Emissionsspektroskopie

Verbindungen bestimmter Metalle, die in Flammen verdampft werden, erzeugen spezifische Farben. Wissenschaftler des 19. Jahrhunderts, wie der deutsche Chemiker Robert Wilhelm Bunsen, zeigten, dass die optischen Spektren dieser gefärbten Flammen Linien oder Bänder bei Wellenlängen enthalten, die charakteristisch für die spezifischen Elemente sind. Die Quantenmechanik konnte beweisen, dass diese Linien und Bänder aus Elektronenübergängen in spezifischen Atomen oder Molekülen herrühren.

Die optische Emissionsspektroskopie ist die praktische Nutzung dieser Erkenntnisse. In der Grundform des Verfahrens wird eine Probenlösung als feiner Spray in die Flamme gegeben. Die Intensitäten der charakteristischen Spektrallinien der Elemente werden mit einem Filterspektrometer oder einem einfachen Monochromator mit elektronischer Detektion und Auslesung gemessen.

Messtheorie

Die moderne optische Emissionsspektrometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma (ICP-OES) basiert auf den gleichen Prinzipien und dient der Mengenbestimmung einer breiten Palette von Elementen: Es werden Lösungen mit den ausgewählten Proben und ein Satz Kalibrierlösungen vorbereitet, die bekannte Konzentrationen der zu analysierenden Elemente enthalten. Die Probenlösung und die Kalibrierlösungen werden in das Plasma gesprüht und die Intensitäten der entsprechenden Emissionslinien werden aufgezeichnet. Für jedes Element werden anhand der Kalibrierlösungen Kurven mit den Emissionsintensitäten erstellt. Anhand dieser Kurven erfolgt die Bestimmung der Konzentrationen der Elemente in den Probenlösungen.  

Nutzen
  • Hohe Präzision
  • Hohe Geschwindigkeit
  • Hohe Empfindlichkeit und Richtigkeit
  • Frei von chemischen Interferenzen  
Anwendungsbeispiele

Für ernährungsbezogene, toxikologische und umweltbezogene Aspekte der menschlichen Gesundheit spielt eine große Zahl von Elementen in biologischen Stoffen eine wichtige Rolle. Anwendungen für ICP-OES sind:

  • Nachweis von Spurenelementen und toxischen Elementen in landwirtschaftlichen Proben wie Erdreich, Pflanzengewebe, Tierfutter oder Düngemitteln.
  • Analyse von Proben in Agrarwirtschaft, Medizin, Biologie, Geologie, Umwelt, Lebensmitteln und Getränken, Metallurgie, biologischen Stoffen und Wasser
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