Emissionsspektroskopie
"Die Emissionsspektroskopie ist eine spektroskopische Technik, bei der die Wellenlänge des Photons untersucht wird, wenn es von Atomen oder Molekülen beim Übergang des angeregten Zustands in einen Zustand niedrigerer Energie emittiert wird."
Die Emissionsspektroskopie ist daher eine wichtige zu untersuchende Technik. Bevor wir uns jedoch mit diesem Thema befassen, müssen wir einige der grundlegenden Konzepte kurz kennen, wie z Spektroskopie, Spektroskop oder Spektrometer, Wellenlängen von Photonen, Atomspektroskopie-Emissionslinie und Emissionsspektrenusw. Dann dieses Thema, "Emissionsspektroskopie" wird interessant und leicht zu verstehen sein.
Die Emissionsspektroskopie wird im Volksmund als optische Emissionsspektroskopie bezeichnet, da das, was emittiert wird, leicht ist.
Was ist "Spektroskopie" und "Spektrometrie"?
Spektroskopie:
„Spektroskopie die Untersuchung von Wechselwirkungen zwischen Materien mit verschiedenen Arten elektromagnetischer Strahlung; ”
Normalerweise wird es für verschiedene Messungen und quantitative Analysen verwendet. Der Begriff "Spektrometrie" wird verwendet.
Was ist ein Spektroskop oder ein Spektrometer?
Ein Spektrometer oder ein Spektroskop ist ein Instrument, mit dem die Lichtkomponenten mit unterschiedlichen Wellenlängen getrennt werden.
Grundprinzip der spektroskopischen Technik:
Das Grundprinzip aller spektroskopischen Techniken besteht darin, einen Strahl elektromagnetischer Strahlung auf eine Probe zu analysieren und zu beobachten, wie er auf einen solchen Reiz reagiert.
Spektroskopietypen
Atomspektroskopietechniken sind wie folgt:
- AAS-Atomabsorptionsspektroskopie
- AFS-Atomfluoreszenzspektroskopie
- AES-Atomemissionsspektroskopie
- RFA-Röntgenfluoreszenz
- MS-Massenspektroskopie
Bei den meisten dieser Verfahren (dh AAS, AFS und AES) treten die Phänomene der Wechselwirkungen zwischen ultraviolettes Licht und das Valenzelektron freier Gasatome ausgenutzt. Bei der Röntgenfluoreszenz kollidieren die hochenergetischen geladenen Teilchen mit Elektronen innerhalb der Schale eines Atoms und initiieren die anschließende Photonenemission während der Übergänge. Für die anorganische Massenspektroskopie werden üblicherweise ionisierte Analyseatome im angelegten Magnetfeld gemäß (m/z) Masse-zu-Ladung-Verhältnis herausgelöst und für weitere Untersuchungen unter Verwendung dieses Grundphänomens verwendet.
Was ist mit Atomemission gemeint?
Wie wir wissen, ist die Emission die Erzeugung und Abgabe von etwas, insbesondere von Gas oder Strahlung. Das Spektrum ist das Unterscheidungsmerkmal der Materie oder des emittierenden Elements oder der emittierenden Substanz und die Art der Anregung, der sie ausgesetzt ist, um das Absorptionsspektrum zu vergleichen. Die Atomemission kann zur Analyse eines freien gasförmigen Atoms verwendet werden. Dies ist die gebräuchlichste Methode für Plasma, Lichtbogen und Flammen, von denen jede für eine Lösung oder flüssige Proben nützlich ist - das Energieaggregat fungiert bei dieser Methode als Anregungsquelle.
Atomspektroskopie:
„Die Atomspektroskopie hängt mit der Absorption und Emission elektromagnetischer Strahlung durch Atome zusammen. Da einzigartige Elemente charakteristische (Signatur-) Spektren aufweisen, wird zur Bestimmung der Elementzusammensetzungen die Atomspektroskopie, insbesondere das elektromagnetische Spektrum oder das Massenspektrum, angewendet. “
Warum ist Atomspektroskopie wichtig?
Die Spektroskopie spielt eine wesentliche Rolle bei verschiedenen Analysemethoden, die Informationen über Elementkonzentrationen und Isotopenverhältnisse liefern.
- Es wird zur Analyse von Protonen oder Röntgenphotonen oder partikelinduzierter Röntgenemission in der Röntgenfluoreszenz und der energiedispersiven Röntgenspektroskopie verwendet. Die Atomspektroskopie ist daher eine wichtige Technik in der Fluoreszenzspektroskopie, bei der die Wechselwirkung mit elektromagnetischer Strahlung ausgenutzt wird.
Atomspektrum:
Das Atomspektrum ist der Bereich charakteristischer Frequenzen elektromagnetischer Strahlung, die von einem Atom absorbiert und emittiert werden. Das Atomspektrum bietet einen visuellen Überblick über diese Elektronenbahnen um ein Atom.
Ein Elektron kann wie folgt von einem festen Orbital zum folgenden springen:
- Das Elektron sollte ein Photon einer bestimmten Frequenz absorbieren; Wenn ein Elektron hineinspringt, hat es eine höhere Energie.
- Wenn es zu einer niedrigeren Energie springt, muss es ein Photon einer bestimmten Frequenz emittieren.
- Das Emissionsspektrum jedes chemischen Elements ist maßgeblich für die Farbe der Dinge verantwortlich und einzigartig. Atomspektren können analysiert werden, um die Zusammensetzung von Objekten herauszufinden.
- Die Erklärung dieses Phänomens ist entscheidend für den Fortschritt der Quantenmechanik.
Atomemissionsspektroskopie
„Atomemissionsspektroskopie (AES) ist eine Analysetechnik, die das verwendet Lichtintensität von Plasma, Lichtbogen, Funken und Flamme bei einer bestimmten Wellenlänge emittiert, um die Menge eines Elements in einer Probe zu bestimmen. “
Die Atomspektroskopie enthält viele analytische Methoden zur Berechnung der Elementzusammensetzung (flüssig, gasförmig oder fest) durch Erfassung der elektromagnetischen Emissionsspektren, der Emissionsintensität oder des Massenspektrums dieser Probe. Es konnten auch Elementkonzentrationen von einer Million (ppm) oder einer Milliarde Komponenten (ppb) dieser Probe entdeckt werden, so dass sie für die Vakuumanalyse verwendet werden konnten. Es gibt verschiedene Arten von Massenspektroskopie-, Spektroskopie-, Emissions-, Absorptions- und Fluoreszenztechniken. Da jede ihre Stärken und Grenzen hat, erfordert die Bestimmung einer geeigneten Technik ein grundlegendes Verständnis jeder Methode. Dieses Thema soll jedoch nur die Emissionsspektroskopiemethoden anbieten.
Es ist ein chemisches Analysesystem, das die Intensität des Lichts, die Emissionsintensität, die von einer heißen Gasflamme, einem Lichtbogen, einem Plasma oder einer Entladung bei einer bestimmten Wellenlänge erzeugt wird, verwendet, um die Anzahl einer Komponente in einer Probe zu bestimmen. Während das emittierte Lichtniveau proportional zur Anzahl der Atome dieser Komponente ist, liefert die Wellenlänge der Spektrallinie im Emissionsspektrum die Identität dieser Komponente. Verschiedene Verfahren können die Probe anregen.
Verfahren zur Erzeugung des Emissionsspektrums und des Absorptionsspektrums
Was sind Emissionsspektren oder Emissionsspektren?
"Das Emissionsspektrum eines Elements oder einer chemischen Verbindung besteht darin, dass der Frequenzbereich der elektromagnetischen Strahlung, die aufgrund eines Atoms oder Moleküls emittiert wird, springt oder von einem Zustand höherer Energie in einen Zustand niedrigerer Energie übergeht."
Die Emissionslinie oder Spektrallinie ist in einem ansonsten kontinuierlichen oder gleichmäßigen Spektrum entweder hell oder dunkel, was zu einer Emission oder Absorption von Licht in einem engen Frequenzbereich im Vergleich zu den Standardelementfrequenzen führt. Diese Emissionsspektrallinien werden verwendet, um Atome und Moleküle durch Vergleich mit den Standardelementfrequenzen zu erkennen.
Probe von Emissionsspektren:
Das Emissionsspektrum von Eisen (Fe).
Bildnachweis:
Nilda, Public Domain, über Wikimedia Commons
Art der Atomemissionsspektroskopie:
- · Induktiv gekoppeltes Plasma atomar Atomemissionsspektroskopie.
- · Funken oder Lichtbogen atomar Atomemissionsspektroskopie.
- · Flammenbasiertes Atom Atomemissionsspektroskopie.
Induktiv gekoppeltes Plasma Atomemissionsspektroskopie:
Die Atomemissionsspektroskopietechnik mit induktiv gekoppeltem Plasma (ICP-AES) verwendet ein induktiv gekoppeltes Plasma, um angeregte Atome und Ionen zu erzeugen, die elektromagnetische Strahlung bei verschiedenen charakteristischen Wellenlängen einer bestimmten Komponente emittieren. Die Vorteile der spektroskopischen Technik der induktiv gekoppelten Plasma-Atomemission liegen in der Einschränkung der Mehrelementfähigkeit, der geringen chemischen Interferenz und eines stabilen und reproduzierbaren Signals.
Nachteile sind spektrale Interferenzen (viele Emissionslinien), Preis und Betriebskosten sowie die Tatsache, dass Proben normalerweise ein flüssiges Mittel aufrechterhalten müssen.
Die Atomemissionsspektroskopietechnik ist ein chemisches Untersuchungsschema, das die Intensität des Lichts verwendet, das von einer heißen Gasflamme, einem Lichtbogen, einem Plasma oder einer Entladung bei einer bestimmten Wellenlänge erzeugt wird, um die Anzahl einer Substanz oder Komponente zu bestimmen. Während das Niveau des emittierten Lichts proportional zur Anzahl der Atome dieser Komponente ist, liefert die Wellenlänge der Spektrallinie im Emissionsspektrum die Identität dieser Komponente. Verschiedene Verfahren können die Probe anregen.
Funken- oder Lichtbogenatomemissionsspektroskopie:
"Eine Art der Atomemissionsspektrometrie, bei der die Probe durch einen Lichtbogen oder Funken zwischen zwei Elektroden angeregt wird."
Funken- oder Lichtbogenatomemissionsspektroskopie kann zur Bewertung von Metallkomponenten in festen Proben verwendet werden. Bei nicht leitenden Materialien ist die Probe die Mischung mit Graphitpulver, um sie wahrnehmbar zu machen. Bei herkömmlichen Lichtbogenspektroskopieverfahren wurde eine Schallprobe im Allgemeinen gemahlen und durch Auswertungsverarbeitung zerstört. Die angeregten Atome emittieren Licht mit charakteristischen Wellenlängen, die mit einem Monochromator dispergiert und detektiert werden können.
In einem früheren Alter wurde die Lichtbogen- oder Funken-Technik nicht ausreichend kontrolliert; Die Bewertung für diese Komponenten in der Stichprobe war nur qualitativ. Moderne Funkenressourcen mit Abflusskontrolle sind jedoch hochqualitativ geworden. Sowohl die qualitative als auch die quantitative Funkenbewertung werden üblicherweise zur Herstellung des Qualitätsmanagements aus Gießerei- und Metallgusszentren verwendet.
Flammenatomemissionsspektroskopie:
Eine Probe der Substanz wird gemischt oder (unter Verwendung einer kleinen Platinschleife oder eines speziellen Drahtes) in die Flamme des Gases oder der gesprühten Lösung oder direkt in die Flamme oder das Feuer gebracht. Die Flamme verdampft das Probenlösungsmittel durch die vorhandene Wärme, die erzeugt wird, und bricht intramolekulare Bindungen auf, um freie Atome zu erzeugen. Diese Energie wird das Atom, insbesondere Elektronen, zu angeregten elektronischen Zuständen anregen, die Licht emittieren, wenn sie in den elektronischen Grundzustand zurückspringen. Jedes Element emittiert Licht bzw Photon bei einer vordefinierten charakteristischen Wellenlänge, das mit einem Prismen- oder Gitterapparat dispergiert und schließlich im Spektrometer beobachtet wird.
Die häufige Verwendung dieser Emissionsmessung mit Flammen und Funken ist für Alkalimetalle standardisiert, um pharmazeutische Analysen zu erhalten.
Was ist der Unterschied zwischen Atomabsorptionsspektroskopie (AAS) und Atomemissionsspektroskopie (AES)?
- Die Atomabsorptionsspektroskopie (AAS) und die Atomemissionsspektroskopie (AES) sind spektralanalytische Verfahren zur quantitativen Analyse von Verbindungskomponenten unter Verwendung der Absorption von optischer Strahlung (Licht), die frei von Elektronen aus dem gasförmigen Zustand ist.
- In der AAS-Atomabsorptionsspektroskopie wird das Absorptionsniveau aufgelistet, wenn monochromatisches Licht über die Substanz beschossen wird, dass die Elektronen Energie absorbieren. Bei der Atomemissionsspektroskopie (AES) absorbiert die Probe, die in der Flamme zerstäubt wird, die Energie der Elektronen und wird angeregt.
- Die Informationen über Anregungs- und Emissionsspektren (oder Anregungsspektren und Emissionsintensitätsabfall) und das Energieniveau ermöglichen den Zugriff auf Informationen über die Verteilungen sowohl im Grund- als auch im angeregten Zustand.
- Die Verwendung unterschiedlicher Lichtquellen und Anregungsquellen ist methodenspezifisch.
Anwendung der Emissionsspektroskopie:
- Ein laborbasierter Hartröntgenmonochromator wird für hochauflösende Anwendungen unter Verwendung der Röntgenemissionsspektroskopie verwendet.
- Eine Standardanwendung sind auch Messungen der Kantenstruktur in der Nähe, wenn die Atome zum Bodenstadium zerfallen und die Röntgenabsorption ausnutzen. Die emittierte Strahlung passiert normalerweise den Monochromator, der zur Isolierung der spezifischen charakteristischen Wellenlänge für diese spezifische Analyse verwendet wird.
- Die Emissionsspektroskopie in der AES- oder Atomemissionsspektroskopie nutzt im Allgemeinen die quantifizierbare optische Emissionsmessung ab angeregten Atomen, um die Konzentration und ihre Emissionsspektren zu bestimmen. Zusätzliche Besonderheiten bezüglich der elektronischen und geometrischen Struktur von Übergangsmetallen könnten ebenfalls untersucht und analysiert werden.
- Spektroskopische Messungen basierend auf Emissionsspektrum und nichtlinearer Röntgenspektroskopie werden verwendet, um eine andere Art von Übergang zu analysieren, wie z. B. Metallverbindungen in der anorganischen Chemie, Charakterisierung der Katalyse und materialwissenschaftliche Anwendung.
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Ich bin Subrata, Ph.D. in Ingenieurwissenschaften, insbesondere mit Interesse an Bereichen der Nuklear- und Energiewissenschaft. Ich verfüge über Erfahrungen in mehreren Bereichen, angefangen beim Servicetechniker für elektronische Antriebe und Mikrocontroller bis hin zu spezialisierten Forschungs- und Entwicklungsarbeiten. Ich habe an verschiedenen Projekten gearbeitet, darunter Kernspaltung, Fusion zu Solarphotovoltaik, Heizungsdesign und anderen Projekten. Ich interessiere mich sehr für die Bereiche Wissenschaft, Energie, Elektronik und Instrumentierung sowie industrielle Automatisierung, vor allem wegen der Vielzahl an spannenden Problemen, die diesem Bereich eigen sind und die sich jeden Tag mit der industriellen Nachfrage ändern. Unser Ziel ist es, diese unkonventionellen, komplexen Wissenschaftsthemen auf einfache und verständliche Weise auf den Punkt zu bringen.