Versuch Absorptionsspektrometrie

In diesem Versuch werden Grundlagen zu den Verfahren der Spektralanalyse und Photometrie erarbeitet. Diese Verfahren arbeiten in der Regel mit sichtbarem Licht, d.h. elektromagnetischen Wellen im Wellenlängenbereich von 380 nm ("blau-violett") bis 780 nm ("rot"). Sie dienen der qualitativen und quantitativen Analyse verschiedener Substanzen, insbesondere auch von Blutbestandteilen. Teilweise werden Untersuchungen im infraroten (IR) Bereich (Wellenlängen von 780 nm bis etwa 10 µm) und im ultravioletten (UV) Bereich (etwa 10 nm bis 380 nm) durchgeführt.
 
Sie verwenden im Versuch ein Spektrometer (Abbildung), das die qualitative und quantitative Analyse im gesamten sichtbaren Wellenlängenbereich  ermöglicht. Neben Spektrometern werden in der Labordiagnostik häufig Photometer zur quantitativen Analyse in kleinen Wellenlängenbereichen verwendet. Die zur Analyse gewählten Wellenlängenbereiche müssen der jeweiligen Fragestellung angepasst sein, so dass sich ein Photometer zwar einfacher aber weniger flexibel einsetzen lässt als ein Spektrometer. Mit Hilfe des Spektrometers können Sie im Versuch beispielsweise selbst ermitteln, in welchen Wellenlängenbereichen Photometer für bestimmte Einsatzbereiche sinnvollerweise arbeiten sollten.

Grundlage aller Verfahren zur Spektralanalyse und Photometrie ist, dass das Absorptionsverhalten vieler Substanzen Aufschluss über deren Zusammensetzung geben kann. So erscheint z.B. oxygeniertes arterielles Blut schon mit blossem Auge "roter" als desoxygeniertes venöses Blut.  Eine eindeutige Zuordnung von (subjektiven) Farbeindrücken zu Wellenlängen ist allerdings nicht möglich und erlaubt keine quantitative Analyse.  Die Zusammenhänge zwischen dem Farbeindruck und der Wellenlänge sollen Sie im ersten Versuchsteil untersuchen. Die Spektren (Abhängigkeit der Lichtintensität von der Wellenlänge) werden auf einem Schirm sichtbar und können dort subjektiv beurteilt werden. Gleichzeitig werden die Spektren mit einem Detektor simultan über den gesamten Wellenlängenbereich gemessen, am PC dargestellt und weiterverarbeitet.

Photometrische Analysen in der medizinischen Diagnostik werden in der Regel in Lösung durchgeführt. Licht wird bei Durchgang durch die Lösung geschwächt. Zur Schwächung tragen neben Absorption und Streuung durch den zu analysierenden Stoff auch Absorption und Streuung durch das Lösungsmittel und Reflexionsverluste an den Grenzflächen der Küvette bei. Diesen störenden Einflüssen muss man bei der Analyse Rechnung tragen. Als praktisches Mass für die Lichtschwächung bei Durchgang durch die Lösung führt man die Extinktion ein, welche als logarithmisches Mass bei verdünnten Lösungen proportional zur Konzentration des gelösten Stoffes ist. Photometrische Analysen stellen daher eine einfache und präzise Methode dar, Konzentrationsbestimmungen durchzuführen.

In diesem Versuch werden Sie am Beispiel verschiedener Vitamine erst die Grundlagen der Absorptionsspektrometrie und dann der Konzentrationsanalyse mittels Extinktionsmessungen kennenlernen. Solche Analysen werden Sie später im Rahmen des biochemischen Praktikums mehrfach durchführen.