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

<strong>Aufgaben</strong> <strong>1.</strong> <strong>Übung</strong> <strong>zur</strong> <strong>Vorlesung</strong> <strong>'Strukturanalytik'</strong><br />

<strong>1.</strong> <strong>Im</strong> Natriumspektrum werden Photonen durch elektronische Übergänge emittiert. Die<br />

Wellenlängen liegen bei 818,3 nm, 589,6 nm und 1140,4 nm. Berechnen Sie die Frequenz<br />

und die Wellenzahl des ausgesendeten Lichts. Welche Energie (in eV) besitzen die<br />

ausgesendeten Photonen?<br />

2. Die Breite spektroskopischer Linien und Banden hat ihre Ursache in fundamentalen<br />

quantenphysikalischen Gesetzmäßigkeiten.<br />

a) Berechnen Sie daraus die Linienbreite einer elektronischen Anregung (Lebensdauer<br />

τ = 10 -­‐8 s) und einer Molekülschwingung (Lebensdauer τ = 10 -­‐10 s). Geben Sie die<br />

Linienbreite in Einheiten der Wellenlänge und der Wellenzahl an.<br />

Hinweis: Nutzen Sie die Heisenbergsche Unschärferelation!<br />

b) Aus welchen Gründen werden diese theoretischen Linienbreiten jedoch nicht<br />

beobachtet? Erläutern Sie kurz die Ursache!<br />

3. Welche Information gibt das Termsymbol 3 F4 für den elektronischen Zustand eines<br />

Atoms?<br />

4. Welche der folgenden 3 Übergänge sind in einem normalen elektronischen<br />

Emissionsspektrums eines Atoms erlaubt: (a) 5d ⟶ 2s, (b) 5p ⟶ 3s, (c) 6p ⟶ 4f?<br />

5. Die Abbildung zeigt ausgewählte elektronische Übergänge des Natriumatoms. Warum<br />

finden Sie keine Linien für die Übergänge 5d ⟶ 3s sowie 5d ⟶ 5s? Ist der Übergang<br />

6p ⟶ 5p und 6p ⟶ 5s erlaubt? Schätzen Sie die Wellenlänge des ausgesendeten Lichts<br />

für die erlaubten Übergänge!<br />

Zusatz: Suchbild -­‐ finden Sie einen Fehler in der Diagrammdarstellung!<br />

1

---

6. In der Refraktometrie wird oft das Prinzip der Totalreflexion für die Bestimmung des<br />

Brechungsindex benutzt. Stellen Sie sich vor, dass das einfallende Licht an der relevanten<br />

optischen Grenzfläche des Refraktometers einen Einfallswinkel von 65° besitzt. Die<br />

Glasoptik (z.B. Prisma) für den Strahlengang besitzt einen Brechungsindex von n=1,52.<br />

Bei welchem Brechungsindex der zu untersuchenden Flüssigkeit im angrenzenden<br />

Volumen tritt Totalreflexion auf?<br />

7. Bei der Analyse einer Probe mittels AAS wird eine Intensitätsabschwächung der Linie um<br />

20% ermittelt. Die Länge der Küvette beträgt dabei 5 cm. Der dekadische molare<br />

Extinktionskoeffizient bei dieser Wellenlänge beträgt 10 7 mol -­‐1 cm -­‐1 . Bestimmen Sie mit<br />

Hilfe des Lambert-­‐Beerschen Gesetzes die Konzentration des nachzuweisenden Analyts<br />

in der zu untersuchenden Lösung. Gehen Sie davon aus, dass 10 µl Lösung für die<br />

Untersuchung quantitativ im Detektionsvolumen atomisiert wurden.<br />

2