Wie funktioniert die Absorption eines Moleküls bei der UV-Vis-Spektroskopie?

Die UV-Vis-Spektroskopie basiert auf der Absorption von ultraviolettem (UV) und sichtbarem (Vis) Licht durch Moleküle. Hier ist eine Übersicht, wie dieser Prozess funktioniert:

1. **Energiezustände der Moleküle**: Moleküle haben verschiedene Energiezustände, die durch die Elektronen in den Atomen des Moleküls bestimmt werden. Diese Zustände sind quantisiert, was bedeutet, dass die Elektronen nur bestimmte Energieniveaus einnehmen können.

2. **Absorption von Licht**: Wenn ein Molekül UV- oder sichtbarem Licht ausgesetzt wird, kann es Photonen (Lichtteilchen) absorbieren, wenn die Energie des Photons genau der Energiedifferenz zwischen zwei Elektronenzuständen des Moleküls entspricht. Diese Energiedifferenz wird oft als ΔE bezeichnet.

3. **Elektronenübergänge**: Die Absorption eines Photons führt dazu, dass ein Elektron von einem niedrigeren Energieniveau (dem Grundzustand) auf ein höheres Energieniveau (einen angeregten Zustand) übergeht. Die Energie des absorbierten Photons entspricht der Differenz zwischen diesen beiden Zuständen (ΔE = hν, wobei h das Plancksche Wirkungsquantum und ν die Frequenz des Lichts ist).

4. **Spektrum**: Die UV-Vis-Spektroskopie misst die Intensität des Lichts vor und nach der Absorption durch das Molekül. Ein Spektrometer zeichnet die Absorption als Funktion der Wellenlänge oder Frequenz des Lichts auf. Das resultierende Spektrum zeigt Peaks bei den Wellenlängen, bei denen das Molekül Licht absorbiert.

5. **Analyse**: Die Position und Intensität der Absorptionspeaks im Spektrum geben Aufschluss über die elektronischen Übergänge im Molekül und können zur Identifizierung und Quantifizierung von Substanzen verwendet werden.

Zusammengefasst ermöglicht die UV-Vis-Spektroskopie die Untersuchung der elektronischen Struktur von Molekülen durch die Messung der Lichtabsorption bei verschiedenen Wellenlängen.