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Spektroskopie
Auf dieser Seite finden Sie Informationen rund um das Thema Spektroskopie. Die Spektroskopie bezeichnet eine Gruppe von Methoden, die das Energiespektrum einer Probe untersuchen, indem Strahlung nach der Höhe ihrer Energie zerlegt wird. Die Geräte, welche der visuellen Betrachtung optischer Spektren dienen heißen Spektroskope. Außerdem gibt es Geräte, die ebenfalls die Spektren aufzeichnen. Dies sind die Spektrometer. Letztere arbeiten außerdem in den verschiedensten anderen Bereichen des elektromagnetischen Spektrums, sowie mit der Messung, und Aufzeichnung von Teilchen wie Elektronen oder Ionen.
Den Grundstein für die Spektroskopie legte Joseph von Fraunhofer, der das Spektroskop erfand. Er war ebenfalls derjenige, der 1814 die nach ihm benannten fraunhoferschen Linien im Sonnenspektrum entdeckte. Im selben Jahr entwickelte er das erste Spektroskop, welches die weitere Entwicklung der Spektroskopie stark beeinflusste. Die oben genannten fraunhoferschen Linien sind eigentlich dunkele Linien im Spektrum der Sonne. Fraunhofer war jedoch nicht in der Lage, den Ursprung dieser Linien zu erklären. Diese Untersuchung diente als Grundlage für die Untersuchungen von Robert Bunsen und Gustav Kirchhoff, die 45 Jahre später entdeckten, dass verschiedene chemische Elemente die Flamme eines Gasbrenners veränderten. Durch dieses Verfahren wird das Augenmerk auf die Zusammensetzung der Probe gelegt. Erfolgen dabei quantitative Messungen, wie z.B. Konzentrationen, spricht man in der Spektroskopie von Spektrometrie. Die Spektroskopie lieferte entscheidende Impulse für die Entwicklung der Quantenmechanik und gibt weiterhin Hinweise auf die chemische Struktur von unbekannten Substanzen. Die Präzision mit welcher Spektrallinien gemessen werden können, erlaubt die Bestimmung von Naturkonstanten, außerdem besteht die Möglichkeit Behauptungen über Naturgesetze auf ihre Richtigkeit zu überprüfen. Zusätzlich dazu kann durch Spektroskopie die Definition der Basiseinheiten Meter und Sekunde überprüft werden.
Als klassische Spektroskopie wird die Spektroskopie bezeichnet, die Lichtemission bzw. -absorption von Molekülen und Atomen mit Hilfe von Gitter- und Prismenspektrometern bezeichnet. Diese Untersuchung ist das älteste Verfahren der Spektroskopie und wird aus diesem Grund als klassische Spektroskopie bezeichnet. Diese klassische Spektroskopie und die Entwicklung von hochauflösenden Gitter- und Prismenspektrometern ermöglichte erst grundlegende Untersuchungen über den Aufbau eines Atoms.
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Kernresonanzspektroskopie
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Elektronenspinresonanz |
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Mikrowellenspektroskopie |
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mm-Wellen-Spektroskopie |
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Schwingungsspektroskopie
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UV/VIS-Spektroskopie
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Röntgenspektroskopie
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Gammaspektroskopie
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Bei der Spektroskopie unterscheidet man zwischen verschiedenen Arten der Spektroskopie. Im Folgenden sind die wichtigsten erwähnt und erläutert. Vorab muss jedoch gesagt werden, dass man allgemein gesprochen zwischen der Atomspektroskopie und der Molekülspektroskopie unterscheidet.
Verschiedene Arten der Spektroskopie:
• Kernresonanzspektroskopie
• Elektronenspinresonanz
• Mikrowellenspektroskopie
• Submillimeterwellenspektroskopie
• Schwingungsspektroskopie
• UV/VIS-Spektroskopie
• Röntgenspektroskopie
• Gammaspektroskopie
Kernresonanzspektroskopie: Die Kernresonanzspektroskopie dient der Untersuchung der Änderung des Kernspinzustandes. Hierbei wird die Umgebung der einzelnen Atome und deren Wechselwirkungen mit den benachbarten Atomen untersucht. Hieraus resultiert, dass man Informationen über die Struktur und der Dynamik der Moleküle, sowie deren Konzentrationsbestimmungen erhält.
Elektronenspinresonanz (ESR): Bei der Elektronenspinresonanz wird die resonante Mikrowellenabsorption einer Probe innerhalb eines externen Magnetfeldes gemessen. Der Vorteil hieran ist, dass man wunderbar solche Proben untersuchen kann, die über permanent ungepaarte Elektronen verfügen. Allgemeingesprochen kann man sagen, dass man bei dieser Form der Spektroskopie die Änderung des Elektronenspinzustandes misst.
Mikrowellenspektroskopie:
Die Mikrowellenspektroskopie dient dazu, die Änderung des Rotationszustandes zu untersuchen. Die Mikrowellenspektroskopie wird hauptsächlich zur Erforschung von Moleküleigenschaften, die über andere Methoden gar nicht oder nur schwer zu erlangen sind. Diese Form der Spektroskopie wird meistens in der Physikalischen Chemie eingesetzt.
Submillimeterwellenspektroskopie:
Bei dieser Form der Spektroskopie untersucht man die Wechselwirkung von Materie mit elektromagnetischen Wellen im Terahertzbereich, die so genannte Tetrahertzstrahlung.
Schwingungsspektroskopie: Bei der Schwingungsspektroskopie werden die Eigenschwingungen verschiedener Moleküle betrachtet. Daher gilt diese Form der Spektroskopie als ein Teilbereich der Molekülspektroskopie gesehen werden.
UV/VIS-Spektroskopie:
Die UV/Vis-Spektroskopie ist eine Form der Spektroskopie, die elektromagnetische Wellen des ultravioletten und des sichtbaren Lichts nutzt. Hierbei wird die Änderung des Zustandes der äußeren Elektronen betrachtet.
Röntgenspektroskopie:
Die Röntgenspektroskopie ist lediglich eine Form der Spektroskopie, um die Änderung des Zustandes der Rumpfelektronen zu betrachten. Alle anderen Verfahren liegt hierbei der Gebrauch von Röntgenstrahlen zugrunde.
Gammaspektroskopie:
Bei der Gammaspektroskopie werden Änderungen des Kernzustandes betrachtet. Es lässt sich allgemein sagen, dass diese Form der Spektroskopie Aufschluss über das Spektrum der Gammastrahlung von einer bestimmten radioaktiven Strahlungsquelle gibt.
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