Scheikunde Samenvatting H10 & H11
10.1;Spectroscopie:
Alles om je heen kun je zien doordat het licht reflecteert. Licht is een vorm van
elektromagnetische straling. Er zijn nog meerdere vormen van elektromagnetische straling.
Zie hiervoor onderstaande afbeelding.
8
Alle elektromagnetische straling beweegt met de lichtsnelheid, 3 · 10 m/s.
Elektromagnetische straling is en golf. De afstand tussen twee golftoppen heet golflengte.
In Binas tabel 19B staat een overzicht van de verschillende soorten elektromagnetische
straling. Fotonen zijn bundels energiepakketjes. De energie-inhoud van een foton is
omgekeerd evenredig met de golflengte. Dus fotonen met een grote golflengte hebben
minder energie dan fotonen met een kleine golflengte.
Een spectrum is een weergave van alle golflengtes die een bepaalde straling bevat. De
analysemethode spectroscopie bestudeert met behulp van spectra het effect van
elektromagnetische straling op stoffen. Stoffen kunnen deze straling reflecteren, absorberen
of uitzenden. In een absorptiespectrum kun je zien welke straling door een bepaalde stof
heen gaat en welke niet. In een emissiespectrum valt te zien welke straling een stof
uitzendt. Als een elektron een foton opneemt, kan het naar een schil met een hoger
energieniveau gaan. Het elektron gaat dan over van de grondtoestand naar de
aangeslagen toestand. Als het elektron terugvalt naar de grondtoestand, geeft het elektron
de foton weer af.
10.2; Kwalitatieve analyse:
Bij een kwalitatieve analyse krijg je informatie over de bouw van stoffen of de
samenstelling van een mengsel. Een voorbeeld is ir-spectroscopie. Hierbij wordt er
gekeken naar de absorptie van straling door moleculen in het infrarood gebied. Je maakt
dan eigenlijk een absorptiespectrum. Ir-straling heeft een grotere golflengte dan licht en dus
een lagere energie. Deze soort straling zorgt voor warmte, waardoor atoombindingen in
moleculen sterker gaan vibreren. Er zijn twee soorten vibraties mogelijk; een strekvibratie
en buigvibratie. Zie onderstaande afbeelding. De linker is een strekvibratie, de rechter is
een buigvibratie.
In Binas tabel 39C1 en C2 zijn een groot aantal bindingen in
moleculen met bijbehorende absorptie gebieden van de ir-straling te
zien. Zo kan van elke piek in een ir-spectrum achterhaald bij welk
type binding deze hoort. Op deze manier krijg je informatie over de
structuur van de moleculen van en stof.
, Het golfgetal staat langs de x-as van hoog naar laag. Op de y-as zie je vaak de transmissie
staan. De transmissie is het percentage van de straling die wordt doorgelaten. Zie
onderstaande afbeelding.
Bij uv/VIS-spectroscopie meet je de absorptie van ultraviolette straling (uv) en licht
(zichtbare elektromagnetische straling, VIS = visible).
Bij uv/VIS-spectroscopie, ook wel colorimetrie genoemd, meet je de absorptie van
uv/VIS-straling van een oplossing bij een specifieke golflengte. Hieruit kan de concentratie
van de oplossing berekend worden. Dit is dus een kwantitatieve analyse.
10.3; Kwantitatieve analyse:
Met een spectrofotometer kun je de concentratie van opgeloste stoffen zoals geur- en
smaakstoffen in thee meten. Dit is een kwantitatieve analyse. Een spectrofotometer
bestaat uit een stralingsbron en een detector. Zie de afbeelding
hiernaast voor een schematische weergave. Hoe meer straling
geabsorbeerd wordt, hoe minder er op de detector zal vallen. Het
resultaat van een kwantitatieve analyse is een getal met een eenheid.
Voor een concentratiebepaling wordt er eerst met een spectrofotometer
een VIS-absorptiespectrum gemaakt van de stof die je wilt
onderzoeken. In dat spectrum zoek je dan de golflengte waarbij de
sterkste absorptie plaatsvindt. Bij deze golflengte wordt dan de rest van
de analyse uitgevoerd. Nu laat je licht met de gevonden golflengte door
een oplossing van de te onderzoeken stof vallen, het monster. Er wordt
nu licht door zowel de stof geabsorbeerd, maar ook door het gebruikte
oplosmiddel. Om de invloed hiervan op het absorptiespectrum te meten
wordt er gebruik gemaakt van een blanco. In een blanco zitten alle
stoffen die zich ook in het monster bevinden, behalve de te
onderzoeken stof.
De intensiteit van het doorgelaten licht bij het monster geef je aan met I.
Bij de blanco is dit de I0. Nu kan de transmissie berekend worden:
𝐼
𝑇 = 𝐼0
.
In de praktijk wordt er bij spectrofotometrie meestal extinctie gebruikt in plaats van
transmissie. De extinctie is de negatieve logaritme van de transmissie: 𝐸 = − 𝑙𝑜𝑔 𝑇.
Bij het bepalen van een concentratie wordt er eerst een ijklijn gemaakt. Bijvoorbeeld bij het
bepalen van de concentratie van een ijzer(III)ionenoplossing. Je meet hiervoor de extinctie
van meerdere standaardoplossingen met verschillende bekende concentraties
ijzer(III)ionen. Zo’n reeks oplossingen wordt een ijkreeks genoemd. De gemeten extincties
10.1;Spectroscopie:
Alles om je heen kun je zien doordat het licht reflecteert. Licht is een vorm van
elektromagnetische straling. Er zijn nog meerdere vormen van elektromagnetische straling.
Zie hiervoor onderstaande afbeelding.
8
Alle elektromagnetische straling beweegt met de lichtsnelheid, 3 · 10 m/s.
Elektromagnetische straling is en golf. De afstand tussen twee golftoppen heet golflengte.
In Binas tabel 19B staat een overzicht van de verschillende soorten elektromagnetische
straling. Fotonen zijn bundels energiepakketjes. De energie-inhoud van een foton is
omgekeerd evenredig met de golflengte. Dus fotonen met een grote golflengte hebben
minder energie dan fotonen met een kleine golflengte.
Een spectrum is een weergave van alle golflengtes die een bepaalde straling bevat. De
analysemethode spectroscopie bestudeert met behulp van spectra het effect van
elektromagnetische straling op stoffen. Stoffen kunnen deze straling reflecteren, absorberen
of uitzenden. In een absorptiespectrum kun je zien welke straling door een bepaalde stof
heen gaat en welke niet. In een emissiespectrum valt te zien welke straling een stof
uitzendt. Als een elektron een foton opneemt, kan het naar een schil met een hoger
energieniveau gaan. Het elektron gaat dan over van de grondtoestand naar de
aangeslagen toestand. Als het elektron terugvalt naar de grondtoestand, geeft het elektron
de foton weer af.
10.2; Kwalitatieve analyse:
Bij een kwalitatieve analyse krijg je informatie over de bouw van stoffen of de
samenstelling van een mengsel. Een voorbeeld is ir-spectroscopie. Hierbij wordt er
gekeken naar de absorptie van straling door moleculen in het infrarood gebied. Je maakt
dan eigenlijk een absorptiespectrum. Ir-straling heeft een grotere golflengte dan licht en dus
een lagere energie. Deze soort straling zorgt voor warmte, waardoor atoombindingen in
moleculen sterker gaan vibreren. Er zijn twee soorten vibraties mogelijk; een strekvibratie
en buigvibratie. Zie onderstaande afbeelding. De linker is een strekvibratie, de rechter is
een buigvibratie.
In Binas tabel 39C1 en C2 zijn een groot aantal bindingen in
moleculen met bijbehorende absorptie gebieden van de ir-straling te
zien. Zo kan van elke piek in een ir-spectrum achterhaald bij welk
type binding deze hoort. Op deze manier krijg je informatie over de
structuur van de moleculen van en stof.
, Het golfgetal staat langs de x-as van hoog naar laag. Op de y-as zie je vaak de transmissie
staan. De transmissie is het percentage van de straling die wordt doorgelaten. Zie
onderstaande afbeelding.
Bij uv/VIS-spectroscopie meet je de absorptie van ultraviolette straling (uv) en licht
(zichtbare elektromagnetische straling, VIS = visible).
Bij uv/VIS-spectroscopie, ook wel colorimetrie genoemd, meet je de absorptie van
uv/VIS-straling van een oplossing bij een specifieke golflengte. Hieruit kan de concentratie
van de oplossing berekend worden. Dit is dus een kwantitatieve analyse.
10.3; Kwantitatieve analyse:
Met een spectrofotometer kun je de concentratie van opgeloste stoffen zoals geur- en
smaakstoffen in thee meten. Dit is een kwantitatieve analyse. Een spectrofotometer
bestaat uit een stralingsbron en een detector. Zie de afbeelding
hiernaast voor een schematische weergave. Hoe meer straling
geabsorbeerd wordt, hoe minder er op de detector zal vallen. Het
resultaat van een kwantitatieve analyse is een getal met een eenheid.
Voor een concentratiebepaling wordt er eerst met een spectrofotometer
een VIS-absorptiespectrum gemaakt van de stof die je wilt
onderzoeken. In dat spectrum zoek je dan de golflengte waarbij de
sterkste absorptie plaatsvindt. Bij deze golflengte wordt dan de rest van
de analyse uitgevoerd. Nu laat je licht met de gevonden golflengte door
een oplossing van de te onderzoeken stof vallen, het monster. Er wordt
nu licht door zowel de stof geabsorbeerd, maar ook door het gebruikte
oplosmiddel. Om de invloed hiervan op het absorptiespectrum te meten
wordt er gebruik gemaakt van een blanco. In een blanco zitten alle
stoffen die zich ook in het monster bevinden, behalve de te
onderzoeken stof.
De intensiteit van het doorgelaten licht bij het monster geef je aan met I.
Bij de blanco is dit de I0. Nu kan de transmissie berekend worden:
𝐼
𝑇 = 𝐼0
.
In de praktijk wordt er bij spectrofotometrie meestal extinctie gebruikt in plaats van
transmissie. De extinctie is de negatieve logaritme van de transmissie: 𝐸 = − 𝑙𝑜𝑔 𝑇.
Bij het bepalen van een concentratie wordt er eerst een ijklijn gemaakt. Bijvoorbeeld bij het
bepalen van de concentratie van een ijzer(III)ionenoplossing. Je meet hiervoor de extinctie
van meerdere standaardoplossingen met verschillende bekende concentraties
ijzer(III)ionen. Zo’n reeks oplossingen wordt een ijkreeks genoemd. De gemeten extincties
