Lösungen mit verschiedenen Konzentrationen des kationischen Komplex [Cu(NH3)4]2+ (Tetraaminkupfer(II)) in VE-Wasser werden in einem Spektrometer gemessen. Die verschiedenen Lösungen besaßen dabei Stoffkonzentrationen zwischen 1-5*10-3 mol/l. Bestimmt wurde das Spektrum des Komplexes in einem Wellenlängenbereich zwischen 400-900 nm. Im Spektrum ergibt sich ein Maximum bei einer bestimmten Wellenlänge, bei dieser Wellenlänge wird wiederrum die Extinktion in Abhängigkeit von Konzentration und Schichtdicke bestimmt. Die Lösungen verschiedener Konzentration wurden in unterschiedlich dicken Küvetten (2 mm, 5 mm, 10 mm) gemessen. Anhand der erhaltenen Daten kann die Gültigkeit des Lambert Beer’sches Gesetz geprüft werden und die unbekannte Konzentration einer der Lösungen berechnet werden.
Inhaltsverzeichnis
Einleitung
Theorie
Durchführung
Beobachtung:
Auswertung
Fehlerberechnung und –diskussion:
Zielsetzung & Themen
Die Arbeit untersucht die Gültigkeit des Lambert-Beer’schen Gesetzes anhand von Lösungen des kationischen Komplexes Tetraaminkupfer(II) bei verschiedenen Konzentrationen und Schichtdicken. Ziel ist es, durch spektrometrische Messungen das Extinktionsmaximum zu bestimmen und daraus die Konzentration einer unbekannten Lösung zu berechnen.
- Spektrometrische Untersuchung von Kupfer-Komplexen
- Anwendung des Lambert-Beer’schen Gesetzes
- Einfluss von Schichtdicke und Konzentration auf die Extinktion
- Quantitative Bestimmung unbekannter Stoffkonzentrationen
- Fehleranalyse und Diskussion der Messgenauigkeit
Auszug aus dem Buch
Theorie
Wechselwirkt Licht mit Materie so kann es zu einer Reflexion, Durchlassung, Brechung, Streuung oder Absorption/Emission kommen. In diesem Experiment kam es zu einer Absorption von monochromatischem Licht. Hierbei können nur bestimmte Mengen an Licht, bzw. Energiebeiträge von einer chemischen Substanz aufgenommen oder abgegeben werden. Diese Energiebeiträge entsprechen immer der Differenz zwischen zwei Energieniveaus innerhalb des Moleküls/Atoms und werden Energiespektren genannt. Durch die sich unterschiedlichen Lagen der Energiespektren/Absorptionsspektren sind diese für einen chemischen Stoff charakteristisch, deren Messung kann also als qualitativer Nachweise für bekannte Stoffe benutzt werden.
Durchgeht ein Lichtstrahl, bzw. monochromatisches Licht Materie, so erfährt es eine Schwächung seiner Intensität I (in kg/s³). Bei dem Durchgang durch eine Küvette müssen Absorption, Streuung & Reflexion an dieser, durch den Versuchsaufbau vermieden werden, da nur die Intensitätsschwächung durch das Medium in der Küvette auszuwerten ist.
Zusammenfassung der Kapitel
Einleitung: Beschreibung des Versuchsaufbaus und Zielsetzung der Untersuchung an Kupfer(II)-Komplexen zur Überprüfung des Lambert-Beer’schen Gesetzes.
Theorie: Herleitung der physikalischen Grundlagen der Lichtabsorption und mathematische Begründung des Lambert-Beer’schen Gesetzes.
Durchführung: Beschreibung der praktischen Vorgehensweise am Spektrometer, einschließlich Nullabgleich und Messung bei verschiedenen Schichtdicken.
Beobachtung: Zusammenstellung der gemessenen Extinktionswerte für verschiedene Konzentrationen in Form einer Tabelle.
Auswertung: Mathematische Analyse der Daten mittels linearer Regression zur Bestimmung von molaren Extinktionskoeffizienten und unbekannten Konzentrationen.
Fehlerberechnung und –diskussion: Statistische Fehleranalyse der Messergebnisse und kritische Reflexion über potenzielle Störfaktoren im Versuchsaufbau.
Schlüsselwörter
Lambert-Beer’sches Gesetz, Spektrometrie, Tetraaminkupfer(II), Extinktion, Lichtabsorption, Schichtdicke, Stoffkonzentration, Molarer Extinktionskoeffizient, Spektrum, Photometrie, Fehlerrechnung, Wellenlängenbereich, Ligandenfeldaufspaltung, Kupferkomplex, Messgenauigkeit
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit behandelt die experimentelle Überprüfung des Lambert-Beer’schen Gesetzes mittels spektrometrischer Messungen an einer Tetraaminkupfer(II)-Lösung.
Welche zentralen Themenfelder werden bearbeitet?
Die zentralen Felder umfassen die physikalische Chemie der Lichtabsorption, die Spektroskopie von Metallkomplexen sowie die mathematische Auswertung von Konzentrationsreihen.
Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Das primäre Ziel ist die Bestätigung der Proportionalität zwischen Extinktion, Konzentration und Schichtdicke sowie die Bestimmung einer unbekannten Konzentration.
Welche wissenschaftliche Methode kommt zum Einsatz?
Es wird die Methode der UV/VIS-Spektrometrie verwendet, um Extinktionswerte bei spezifischen Wellenlängen zu ermitteln.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in die theoretische Herleitung der Formeln, die praktische Durchführung der Messreihen und die anschließende mathematische Datenauswertung.
Durch welche Schlüsselwörter lässt sich die Arbeit charakterisieren?
Die Arbeit ist durch Begriffe wie Lambert-Beer’sches Gesetz, Extinktion, Molarer Extinktionskoeffizient und Photometrie definiert.
Warum wurde Tetraaminkupfer(II) als Testsubstanz gewählt?
Dieser anorganische Komplex eignet sich aufgrund seiner charakteristischen Absorptionsspektren im sichtbaren Bereich ideal zur Veranschaulichung der Ligandenfeldaufspaltung und für Absorptionsmessungen.
Wie wurde die Konzentration der unbekannten Lösung bestimmt?
Die Bestimmung erfolgte rechnerisch durch die Division des gemessenen Extinktionswertes E durch die zuvor ermittelte Steigung m der Ausgleichsgeraden.
Welche Fehlerquellen werden in der Diskussion besonders hervorgehoben?
Besonders diskutiert werden Geräteabweichungen, unsauberes Arbeiten beim Pipettieren sowie mechanische Defekte an den verwendeten Küvetten.
Warum ist die Fehlerbetrachtung für die Arbeit relevant?
Sie dient dazu, die Signifikanz der Ergebnisse zu bewerten und Schwachstellen im Versuchsaufbau zu identifizieren, um zukünftige Messreihen zu optimieren.
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- Dieter Karstropp (Autor), 2014, Lambert Beer’sches Gesetz, Múnich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/285233
