1 Aufgaben 1. Übung zur Vorlesung 'Strukturanalytik' 1. Im ...

Aufgaben 1. Übung zur Vorlesung 'Strukturanalytik'
1. Im Natriumspektrum werden Photonen durch elektronische Übergänge emittiert. Die
Wellenlängen liegen bei 818,3 nm, 589,6 nm und 1140,4 nm. Berechnen Sie die Frequenz
und die Wellenzahl des ausgesendeten Lichts. Welche Energie (in eV) besitzen die
ausgesendeten Photonen?
2. Die Breite spektroskopischer Linien und Banden hat ihre Ursache in fundamentalen
quantenphysikalischen Gesetzmäßigkeiten.
a) Berechnen Sie daraus die Linienbreite einer elektronischen Anregung (Lebensdauer
τ = 10 -­‐8 s) und einer Molekülschwingung (Lebensdauer τ = 10 -­‐10 s). Geben Sie die
Linienbreite in Einheiten der Wellenlänge und der Wellenzahl an.
Hinweis: Nutzen Sie die Heisenbergsche Unschärferelation!
b) Aus welchen Gründen werden diese theoretischen Linienbreiten jedoch nicht
beobachtet? Erläutern Sie kurz die Ursache!
3. Welche Information gibt das Termsymbol 3 F4 für den elektronischen Zustand eines
Atoms?
4. Welche der folgenden 3 Übergänge sind in einem normalen elektronischen
Emissionsspektrums eines Atoms erlaubt: (a) 5d ⟶ 2s, (b) 5p ⟶ 3s, (c) 6p ⟶ 4f?
5. Die Abbildung zeigt ausgewählte elektronische Übergänge des Natriumatoms. Warum
finden Sie keine Linien für die Übergänge 5d ⟶ 3s sowie 5d ⟶ 5s? Ist der Übergang
6p ⟶ 5p und 6p ⟶ 5s erlaubt? Schätzen Sie die Wellenlänge des ausgesendeten Lichts
für die erlaubten Übergänge!
Zusatz: Suchbild -­‐ finden Sie einen Fehler in der Diagrammdarstellung!
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6. In der Refraktometrie wird oft das Prinzip der Totalreflexion für die Bestimmung des
Brechungsindex benutzt. Stellen Sie sich vor, dass das einfallende Licht an der relevanten
optischen Grenzfläche des Refraktometers einen Einfallswinkel von 65° besitzt. Die
Glasoptik (z.B. Prisma) für den Strahlengang besitzt einen Brechungsindex von n=1,52.
Bei welchem Brechungsindex der zu untersuchenden Flüssigkeit im angrenzenden
Volumen tritt Totalreflexion auf?
7. Bei der Analyse einer Probe mittels AAS wird eine Intensitätsabschwächung der Linie um
20% ermittelt. Die Länge der Küvette beträgt dabei 5 cm. Der dekadische molare
Extinktionskoeffizient bei dieser Wellenlänge beträgt 10 7 mol -­‐1 cm -­‐1 . Bestimmen Sie mit
Hilfe des Lambert-­‐Beerschen Gesetzes die Konzentration des nachzuweisenden Analyts
in der zu untersuchenden Lösung. Gehen Sie davon aus, dass 10 µl Lösung für die
Untersuchung quantitativ im Detektionsvolumen atomisiert wurden.
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