Absorptionsspektroskopie

Absorptionsspektroskopie ist ein analytisches Verfahren, das die Absorption von Licht durch Proben nutzt, um chemische Verbindungen zu identifizieren und zu quantifizieren. Wenn Licht einer Probe durchdringt, werden bestimmte Wellenlängen absorbiert, abhängig von elektronischen oder vibrationalen Übergängen der Moleküle. Die gemessene Absorption hängt von der Konzentration der absorbierenden Spezies ab und liefert so quantitative Informationen.

Prinzip: Das Beer'sche Gesetz (auch Beer-Lambert-Gesetz) beschreibt die Proportionalität von Absorption A zur Konzentration c: A = ε l c, wobei ε der molare Absorptionskoeffizient, l die Probendicke (Pfadlänge) und A die Transmissions- oder Absorptionsgröße ist. Üblich ist A = -log10(T), T = I/I0. Die Beziehung gilt im lineareren Bereich bei klarem Probenmaterial ohne Streuung oder Mehrfachabsorption.

Instrumente: Ein Spektrophotometer besteht aus einer Lichtquelle, einem Monochromator zur Einstellung einer bestimmten Wellenlänge, einer Probenhaltereinheit (Cuvette) und einem Detektor. Doppelstrahlgeräte verwenden Referenzstrahlen. Typische Messungen erfolgen im UV–sichtbaren Bereich (etwa 200–800 nm); für IR-Absorption werden andere Quellen und Detektoren genutzt.

Anwendungen: Vielfach dient Absorptionsspektroskopie der quantitativen Bestimmung von Substanzen in Lösungen, der Überwachung chemischer Reaktionen, Qualitätskontrollen in Pharmazie und Umweltanalytik, sowie der Charakterisierung von Molekülstrukturen durch charakteristische Absorptionsmuster.

Limitationen: Die Linearität des Beer'schen Gesetzes ist in der Regel nur bei bestimmten Konzentrationen zuverlässig. Matrixeffekte, Lösungsmittelabsorption, Interferenzen durch Nebenabsorber und Streulicht beeinträchtigen Messungen. Die Methode erfordert oft klare Chromophore oder Hilfschemikalien zur Verstärkung der Signale.

Varianten und Verwandte Methoden: UV-Vis-Absorption ist die am häufigsten verwendete Form, während IR-Spektroskopie vor allem für funktionelle Gruppen eingesetzt wird. Die Atomabsorptionsspektroskopie dient der Bestimmung von Metallen. Kombiniert man Absorptionsspektroskopie mit Trennmethoden, erhält man leistungsfähige analytische Werkzeuge.