UV-VIS Spektroskopie

Die UV-, VIS-Spektroskopie basiert auf der Anregung der Elektronen in der äußeren Elektronenschale (Orbital) eines Atoms oder Moleküls. Dabei werden durch den Energieeintrag der Anregungsstrahlung Elektronen vom höchsten besetzten Orbital – dem Grundzustand – in das niedrigste unbesetzte Orbital – dem angeregten Zustand – überführt. Die für diesen Übergang notwendige Energie wird durch Absorption aus der Anregungsstrahlung erhalten. Theoretisch kann die Absorption für organische Moleküle gut über das sogenannte HOMO-LUMO-Konzept beschrieben werden (engl.: HOMO, highest occupied molecular orbital; LUMO, lowest unoccupied molecular orbital), während die Absorption von Elementen (insbesondere bei den häufig farbigen Verbindungen der Gruppen 3-12 im Periodensystem) gut durch die Ligandenfeldtheorie beschrieben wird. Weitere Absorptionen im UV-VIS treten in Verbindungen u. a. durch freie Elektronenpaare oder Mehrfachbindungen auf. Generell gilt: je ausgedehnter ein Elektronensystem ist, desto weniger Energie wird für die Elektronenanregung benötigt und desto stärker ist die Absorption zu größeren Wellenlängen (d. h. ins sichtbare Licht) verschoben. Diese ‚farbgebenden Einheiten‘ der Moleküle werden traditionell als ‚Chromophore‘ bezeichnet. Die Elektronenübergänge folgen zusätzlich bestimmten Auswahlregeln, so dass nicht in jedem Fall alle theoretisch möglichen elektronischen Übergänge tatsächlich beobachtet werden können (es gibt symmetrieverbotene Übergänge ebenso wie spinverbotene Übergänge).

Für die UV-VIS-Spektroskopie sind vielfältige Kombinationsmöglichkeiten von Anregungsquelle, Optiken, Messgeometrie und Probenraum sowie Detektoren erhältlich, die je nach Anforderungen gezielt auswählbar sind. Sollen z. B. Farbwerte definiert bestimmt werden, so ist eine kalibrierte Anregungsquelle notwendig. Sind Beobachtungen der Schichtdicke durch Interferenzauswertung das Ziel, dann wird ggf. ein Goniometer zum Einstellen des Ein- und Ausfallswinkels der Strahlung benötigt.