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Instrumentelle Analytik Übungen - Blatt 6 - Fluorimetrie Seite
Blatt6_Molekül_fluoreszenzSp_Uebung_Lsg_BA.doc
Aufgabe 1: Verständnisfragen
1) Was versteht man unter dem Begriff “Fluoreszenzquantenausbeute“ ?
Antwort:
Die Quantenausbeute ist der Quotient aus der Zahl der als Fluoreszenz emittierten Photonen zur Zahl der
absorbierten Photonen.
2) Von welchen Parametern (und wie) hängt die Intensität des Fluoreszenzsignals eines organischen
Moleküls ab.
Antwort:
I ~ ε*I 0 *Q*c(*d)
Vorraussetzung: Absorption des Anregungslichtes I 0 nicht zu groß.
⇒ Konzentration nicht zu hoch (Selbstabsorption)
3) Für welche der gezeigten Verbindungen erwartet man eine höhere Fluoreszenzquantenausbeute ?
Begründen Sie die Antwort.
Antwort:
Starres Molekül mit wenig drehbaren Bindungen - keine strahlungslose Deaktivierung über energiearme
Torsions-Schwingungen um drehbare Bindungen (torsion relaxation)
4) Was bedeutet “Quenchen“ im Zusammenhang mit Fluoreszenz?
Antwort:
Fluoreszenzlöschung: z.B. polare Lösungsmittel oder paramagnetische Stoffe (gelöster Luftsauerstoff) führen zu
einer Erhöhung der ISC-Rate.(Singulett-Triplett-Übergang)
5) Skizzieren Sie die Entstehung von Fluoreszenz nach dem Franck-Condon-Prinzip
Antwort: ./.
6) Auf welchen Übergängen beruht die Fluoreszenz eines organischen Moleküls ?
Antwort:
S1 -> S0 Übergang
7) Warum ist das Fluoreszenzlicht immer langwelliger als die Anregungswellenlänge ?
Antwort:
siehe Franck-Condon-Prinzip: Ein Teil der Energie wird bei der Schwingungsrelaxation in den
S1- bzw. S0-Grundzustand in Wärme umgewandelt.

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8) In welchem Zeitbereich liegt typischerweise die Abklingdauer von a) Fluoreszenzlicht und
b) Phosphoreszenzlicht.
Antwort:
Fluoreszenz: ca. 10 -8 s ; Phosphoreszenz: 10 -3 bis s.
9) Erklären Sie den Unterschied zwischen Fluoreszenzanregungs-Spektrum und
Fluoreszenzemissions-Spektrum.
Antwort:
Anregungsspektrum: λ E fest, λ A = variabel
Emissionsspektrum: λ A = fest, λ E variabel
10) Wie können in einem Fluoreszenzspektrum Rayleigh- und Raman-Streuung erkannt werden?
Antwort:
Variation der Anregungswellenklänge:
- Rayleigh-Peaks variieren mit Anregungswellenlänge (λ Rayleigh = λ Anregung )
- Raman-Peaks verschieben sich zwar mit der Wellenlänge, aber die Intensität bleibt etwa const.
1/λ A = 1/λ Raman +/- 1/λ Schwing.
- Fluoreszenz-Peaks bleiben bei fester Emissions-Wellenlänge, ändern aber ihre Intensität.
11) Warum ist die Selektivität bei der Fluorimetrie größer als bei der
UV/VIS-Absorptionsspektrometrie ?
Antwort:
Größere Selektivität, da nur wenige Verbindungen Fluoreszenz zeigen.
Diese können auch neben einem Überschuss von anderen Verbindungen erfasst werden.
12) Primäre Amine (R-NH 2 ) sollen fluorimetrisch bestimmt werden.
Welche der folgenden Reagenzien eignet sich zur Derivatisierung als Fluoreszenzmarker
Antwort:
Ein Fluorszenzmarker muss ein starres Molekülgerüst haben das Fluoreszenz zeigt.
Es muss sich mit einfachen Reaktionen mit der zu bestimmenden Substanz verbinden lassen.
SulfonSäureamid (3) lässt sich mit primären Aminen R-NH 2 unter Abspaltung von HCl umsetzen

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13) Quantitative fluorometrische Bestimmungen werden mit Hilfe einer Referenzlösung
(Standard) bekannter Konzentration bestimmt. Geben Sie die Bestimmungsformel an.
c x = Konzentration der Probe; c St = Konzentration der Referenz
I x = Fluoreszenzsignal der Probe, I St = Referenzsignal der Referenzlösung
Antwort:
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Wegen I Fl ~ ε*I 0 *Q*c(*d) gilt: die Intensität des Fluoreszenzsignals ist proportional zur Konzentration:
c x /c St = I x /I St => c x = (I x *c St )/I St (I 0 der Anregung muss natürlich bei den Messungen gleich sein)
14) Für welche der folgenden Stoffe ist in Lösung bei Bestrahlung mit UV-Licht Fluoreszenz zu
erwarten ?
Antwort: (1,4)
Allgemeine Vorhersagen, ob Moleküle Fluoreszenz zeigen oder nicht, sind schwierig oder überhaupt nicht
möglich. Voraussetzungen für das Auftreten von Fluoreszenz sind: Vorhandensein eines Chromophors
(pi-Systeme, mesomere Systeme) für die Anregungswellenlänge und ein starres Molekülgerüst, das die
strahlungslose Deaktivierung bis in den Grundzustand verhindert.
Wenn die Fluoreszenz sichtbar sein soll, dann muss die Wellenlänge der Fluoreszenzbanden im sichtbaren Bereich
des Spektrums liegen. Dann muss die betreffende Substanz ein Chromophor für den sichtbaren Bereich besitzen,
d.h. das mesomere System muss so groß sein, dass Elektronenübergänge mit der Energie sichtbaren Lichts
möglich sind. Das ist im allgemeinen für größere pi-Systeme der Fall.
Aufgabe 2:
Das Diagramm zeigt die Abhängigkeit der Fluoreszenzintensität einer Lösung des Coenzyms NADH
in Wasser in Abhängigkeit von der Konzentration.
a) Warum ergibt sich ein hoher Ordinatenabschnitt?
b) Warum fällt die Kurve bei höheren Konzentrationen wieder ab?
Antwort:
a) Fluoreszenz des
Lösungsmittels
b) Selbstabsorption,
Quenchen durch
Stoßabregung.