Labortechnik Zusammenfassung 2. Teilprüfung PDF

# Labortechnik Zusammenfassung 2. Teilprüfung ## Messtechniken ### Messen - Eine Messung ist das Ausführen von geplanten Tätigkeiten zu einer quantitativen Aussage über eine Messgröße durch Vergleich mit einer Einheit. Dabei ist die Messgröße jene physikalische Größe, der die Messung gilt. ### Sp...

# Labortechnik Zusammenfassung 2. Teilprüfung ## Messtechniken ### Messen - Eine Messung ist das Ausführen von geplanten Tätigkeiten zu einer quantitativen Aussage über eine Messgröße durch Vergleich mit einer Einheit. Dabei ist die Messgröße jene physikalische Größe, der die Messung gilt. ### Spektrometrie - metrie = messen - Wechsel zwischen Materie und elektromagnetischer Strahlung (= Licht) - Elektronen werden angeregt - **Molekülspektrometrie:** Wechselwirkung zwischen Molekülen und Licht - **Atomspektrometrie:** Wechselwirkung zwischen Atomen und Licht - **Massenspektrometrie:** KEINE spektroskopische Methode, weil bei einem Gemisch, welches gemessen werden soll (Teilchen sollen gefunden werden), die Masse und Ladung eines Teilchens in ein Verhältnis gesetzt werden → unterschiedliche Massen mit spezifischem Spektrum ### Verschiedene Molekülspektrometrien - **Absorpionsspektrometrie / Fotometrie** - **Reflexionsfotometrie / Reflektometrie** - **Lumineszenz Spektrometrie / Fluorometrie** - **Nephelometrie** - **Turbidimetrie** - **Kernresonanzspektroskopie / NM** ### Prinzip und Grundlagen der Fotometrie - Messung elektromagnetischer Strahlung (Licht) - Licht setzt sich aus einem elektrischen (senkrechte Ausbreitung) Anteil zusammen, der sich in einem magnetischen Feld ausbreitet - **Wellenlänge:** oszillierende Schwingung, d.h. Punkte Schwingen in derselben Phase; der Abstand zwischen zwei gleichschwingenden Punkten = Wellenlänge/ Frequenz (lamda, Einheit: nm) - Je kleiner die Wellenlänge, umso energiereicher ist die Spannung - **"sichtbares Licht":** 400-760nm - **UV-Licht:** <400nm → für uns nicht sichtbar, für Fotometer schon (>800nm nicht!, weil es die Moleküle in Schwingung versetzt → nicht brauchbar) - **polychromatisches ("weißes"):** - setzt sich aus Licht mehrerer Wellenlängen zusammen; gesamter Wellenlängen Bereich, den dieses Licht umfasst = polychromatisches Licht (weiß) - **monochromatisches Licht:** - kleineren, definierten Wellenlängenbereich, nicht unterscheidbar = einfarbiges Licht (rot, gelb, blau) ## Was passiert und was wir sehen - **Grüngefärbter Saft:** durch Moleküle Je mehr Moleküle darin enthalten sind, desto grüner der Saft - **Umgebungslicht:** - Ein Teil des Lichts wird bereits an der Glasoberfläche gestreut - Ein Teil des Lichts wird von den Molekülen absorbiert - Ein Teil des Lichts geht durch → Transmission - Das Licht wird durch Streuung und Absorption abgeschwächt = Extinktion (Auslöschung des Lichts) - **Optische Dichte eines Mediums:** Je optisch dichter ein Medium, umso weniger Licht geht durch → Absorbanz - **Moleküle:** nehmen Licht auf und deren Elektronen werden angeregt - **Jede chemische Substanz:** absorbiert Licht einer bestimmten Wellenlänge aufgrund seiner Eigenschaften/Zusammensetzung - **Licht jeder Wellenlänge:** wird absorbiert außer die Farbe, die unser Auge wahrnimmt → grün (siehe Abbildung) - **Absorptionsfotometrie:** = Messung der Lichtabschwächung von Molekülen ### Komplementärfarben - **Maximale Absorption:** der jeweiligen Komplementärfarben - **Grüne Flüssigkeit:** max. Absorption von rot, wenn man messen will ## Transmission - **Transmission:** ist der Quotient aus der Intensität des ausfallenden Lichtes durch die Intensität des einfallenden Lichtes - T = max. 1/min. 0 - **Exponentielle Abnahme:** der Lichtenergie durch mehrere Schichten ## Extinktion - Es kann nur im linearen Bereich gemessen werden - Je mehr schichten, desto höher die Abschwächung → linearer Anstieg - Dimensionslose Größe, keine Einheit, 3 Kommastellen ## Lambert-Beer'sches Gesetz - Gilt bei verdünnten Lösungen und monochromatischem Licht - Abschwächung ist abhängig von der Konzentration, der Substanz, Epsilon und von der Schichtdicke - E=-log T = 8 x c x d - E = Extinktion - d = Schichtdicke - c = Konzentration - 8 = spezifischer molarer Extinktionskoeffizient ## Aufbau eines Fotometers - Lichtquelle wird zu monochromatischem Licht gemacht, Wird durch die zu messende Lösung geschickt - Abgeschwächtes Licht wird gemessen - Extinktion wird verstärkt und abgenommen ## Strahlungsquellen - **Kontinuumstrahler:** - Kann mehrere Wellenlängen gleichmäßig aussenden - Bsp.: Wolframlampe (schwache Intensität, nicht für UV), Halogenlampe (hohe Intensität, 300-10000nm), Deuterium (für UV-Bereich) - **Linienstrahler:** - Kann nur einzelne Wellenlängen aussenden - Entladugsstrahler - Bsp.: Quecksilberlampe - **Xenonlampe:** - Eigentlich Linienstrahler, aber nah an Kontinuumstrahler - Sofort messbereit ## Filter und Monochromatoren - Interferenzfilter - Prismen-Monochromatoren - Gittermonochromatoren ## Küvetten - **Typen:** - Makroküvetten (ab 2ml) - Halbmikroküvetten (0,5-2ml) - Mikroküvetten (bis 0,5ml) - **Material:** - Quarzglas - Kunststoff ## Reflometrie - **Prinzip:** - bei gegebener Wellenlänge ist das Reflexionsvermögen einer Testoberfläche von der auf ihr vorhandenen Farbstoffkonzentration abhängig - in der Teststreifendiagnostik → semiquantitative Bestimmungen - Nachweis beruht auf Farbreaktion - Ablesung der Farbintensität nach definierter Reaktionszeit - Licht einer bestimmen Wellenlänge fällt auf das Testfeld - Messung des reflektierten Anteils - Auswertung visuell (Farbskala) oder mittels Reflektometer - Einsatz mehrschichtiger Reagenzträger Untersuchung Serum, Harn, Vollblut ## Lumineszenzspektrometrie/ Fluorometrie - **Prinzip:** - nutzt die Eigenschaft mancher Moleküle, Licht bestimmter Wellenlänge zu absorbieren und danach mit etwas längerer Wellenlänge (geringerer Energie) wieder abzustrahlen → Fluoreszenz - abgestrahltes Licht wird im rechten Winkel (90°) zum eingestrahlten Licht gemessen - **Primärstrahlung:** Licht, mit dem die Fluoreszenz angeregt wird - **Sekundärstrahlung:** durch die Fluoreszenz erzeugtes Licht - **Chemilumineszenz:** - erzeugt durch Substanzen, die bei chemischer Oxidation Licht aussenden (ECL: Elektrochemilumineszenz) - **Biolumineszenz:** - erzeugt durch lumineszentes System, dem eine energieliefernde enzymatische Reaktion (ATP-Bildung) vorgeschaltet ist ## Nephelometrie - **Streuungsmessung:** - Streulicht, das beim Auftreffen eines Lichtstrahles auf die Teilchen einer trüben Lösung entsteht, wird gemessen ## Turbidimetrie - **Trübungsmessung:** - durch die Streuung verursachte Schwächung des hindurchtretenden Lichtes durch eine trübe Lösung wird gemessen - Messung der Dichte und Temperatur von Flüssigkeiten - Thermometer - Aräometer