorbital Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 16
Spektroskopie und Nebelkammer

Hallo!

Ich bin derzeit in der Abiturvorbereitung und in Rahmen dieser sind bei mir einige Fragen aufgekommen:

Zur Absorptions- und Emissionsspektroskopie:

Bei der Absorptionsspektroskopie wird ein erhitzter Stoff mit Weißlicht bestrahlt. Nach dem das Licht durch die Dampfwolke vorgedrungen ist, wird es mit Hilfe eines Prismas zerlegt. Dort, wo sich schwarze Linien im Spektrum befinden kann der Stoff Licht absorbieren (Was passiert eigentlich mit dem absorbierten Licht? Das Element kann die Energie ja nicht als Licht wieder emittieren denn sonst würde sich kein Absorptionseffekt bemerkbar machen – wird es evtl. in Rotationsenergie umgewandelt?). Diese Linien sind charakteristisch für ein Element.

Bei der Emissionsspektroskopie wird ein Stoff einfach nur erhitzt (Äußere Elektronen werden angeregt und springen in ein höheres energetisches Niveau. Wenn sie „zurückfallen“ wird Energie in Form von Licht abgegeben). Dann wird sein emittiertes Licht ebenfalls in einem Prisma zerlegt. Die Wellenlängen, die nun farbig im Spektrum erscheinen, sind ebenfalls charakteristisch für ein Element.

Stimmt es soweit?

Wenn dies so sein sollte, so ich hätte ich diese Fragen:

1. Bei der Absorptionsspektroskopie wird der Stoff erhitzt – somit müsste er doch auch, durch thermische Energie angeregt, Licht emittieren (wie bei der Emissionsspektroskopie)?
2. Befinden sich die Absorptions- und Emissionslinien auf der gleichen Wellenlänge? (Ein Stoff müsste doch die gleiche Energie absorbieren können, die er emittieren kann? (geht immer vom gleichen, diskreten, angeregten Zustand aus))

Derzeit bin ich in der Abiturvorbereitung und bin dann auf diese Aufgabe hier gestoßen:

„Der gelbe Lichtstrahl einer Natriumdampflampe [Anmerkung: Daher eine Lampe, die nur die Emissionsspektrallinien des Natriums als Wellenlängen hat?] läuft durch eine Brennerflamme und trifft auf einen weißen Schirm. Welche Beobachtungen kann man machen, wenn in der Brennerflamme eine Natriumverbindung erhitzt wird?“

Mein erster Gedanke war: Die Spektrallinien verstärken sich, denn schließlich emittiert das Natrium in der Flamme ebenfalls dieselben Wellenlängen wie die Natriumdampflampe.

Als ich dann in der Lösung nachschaute, wunderte ich mich zuerst:
„Der Lichtfleck auf dem Schirm verdunkelt sich. Die in der Brennerflamme gebildeten Natriumatome absorbieren Licht der Wellenlänge, das von den Natriumatomen der Lampe emittiert wird.“
So kam ich auf die Theorie, die ich in „Frage 2.“ zur Diskussion stelle. Kann es sein, dass die Natriumatome bei der Absorption nicht so stark erhitzt werden, sodass sie kein Licht emittieren können.

Zur Nebelkammer:

Gut - jetzt hätte ich noch eine Frage zur Nebelkammer:
Die Übersättigung der Luft im Gasgemisch geschieht doch über eine Abkühlung durch plötzliche Volumenvergrößerung? Nach der Formel
p1*V1/T1 = p2*V2/T2 führt aber eine Volumenvergrößerung zu einer Erhitzung des Gasgemisches (bei gleichbleibenden Druck). Ich kann mir überhaupt nicht erklären wie es zu einer Abkühlung durch Volumenvergrößerung kommen kann (außer der Druck würde sich zeitgleich noch extrem verringern, aber wohin wird die Wärme dann abgegeben?)

So - Bereits jetzt vielen Dank für die Beantwortung meiner, doch zahlreichen, Fragen!
Hybridorbital ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 18.04.2006, 12:26   #2   Druckbare Version zeigen
Edgar Männlich
Mitglied
Beiträge: 4.044
AW: Spektroskopie und Nebelkammer

Bei der Absorptions-Spektrometrie wird der Metalldampf mit genau dem Licht bestrahlt das sie auch aussendet! Dazu verwendet man Hohlkathodenlampen die mit Elektroden bestückt sind in denen das gesuchte Element enthalten ist.
Dieser starke Lichtstrahl hat genau die Energie die das unangeregte Atom gern aufnehmen würde, er wird also gut absorbiert.
Natürlich strahlt das nun angeregte Atom genau dasselbe Licht bald wieder ab, aber:
Die Abstrahlung erfolgt in alle Richtungen, das bedeutet: In Richtung des ursprünglichen Strahls findet man eine deutliche Abschwächung. Einfacher: Das Licht wird gestreut!

Das Erhitzen hat bei der Absorption nur den Zweck das Metall zu verdampfen. Dass es dadurch auch selbst emittiert ist eigentlich unerwünscht und bewirkt u. a. dass Absorption und Konzentration in einem nichtlinearen Verhältnis stehen - unangenehm für den Analytiker der deshalb nur in engen Konzentrationsbereichen quantitativ messen kann.
Edgar ist offline   Mit Zitat antworten
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Alt 18.04.2006, 12:33   #3   Druckbare Version zeigen
Hybridorbital Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 16
AW: Spektroskopie und Nebelkammer

Super - Danke für die schnelle Antwort! So wie ich es jetzt verstanden habe, ist die Emission bei der Absorptionsspektroskopie eher ein unerwünschter Nebeneffekt. Das die Emission in unterschiedliche Richtungen geschieht ist auch logisch, daraus folgt dann direkt die Abschwächung des eigentlichen Lichtstrahles.

Jetzt muss nur noch meine Frage zur Nebelkammer beantwortet werden!
Hybridorbital ist offline   Mit Zitat antworten
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