Absorptionsmessung
Nachweis organischer Verbindungen in der Wasseranalyse
Die Absorption von Licht korreliert mit der Energie eines Photons, das von den Elektronen des Stoffatoms aufgenommen wird. Die elektromagnetische Energie wird in innere Energie des absorbierenden Stoffes umgewandelt. Die Absorption einer Substanz quantifiziert, wie viel des einfallenden Lichts von ihr aufgenommen wird (statt reflektiert oder gebrochen zu werden). Präzise Messungen der Absorption bei vielen Wellenlängen ermöglichen die Identifikation einer Substanz mittels Absorptionsspektroskopie, bei der eine Probe von einer Seite beleuchtet wird und die Intensität des Lichts, das aus der Probe in alle Richtungen austritt, gemessen wird (siehe Abb. 1). Einige Beispiele für Absorption sind die Ultraviolett-Visible (UV-Vis) Spektroskopie oder die Infrarot (IR) Spektroskopie.
Abb. 1. Konzept der Absorptionsspektroskopie mit Weißlicht und optischen Komponenten, um Licht einer bestimmten Wellenlänge herauszufiltern, das mit Molekülen in der Lösung interagiert. Die Absorption bei dieser spezifischen Wellenlänge durch die Moleküle in der Lösung wird als Abnahme der Lichtintensität detektiert (Spektralphotometer-Quelle: http://chemwiki.ucdavis.edu/).
Absorption ist die Menge an Licht, die eine Substanz aufnimmt und nicht durchlässt. Spektralphotometer messen tatsächlich die Transmission, also die Menge an Licht, die eine Probe durchdringt, aber dies wird in Absorption umgerechnet, indem die Lichtleistung der Lampe mit dem durch die Probe hindurchgetretenen Licht verglichen wird. Die Lichtquellen, die für die Absorptionsspektroskopie verwendet werden können, hängen stark von der verwendeten Substanz ab, um ein bestimmtes Molekül zu markieren, und können das gesamte elektromagnetische Lichtspektrum abdecken.
Industrielle Anwendungen, die das UV-Spektrum für den Proteinnachweis abdecken, sind mit der Lebensmittelanalyse verbunden (zum Beispiel die Charakterisierung der Einstufung von Olivenöl als natives Olivenöl extra, natives Olivenöl usw., wie es durch europäische Vorschriften festgelegt ist) oder der Qualitätskontrolle in der Pharmaindustrie. Darüber hinaus umfassen industrielle Anwendungen der Absorptionsspektrophotometrie die Charakterisierung der Wasserreinheit oder Abwasseranalyse sowie die Bestimmung spezifischer organischer Moleküle wie Nitrat, Nitrit oder Phosphor. Diese letzte Anwendung ist besonders interessant bei Verwendung des sichtbaren Lichtspektrums (Vis).
Biologische Anwendungen umfassen auch die Messung der Lichtstreuung bei 600 nm, um die Wachstumsrate einer kultivierten Bakterienpopulation zu überwachen und die Spitzenkonzentration zu identifizieren.
Vis-Absorptionsspektrophotometrie mit monochromatischen Lichtquellen, wie Hochleistungs-LEDs, wird im LEDSpec-Spektralphotometer von WPI als 2- oder 4-Kanal-System mit bis zu sieben Wellenlängen eingesetzt. Das LEDSpec bietet hochsensitive und stabile Absorptionsmessungen mit rauscharmen Eigenschaften für eine spezifische Wellenlänge. Zudem liefern Hochleistungs-LEDs eine stabile Lichtquelle, benötigen keine Aufwärmzeit, sind kostengünstig und haben eine lange Lebensdauer.
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