Chemische analysetechnieken
Gegeven door Kristof Demeestere
CHAPTER 1 | Inleiding
Hebt bv mariene milieu’s die veel ecosysteemdiensten leveren, maar door vervuiling, contaminatie komen deze in het gevaar,
beleidskaders zetten lijs met prioritaire drempelwaarden van stoffen op → mag dit niet overschrijden
MAAE probleem is dat er andere biologische actieve stoffen aanwezig zijn die nog niet gekend zijn en ook op de lijst horen
→ via chemische analysetechnieken proberen bekomen → zien welke stoffen erin zitten
Sample = analieten (= substanties die we willen kennen/onderzoeken) + matrix (rest van de sample)
Obv aard van sample, matrix, analiet en de mogelijkse interferentie van de matrix → keuzes maken
Welke scheidingstechniek? Hoe passen we de parameters hieraan aan? Wat kan er mogelijks gebeuren?
Kwalitatieve analyse → aanwezigheid van species in een mengsel/bepaalde substantie aantonen = structurele analyse
Kwantitatieve analyse → hoeveelheid aanwezige stof bepalen
De verschillende stappen in de analytische process trein
1. Context verzamelen: doel analyse, welke analieten + hun chemische/fysische aard
2. Bemonsteren van omgeving → starten van analytisch proces
a. Moet representatief zijn! → zorgvuldig met stalen omspringen + bemonstering kan in tijd verschillen
b. Snapshot of continue staalname? Actief (scheppen bv) of passief = materiaal dat tijdje contaminanten opneemt?
3. Opslaan staal → samenstelling mag niet veranderen voor je effectief meet → bv zeer instabiel analiet? Mag niet verloren gaan
4. Sample preparation → voorbehandelen staal om analieten te isoleren
a. Staal bewerken zodat het compatibel wordt met gekozen meettoestel → kan het gaan injecteren in toestel
1° Verwijderen van matrixcomponenten die proces negatief beïnvloeden (interferenten) → 2° concentraties van de
analieten verhogen (opcencentratie) met factor 100-1000 zodat ze meetbaar zijn voor toestel + maakt methode
robuuster (tegen variaties) → 3° mogelijks derivisatie = gecomprimeerde chemische reactie waarbij chemische stof
wordt omgezet in een andere vorm
5. In analytisch meettoestel steken = instrumentele analyse = splitsing + detectie
a. Voert scheidingstechniek uit (chromatografie/elektroforese) → #analieten gescheiden om apart te meten in detector
b. Naar detector (bv massaspectrometrie) → signaal (bv chromatogram vorm) → identificatie of kwantificatie
6. Methode validatie en data interpretatie → data interpreteren en valideren, juistheid nagaan en kijken of ze representatief zijn
voor de echte resultaten → goeie kalibratie en goed geprepareerd staal (staalname + bewaring + voorbereiding) nodig
→ ob hiervan eventueel de watchlist = lijst met grenswaarden voor bepaalde stoffen updaten?
Belangrijke opmerkingen
▪ Als 1 wagon ontspoort in deze trein van stappen → probleem
Ze moeten allemaal optimaal zijn + afgestemd op elkaar bv goeie sample preparation maar niet compatibel met toestel
▪ In praktijk stel je eerst een chemische analytische methode op → van boven naar beneden (omgekeerd redeneren)
o Start bij detectie, ik wil die stof meten dus hoe kan ik die detecteren → puur analiet kopen en kijken hoe te detecteren
o Dan eens samensmijten met alle interferenties en kijken hoe je ze kan scheiden
en of er interferentie is, hoe kan je ze beter scheiden? Welk soort chromatografie
▪ Hierna chemische analysemethode uitvoeren op een bemonsterd staal
▪ Moet dus met heel veel zaken rekening houden om ervoor te zorgen
dat je betrouwbare resultaten krijgt uiteindelijk
want bv in Dopingcontrole hangt leven van atleet
af van jouw opgestelde techniek
,Dus om chemische analysetechniek te kunnen toepassen en het analyse proces te volgen op een bemonstert staal, moet eerst omgekeerd
gewerkt en geredeneerd worden om de chemische analysetechniek op te stellen. Daarom focus in deze cursus op gebruikte
detectietechnieken en scheidingstechnieken (vanachter) omdat deze universeel zijn en minder op staalvoorbereiding en staalname want
deze zijn major-specifiek (hangt af of je met MO, water, bodem, voeding, … werkt)
▪ Hoofdstuk 2 2 universele detectietechnieken: spectroscopie en massaspectrometrie
▪ Hoofdstuk 3-6 verschillende chromatografie-technieken als scheidingstechniek
▪ Hoofdstuk 7 elektroforese als scheidingstechniek
▪ Hoofdstuk 8 validatie en kalibratie van data
CHAPTER 2 | Moleculaire spectroscopie en massaspectrometrie
Inleiding spectroscopie
Van elektromagnetische straling (EM) → informatie over atomen/moleculen
Elektromagnetische straling
▪ Bewegen aan lichtsnelheid = 𝑐 = 3 ∙ 108 m/s
▪ Is een golf met bepaalde golflengte 𝜆 → onderverdeling klassen van elektromagnetische straling
▪ Bestaat uit fotonen = kleine energiepakketjes
o Hoe hoger 𝜆 → hoe minder energie in de golf vervat → EUV > Ezichtbaar > EIR ….
Kan verschillende spectra opstellen obv absorptie of emissie van EM door een atoom
▪ Absorptiespectrum = intensiteit van golflengte ifv golflengte waarbij atoom bepaalde golflengtes absorbeert
▪ Emissiespectrum = intensiteit van golflengte ifv golflengte waarbij atoom bepaalde golflengtes emitteert
Eigenschappen atomen
▪ Alle atomen absorberen bij dezelfde golflengte als dat ze uitzenden → dal in absorptiespectrum = piek in emissiespectrum
▪ Bestaat uit protonen en neutronen in de kern en elektronen e- in verschillende schillen → uniek voor elk atoom
o e- in zelfde schil hebben zelfde energie
o e- in hogere schil bezitten meer energie
De elektronen kunnen fotonen absorberen (bepaalde golflengte) waardoor ze van grondtoestand → geëxiteerd gaan = hogere schil
deze kan terugvallen met emissie van fotonen (zelfde golflengte)
→ elk atoom bevat unieke energieniveaus en dus unieke spectra → via spectroscopie weten welk atoom/molecule je hebt
→ dus na scheiden van analieten via scheidingstechniek → spectroscopie → bepalen, welke stof het is
Spectroscopie = kwalitatieve (& kwantitatieve) methode waarbij we onbekende moleculen proberen te identificeren obv transisies die
geïnduceerd worden in de energiestructuur van chemische species (atomen/moleculen) door interactie met fotonen uit het EM spectrum
Elk species heeft unieke karakteristieke energiestructuur → identificatie
Gemeten via spectrofotometers die geabsorbeerde, gereflecteerde of geëmitteerde energie meten in het IR, VIS, UV spectrum
Gebeurt als functie van de golflengte of golfgetal door de absorptie of transmissie te plotten
1
o λ → golfgetal: 𝑣̅ = 𝜆
Reversibele niet destructieve techniek → molecule valt terug naar zijn oorspronkelijke energiestructuur na EM-straling
Massaspectrometrie = ook voor structurele identificatie van moleculen, gebaseerd op ioniseren van moleculen (e- weg) waardoor
brokstukken ontstaan en vervolgens die fragmenten door een elektrisch/magnetisch veld gestuurd worden en fysiek gesorteerd worden
obv hun massa en lading verhouding (𝒎/𝒛)
Ioniseren molecule door bombarderen met hoog-energetische elektonen (meestal 70 eV)
Destructieve methode want moleculen worden kapotgeschoten
Kunnen brokstukken (= ionen) elk identificeren/analyseren → molecule terug opbouwen → structuur onbekende molecule
,MOLECULAIRE SPECTROMETIRE + de verschillende vormen
In introductie focus op excitatie van e- en emissie van fotonen, MAAR moleculen kunnen inkomende energie (fotonen) nog op andere
manieren opslaan → De totale interne energie = 𝑬𝒊𝒏𝒕 = 𝑬𝒕𝒓𝒂𝒏𝒔 + 𝑬𝒓𝒐𝒕 + 𝑬𝒗𝒊𝒃 + 𝑬𝒆𝒍𝒆𝒄 + 𝑬𝒔𝒑𝒊𝒏 = som van 5 energievormen
▪ 𝐸𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠 = Kinetische energie door de vrije beweging van de molecule doorheen de ruimte → 𝐸𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠 = 3/2 kT
▪ 𝐸𝑟𝑜𝑡 = Energie geassocieerd met het roteren van de molecule in zijn geheel → 𝐸𝑟𝑜𝑡 = ½ 𝐼𝜔²
▪ 𝐸𝑣𝑖𝑏 = Energie van de atomen die trillen = vibreren ten opzicht e van elkaar → 𝐸𝑣𝑖𝑏 = ℎ ∙ 𝜈0 (𝑣 + ½)
▪ 𝐸𝑒𝑙𝑒𝑐 = Energie geassocieerd met de beweging van elektronen rond de atoomkern (intro)
▪ 𝐸𝑠𝑝𝑖𝑛 = Te maen met de spin-oriëntatie van atoomkernen in een magnetisch veld
→ deze energieniveau’s zitten in elkaar genest, elk elektronisch niveau bevat een reeks vibrationele niveaus
→ elk vibrationeel niveau bevat weer een reeks rotationele niveau’s
Moleculaire absorptie van EM-straling
Een molecule (of atoom) zal niet alle inkomende straling opslorpen, het absorbeert enkel een foton als de energie van die foton exact
gelijk is aan het energieverschil tussen twee energieniveau’s in de molecule
𝑐 𝑐
𝐸𝑓𝑜𝑡𝑜𝑛 = ℎ ∙ 𝜈 = ℎ ∙ 𝜆 → gelijk aan energieniveau verschil in molecule Δ𝐸 = 𝐸2 − 𝐸1 = ℎ ∙ 𝜆 = ℎ ∙ 𝜈
Golflengte 𝜆 (in m) en lichtsnelheid 𝒄 = 3 x 108 m/s
𝜈 = frequentie
Constante van Planck 𝒉 = 6,62 x 10-34 J s
Dus absorbeert enkel het deel van de EM-straling met juiste golflengte dat net genoeg energie (fotonen) bevat dat de molecule van zijn
grondtoestand naar een hoger energie level/levels kan brengen (geëxciteerde toestand)
Grondtoestand van molecule = laagste energietoestand van een atoom/molecule, gaat over naar volgende energielevel bij absorptie van
één quantum van energie = ℎ ∙ 𝜈 → dus absorptie van een foton zorgt voor verandering in interne energie-inhoud (elec, vib, rot) OF zorgt
voor verandering in spin oriëntatie van kernen in magnetisch veld. Afhankelijk van afstand tussen twee opeenvolgende energieniveau’s, is
een andere straling nodig om een wijziging te induceren → verschillende vormen van spectrometrie
Afhankelijk van de hoeveelheid energie de fotonen hebben (afhankelijk dus van welke golflengte EM-straling geabsorbeerd wordt), wek je
telkens een andere transitie op van energiestructuur → nieuwe energiestructuur → valt uiteindelijk terug (reversibel)
Krijgt op basis hiervan 3 vormen van spectroscopie obv soort EM-straling
1) UV-VIS hebben veel energie → krijgt elektronische transities → verspringen van orbitalen (chromofore groepen bv goed)
→ bepaling welk soort atoom/molecule
2) IR heeft lange golflengte → minder energie, fotonen niet genoeg E om e- te doen verspringen, wel vibreren
→ bepaling welke functionele groepen in molecule zitten
3) NMR radiogolven → extreem weinig energie → verbeken geen bindingen/verspringen maar wel spin-oriëntatie
→ info over hoe atomen structureel in molecule zijn ingebouwd
In het EM zijn verschillende soorten straling aanwezig, ze worden onderverdeeld op basis van de golflengte:
λ Type straling Welke transities bewerkstelligt
kunnen worden
10-200 nm verre UV ∆Eelek
200-380 nm UV ∆Eelek
380-780 nm VIS ∆Eelek
780nm – 1 mm IR ∆Evib
1 – 100 mm microgolven ∆Erot
Lage > 100 mm radiogolven ∆Espin
energie-inhoud
,Kleine oefening: Welk soort fotonen nodig voor wijziging vibrationele energieniveau’s?
→ energie-inhoud foton moet gelijk zijn aan energieverschil tussen 2 vibrationele energieniveau’s
Verschil tussen beide is bv 20 kJ/mol → delen door 𝑁𝐴 = 6,022 x 1023 /mol = energieverschil tussen de 2 voor 1 atoom
𝑐
Dit verschil Δ𝐸 moet gelijk zijn aan de energie-inhoud van het foton = ℎ ∙ 𝜈 = ℎ ∙ 𝜆 = ____
Kan hiermee 𝜆 bepalen en ziet dat je uitkomt in het IR spectrum → dus golflengtes uit IR-gebied nodig voor transitie
Werking van spectroscopie in praktijk
Molecule is geen spons die groot deel van EM-straling opneemt maar de absorptie is gekwantificeerd = een molecule absorbeert een
foton énkel als de energie overeenkomt met het verschil tussen twee energieniveau’s (elektronisch, vibrationeel, rotationeel) in die
specifieke molecule → dus voegen we infrarode straling toe → net genoeg energie om vibrationele energieniveau verschil te dekken,
enkel juiste golflengte wordt geabsorbeerd → weet welke molecule het is of welke groep erin zit UV-VIS, NMR
De spectrofotometer bestaat uit volgende onderdelen
▪ Stralingsbron = lamp zendt een continu spectrum van licht uit en dus een bundel van veel verschillende golflengtes en
energieën, bv deuteriumlamp → UV | wolfraamlamp → VIS | …
▪ Monochromator / filter filter om maar één specifieke golflengte = één foton-energie tegelijk naar het staal te sturen
▪ Meetcellen het licht wordt door twee cellen gestuurd: een referentiecel (met zuiver solvent) en een sample cel
(solvent met analiet)
▪ Detector vangt het licht op dat het staal niet heeft geabsorbeerd = de transmissie.
Meet inkomende 𝐼0 en uitgaande 𝐼 intensiteit
Spectrum genereren → Via Wet van Lambert-Beer 𝑨 = −𝒍𝒐𝒈(𝑰/𝑰𝟎 )
Er komt dus licht door de sample-cel = cuvvet en de analieten erin zullen enkel de fotonen absorberen (golflengte) die net genoeg
energie bevatten dat overeenkomt met verschil tussen twee verschillende energieniveau’s → rest van licht gaat erdoor
▪ 𝑰 = intensiteit van het licht dat door referentiecel komt = inkomende intensiteit
▪ 𝑰𝟎 = intensiteit van het licht dat overschiet na absorptie in referentiecel
Kan dus via monochromator alle golflengtes (bv eerst 200nm, dan 201nm, …) die de lichtbron uitstraalt, een voor een door de cuvvet
sturen, en telkens de absorptie A voor elke golflengte berekenen → uitzetten op y-as met golflengte op x-as → krijgt grafisch spectrum
Vlakke lijn = niets geabsorbeerd (𝐼 = 𝐼0 ) → A = 0
Kleine nuance: bij moderne detectoren in LC (bv PDA of DAD) wel alle UV-golflengtes direct door staal gestuurd → prisma dat
bepaalde golflengtes selecteert wordt erachter geplaatst om doorgelaten licht uit te smeren over reeks kleine detectoren die
alles tegelijk meten → basisprincipe Lambert Beer blijft zelfde
,1 | Infrared spectroscopie (IR)
1
▪ Soort straling = gemiddelde energie (golfgetal 𝑣̅ = van 4000 – 667 cm-)
𝜆
▪ Principe = veroorzaakt vibrationele transities en geeft zo dus info over de overgangen tussen deze vibrationele energieniveau’s
(en afhankelijk van de golflengte rationele) → atomen trillen rond hun binding als een veer (stretching en bending)
▪ Voorwaarde = een molecule absorbeert enkel IR-straling als de trilling een verandering in oscillerend dipoolmoment
veroorzaakt (volledige symmetrische moleculen vertonen dus geen IR-absorptie)
o Dipool = als atoom A meer elektronegatief is dan atoom B en dus meer elektronen zal aantrekken (polaire molecule)
o Binding ertussen voorstellen als een veer → als deze begint te trillen wordt die uitgerokken en dichtgeduwd →
dipoolmoment zal meetrillen en zal oscilleren
o 𝑁2 bv heeft geen dipool en trekken even hard aan de binding (elektronen) → dipoolmoment blijft mooi in midden
▪ Toepassing: krachtig voor kwalitatieve identificatie van functionele groepen
Figuur 2.4 Vibrationele energieën voorgesteld door de Morse (potentiële) energiecurve
Atomen in een diatomische molecule (2) bevinden zich op bepaalde afstand van elkaar = bindingsafstand
→ systeem streeft naar minimale-energie-inhoud → dus evenwichtstoestand = toestand waar potentiële energie minimaal is
In evenwicht staat de atoomkernen dus op evenwichtsbindingsafstand 𝑹𝒆 van elkaar (oscilleert wat maar komt altijd hier terug)
Op middelste grafiek: ziet trillingsniveaus (v = 0, 1, 2, 3, …) = vibrationele energie-inhoud met grondtoestand v = 0
→ 𝐸𝑣𝑖𝑏 = ℎ ∙ 𝜈0 (𝑣 + ½) → voor grondtoestand (v = 0) is dit ℎ ∙ 𝜈0 ½ en voor volgende (v = 1) os dot ℎ ∙ 𝜈0 (3/2)
Dus om naar volgende niveau over te gaan heb je Δ𝐸 = ℎ ∙ 𝜈0 nodig = foton moet zoveel energie hebben om transitie in
vibrationele energieniveaus te induceren
In grondtoestand trilt de binding ook al wat dus door extra energie foton zal amplitude vibratie toenemen
→ begint meer te krimpen en uitrekken = naar links en rechts en zal uiteindelijk weer tot bij 𝑅𝑒 komen
Elk soort binding heeft andere energiecurve (en dus unieke absorptiegolflengte), komt door het feit dat 𝜈0 = fundamentele
trillingsfrequentie (en dus benodigde foton-energie ~ golflengte) uniek is per binding (wet van Hook) want hangt af van
→ massa van de atomen (µ) en de sterkte van de binding (k = veerconstante)
!de energie-absorptie kan dus énkel als de trilling van de binding een oscillerend dipoolmoment opwekt 𝑂2 , 𝑁2 , …, ze hebben ook
trillingsniveaus maar deze zullen geen IR-straling absorberen omdat hun dipoolmoment 0 blijft hoe hard ze ook trillen
De twee verschillende vormen van vibratie
1) Uitrekken = stretching vibrations → als bindingshoek zelfde blijft maar bindingslengte veranderd
a. Dit kan symmetrisch = beide bindingen verlengen of assymetrisch = ene binding verkort, andere verlengt
b. Grote hoeveelheid energie voor nodig (grote golfgetallen of lage golflengtes)
2) Buigen = bending vibrations → als bindingslengte zelfde blijft maar bindingshoek veranderd
a. Kost minder energie dan stretching (kleinere golfgetallen voor nodig), 4 verschillende typ es
b. In-plane scissoring deformation: atomen bewegen naar & weg van elkaar met vervorming van de valentiehoek
c. In-plane rocking deformation: de atomen bewegen in dezelfde richting, in hetzelfde vlak
d. Out-of-plane wagging deformation: het systeem gaat heen en weer, loodrecht op het symmetrievlak
e. Out-of-plane twisting deformation: het systeem gaat heen en weer rond hun binding met de centrale molecule
,Structurele info die je uit IR-spectrum kan verkrijgen
→ spectrometer stappen doorlopen (met IR-licht) en dan absorptie (of transmissie) plotten (op y-as) tov golflengte (of golfgetal) (x-as)
→ de aanwezige functionele groepen + gehele structuur van de molecule heeft invloed op dit spectrum
Welke info kunnen we omtrent CO2 uit een IR-spectrum halen? →
C-O binding: O is δ- en C is δ+ → elektronen naar O getrokken
CO2: beide O-atomen trekken even hard aan de elektronen,
waardoor dipool in het midden ligt (C) → bij symmetrisch stretchen
= beide bindingen verlengen, krijg je geen oscillerend dipoolmoment
dus symmetrisch stretchen van CO2 zal geen signaal opleveren in het IR-spectrum
Bij asymmetrische stretching en bending krijg je wel signaal in IR-spectrum (want oscillerend dipoolmoment)
Een vibrerende diatomische molecule of diatomische groep (bv C=O, O-H) zal zich als een harmonische oscillator gedragen hierdoor kan
de trillingsfrequentie 𝝂𝟎 benaderd worden met de Wet van Hooke
ℎ𝑐
▪ 𝐸𝑣𝑖𝑏 = ℎ ∙ 𝜈0 (𝑣 + ½) |formule vibratie energie → Δ𝐸 door verschil v = 1 – v = 0 (niveau’s) → 𝐸 = → nodige 𝜆
𝜆
1 𝑘
▪ 𝜈0 = √ |formule trillingsfrequentie (Hooke)
2𝜋 µ
o h = constante van Planck = 6.62 x 10-34 J s
o 𝒗 = vibratielevel = 0, 1, 2, 3, …
o 𝜈0 = parameter die het verschil tussen twee verschillende energieniveaus aangeeft
o k = veerconstante (als maat voor de sterkte van de binding) [dynes/cm, met 1 dyne = 10-5 N)
1 1 1
o µ = gereduceerde massa: µ = 𝑚 + 𝑚 (massa atoom A en B)
𝐴 𝐵
Invloed atoommassa’s
Massa van atomen grote invloed op piek in IR-spectrum, lichtere atomen (µ kleiner) → 𝜈0 groter → nodige energie hoger
Daarom bindingen met lichtere atomen (bv H’s) absorberen altijd bij veel hogere frequenties en golfgetallen (hogere E, lagere 𝜆) op een
IR-spectrum dan zwaardere atomen
Invloed dubbele/driedubbele binding (bv C=O C-O)
Dubbele en driedubbele binding respectievelijk een factor 2x en 3x grotere k → 𝝂𝟎 groter → nodige energie omhoog
Oud Tuyeauxvraag: "In het IR-spectrum van acetaldehyde veroorzaakt C=O stretching een piek bij een lager golfgetal dan CH3 bending.
Verklaar de begrippen stretching en bending; Is de stelling juist of fout + motiveer."
Fout, stretching kost altijd meer energie (dus groter golfgetal 𝑣, of dus lagere golflengte) dan bending
Koppeling Wet van Hooke → C=O is dubbele binding (grotere veerconstante k) → 𝜈0 hoger → duwt benodigde energie nog
meer omhoog tov enkele C-H bindingen in de methylgroep
,Hoogte van de pieken (bij transmissie) of dalen (bij absorptie) in het IR-spectrum = hoeveelheid geabsorbeerd van de inkomende
intensiteit van een bepaalde golflengte (y-as)
Hangt niet af dus van welke golflengte (of wat de benodigde energie is) de binding absorbeert
→ x-as = golflengte = bepaald door Wet van Hooke → bepaald 𝐸𝑣𝑖𝑏 → bepaald Δ𝐸 → bepaald nodige 𝜆 waarbij absorbeert
Wel afhankelijk van verschil in dipoolmomenten van het molecuul in de grondtoestand en de vibrationeel aangeslagen toestand.
Hoe groter dit verschil, hoe meer intens de absorptie, hangt dus niet af van bij welke golflengte (nodige energie) de binding
→ moeten dit niet kunnen berekenen maar relatief kunnen inschatten tov van andere (zoals op vorige pagina gedaan)
Molecuul is IR-inactief als er geen verschil optreedt
̅ (50 – 12500 cm-1)
Infrarood spectroscopie wordt opgedeeld in drie groepen → totaal bereik 𝒗
1. Nabije IR licht (12500 – 4000/cm) → grootste energie waarden
o Door de grote verschillen tussen de vibrationele energieniveaus wordt deze groep weinig gebruikt
2. Normaal IR licht (667 - 4000/cm)
o Dit gebied kan het meeste informatie verstrekken voor het identificeren van organische moleculen
o Gebied karakteristiek voor bepaalde functionele groepen & voor moleculen in hun totaliteit
o Kan zorgen voor zowel vibrationele als rotationele transities
3. Verre IR (50 – 667/cm) → kleinste energie waarden
o Door de kleine energieverschillen (en dus kleine golfgetallen) wordt ook deze groep weinig gebruikt
o Zorgt vooral voor transities tussen rotationele energieniveaus
IR spectrum geeft dus absorptiebanden van functionele groepen weer → door interactie van de functionele groepen met nabij liggende
groepen kan je specifieke moleculen herkennen, bv krijgt absorptie tussen 𝑣̅ = 3000 – 2800 cm-1 wat sterke aanwijzing kan zijn voor een
alifatische KWS → positie van de pieken in deze band leeft ons iets over welke functioenel groepen erin aanwezig zijn
Werking van double beam infrarood-spectrometer = hoeveelheid geabsorbeerd van de inkomende
▪ Filament (metaaldraadje) opgewarmd → IR licht uitgestraalt
▪ Gaat naar twee meetcellen → sample-cel (analiet) en referentie-cel (zuiver solvent)
▪ Obv verschil in absorbantie tussen de twee meetcellen (𝐼 en 𝐼0 ) → A → IR-spectrum
▪ Via verstelbare prisma (monochromator) elke golflengte overgevleven intensiteit apart bepaald
▪ Signaal wordt ook versterkt via een amplifier
,2 | Ultraviolet-Zichtbaar spectroscopie (UV-VIS)
ℎ𝑐
▪ Soort straling = hoge energie (golflengtes van 200 tot 800nm, lage 𝜆) → 𝐸 = = Δ𝐸𝑒𝑙𝑒𝑘 = 𝐸𝑒𝑙𝑒𝑘2 − 𝐸𝑒𝑙𝑒𝑘1
𝜆
▪ Principe = deze fotonen hebben voldoende energie om elektronische transities te veroorzaken. Dus zullen ze tegelijkertijd ook
transities in vibrationele en rotationele energieniveau’s veroorzaken (minder energie voor nodig) → daarom krijgen we meestal
geen scherpe pieken, maar brede absorptiebanden.
Opdeling UV-VIS spectrum
Verre UV 𝜆 = 10 – 200 nm
Nabije UV 𝜆 = 200 – 380 nm
Zichtbaar licht 𝜆 = 380 – 780 nm
Elektronische energieniveaus en elektronische transities
Energieniveaus van elektronen = elektronische, beschreven door molecuulorbitalen
Bij aangaan primaire binding tussen organische moleculen → atoomorbitalen (bv C en O) versmelten tot bindingsorbitalen met vorming
▪ 𝝈-binding = kern verbinding = sterk type binding
▪ 𝝅-binding = orbitalen loodrecht op verbindingsas = zwak type binding
Elektornen die geen bindingen aangaan en dus voorkomen in niet-gebonden vorm vormen niet-bindingsorbitalen (ongepaarde e-)
Bindende orbitalen 𝜎, 𝜋 De elektronen dragen bij tot stabiliteit van de binding
Niet-bindende orbitalen 𝑛 Ongepaarde elektronen die geen invloed hebben op de binding
Anti-bindende orbitalen 𝜎 ∗, 𝜋 ∗ Hoogenergetische orbitalen die verzwakking van de binding veroorzaken als ze worden bezet
Voor een elektronische transitie moet de EM bij bepaalde
golflengte dus exact evenveel energie leveren als het verschil
in energie tussen 2 elektronische toestanden
→ maar dat verschil afhankelijk van het type binding
Transities gebeuren types tussen (overgang e- naar hoger niveau)
▪ Een bindend orbitaal (𝝈 & 𝝅) naar een anti-bindend orbitaal (𝝈∗ & 𝝅∗ )
▪ Een niet-bindend orbitaal (𝒏) naar een anti-bindend orbitaal (𝝈∗ & 𝝅∗)
De mogelijke transities (𝐸𝑒𝑙𝑒𝑘1 → 𝐸𝑒𝑙𝑒𝑘2) tussen de verschillende elektronische energieniveaus (5), zijn afhankelijke van
de aanwezige bindingsorbitalen & en dus structuur van de organische molecule
De mogelijkse types transities tussen de elektronische energieniveaus (4)
Transitie van 𝝈 → 𝝈∗
Enkel bij grote energie hoeveelheden, vindt
dit plaats, waardoor dit enkel mogelijk is door fotonen die een kleine golflengte bezitten → verre UV 𝜆 = 120 – 200nm
Verzadigde KWS zoals methaan, propaan, cyclohexaan, … → blijven onzichtbaar bij nabije UV of VIS-straling, want energie wordt niet groot
genoeg om gelijk te worden aan het energieverschil tussen die twee toestanden waardoor het niet zal absorberen → laat al het licht door
Transitie van 𝝅 → 𝝅∗
Komt voor in onverzadigde moleculen (2x of 3x bindingen, aromatische ring, carbonyl C = O, azobinding)
Omdat 𝜀 = moleculaire absorptiviteit heel hoog is omdat beide (𝜋 en 𝜋 ∗) in hetzelfde vlak liggen en
de kans op transitie daarom dus zeer hoog is → geeft sterk signaal in het UV-VIS spectrum (als nodige E (foton) er is voor absorptie)
,Transitie van 𝒏 → 𝝅∗
Niet-bindende elektronen (n) zijn losser gebonden dan 𝜎-gebonden elektronen
waardoor een transitie kan voorkomen bij langere golflengtes (minder E nodig)
→ belangrijk voor spectra van aldehyden en ketonen
Geeft kleine signalen want e- in n-orbitalen staan loodrecht op het vlak van
de 𝝅- (en 𝝅∗ ) binding waardoor kans op deze elektornensprong klein is
Transitie van 𝒏 → 𝝈∗
Deze transitie gebeurt door excitatie van een niet-gebonden elektron
(van N, O, S of halogenen) naar een anti-bindend 𝝈∗ -orbitaal
Bv methanol, trimethylamine, …
Maar, sommige theoretische verwachte transities worden niet waargenomen in het UV spectrum achteraf → verborgen regels (spin etc)
Figuur met verklaring voor brede absorptieband
▪ Figuur legt visueel uit waarom een elektronensprong (bv door absorptie van UV-VIS licht) in de praktijk verwijl altijd leidt tot
een verandering in vibratienergie van de molecule (ookal is daar minder energie voor nodig → IR-licht)
▪ Parabolen = elektronische energieniveaus, Horizontalen = vibratie-energieniveaus (in elektronisch niveau), x-as = internucleaire
afstand tussen de atoomkernen in de binding
▪ Franck-Condon principe stelt dat een elektronische transitie van elektron naar hoger niveau zo ongelofelijk snel gebeurt, dat de
zwaardere atoomkernen (protonen en neutronen) de tijd niet hebben om te bewegen → tijdens de sprong staan de kernen dus
letterlijk even stil = statisch → dus verticaal omhoog (x-as gelijk)
▪ Verschuiving bovenste parabool: e- springt van bindend (of niet-bindend) naar een anti-bindend orbitaal. Omdat dit anti-bindend
orbitaal resulteert in een zwakkere chemische binding, willen atomen in deze nieuwe toestand van nature verder uit elkaar
liggen → daarom optimale internucleiaire afstand in geëxciteerde toestand groter dan in grondtoestand = rechts verschoven
▪ Je springt verticaal omhoog (statische kernen) maar doordat bovenste parabool intussen naar rechts verschoven is, kom je na de
sporng nooit in het dal (laagste vibrationele niveau) van de bovenste parabool terecht → hoger vibrationeel energieniveau
→ fenomeen waarbij eletronische- gelijktijdig gepaard gaat met vibrationele transitie = vibronische transitie
Jablonski-diagram
Toont de reversibiliteit van deze processen aan → terugkeer naar grondtoestand na afspelen spectroscopie
Dit kan op verschillende manieren gebeuren (stralings- (elektronische) en niet stralingsprocessen (vibr)) → namen niet te kennen
Beste weg via kortste geëxciteerde toestand
Ook zullen elektronen rap terugvallen uit het hogere vibrationele niveau naar grondtoestand in het hogere elektronische niveau
(Franck-Condon) en deze vibrationele energie dus afgeven
Toepassing: bij een UV-lamp gaan de N2 in de lucht naar de aangeslagen toestand door het UV-licht, als ze terugvallen naar de
grondtoestand stralen ze het typische blauwe licht uit (van elektronische energie! niet vibrationele)
, Chromoforen en auxochromen (!)
UV-VIS absorptie is gerelateerd aan de excitatie van elektronen, MAAR de atoomkernen bepalen hoe de elektronen gebonden zijn &
𝒉𝒄
beïnvloeden dus zo het energieverschil tussen de grondtoestand en de geëxciteerde toestand (∆𝑬 → 𝑬 = → 𝝀absorptie)
𝝀
Dus de benodigde energie voor absorptie wordt zo vooral bepaald door de groep van atomen ipv de elektronen zelf
▪ Chromoforen = functionele groep in organische molecule die transitie van elektron vanuit een bindingsorbitaal of niet-
bindingsorbitaal (n) naar een een anti-bindingsorbitaal (elektronensprong) gaat faciliteren
o Zorgen voor karakteristieke absorptiespectrum in UV of zichtbaar licht spectrum
o Vaak aanwezig bij moleculen met dubbele of driedubbele bindingen want transitie 𝜋 → 𝜋 ∗ komt zeer frequent voor
o Als deze groepen geconjugeerd aan elkaar voorkomen (=meervoudige chromoforen) krijg je een nog sterker signaal,
waarbij de afstand tussen 𝜋 en 𝜋 ∗ kleiner wordt (dus bij hogere golflengte nu een absorptieband! (lagere E))
r
o Een piek in een UV-VIS spectrum kan aanwezijging zijn van voorkomen chromofore groep
VB chromofore groepen: aromatische ringen, C = 0 (carbonyl), Azo-groepen N=N, nitrogroepen NO2, …)
▪ Auxochromen = groepen die zelf geen UV-VIS absorberen, maar wel sterk absorptie van een gekoppelde chromofoor beïnvloeden
(bv signaal versterken of verschuiven naar een andere golflengte)
o Belangrijkste groepen: amino (NH), hyrdoxyl (OH) en alkoxy (alkylgroep verbonden met een O = R-O)
o 2 mogelijkse effecten dus
Effect op de golflengte
▪ Bathochromisch = verandering naar absorptie bij langere golflengtes (minder energie nodig) = red shift
▪ Hypsochromisch = verandering naar absorptie bij kortere golflengtes (meer energie nodig) = blue shift
Effect op de intensiteit
▪ Hyperchromisch = absorptie-intensiteit stijgt (hogere piek)
▪ Hypochromisch = absorptie-intensiteit daalt (lagere piek)
Structurele en kwantitatieve informatie via UV-VIS spectrum
UV-VIS is niet sterk kwalitatief (structuren bepalen is lastig omdat je brede absorptiebanden krijgt) → er bestaat geen unieke
elektronische spectra voor specifieke moleculen → identificeren organische moleculen met één binding zal zelfden lukken
Welke kwalitatieve info nu verkregen?
Verre UV gebied Hier absorberen enkel elektronen uit enkelvoudige 𝜎-bindingen (verzadigde KWS) die extreem veel energie nodig
10 – 200nm hebben om te springen → moeilijk te meten en weinig diagnostische waarde → wordt weinig gebruikt
Bv moleculen als hexaan en propaan (verz KWS) vertonen enkel dus 𝜎 → 𝜎 ∗ , absorberen niet in UV-VIS gebeid en
zijn daar dus volledig transparant → dus wil bv stof analyseren in UV-VIS en ziet niet? Wrs te maken met simeple
verzadigde molecule zonder speciale functionele groepen (zoals hexaan)
Combo UV & VIS Hier zitten de interessante moleculen (chromoforen), absorptie in dit gebied vertelt direct dat je met chromofore
200 – 800nm groepen zit (functionele groepen die kleur (VIS) of UV absorberen). Door 3 concrete hints
▪ Hint 1: hetero-atomen (N, O, S, halogenen): deze atomen hebben vrije, niet-bindende elektronenparen (n- of p-
elektronen) die iets makkelijker overspringen naar een anti-bindend orbitaal (𝜎 ∗ , 𝜋 ∗ )
o Kwal info: absorptie aan lage kant van dit gebied (bv net boven 200 nm) is hint dat je molecule
misschien ethers, amines of zwavelverbindingen bevat
▪ Hint 2: onverzadigde bindingen: (𝜋 → 𝜋 ∗): dubbele of driedubbele bindingen (C=C of C=O). Waarschijnlijkheid
dat een elektron hier springt is gigantisch hoog, wat zorgt voor extreem sterke absorptie (zie chromofoor trg)
o Kwal info: torenhoge, intense aborptiepiek in UV-gebied is ijzersterk bewijs dat je molecule
conventionele dubbele/driedubbele bindingen of aromatische ringen bevat (chromoforen)
▪ Hint 3: Conjugatie van dubbele bindingen: Als dubbele en enkele bindingen elkaar afwisselen in een keten
(geconjugeerd systeem) is er opvallend minder energie nodig voor de sprong (hogere golflengtes), krijgt
opschuiving naar rechts (bathochromische shift)
o Kwal info: als piek heel hard verschuift → zeer groot geconjugeerd systeem (tot in VIS) → KLEUR
Gegeven door Kristof Demeestere
CHAPTER 1 | Inleiding
Hebt bv mariene milieu’s die veel ecosysteemdiensten leveren, maar door vervuiling, contaminatie komen deze in het gevaar,
beleidskaders zetten lijs met prioritaire drempelwaarden van stoffen op → mag dit niet overschrijden
MAAE probleem is dat er andere biologische actieve stoffen aanwezig zijn die nog niet gekend zijn en ook op de lijst horen
→ via chemische analysetechnieken proberen bekomen → zien welke stoffen erin zitten
Sample = analieten (= substanties die we willen kennen/onderzoeken) + matrix (rest van de sample)
Obv aard van sample, matrix, analiet en de mogelijkse interferentie van de matrix → keuzes maken
Welke scheidingstechniek? Hoe passen we de parameters hieraan aan? Wat kan er mogelijks gebeuren?
Kwalitatieve analyse → aanwezigheid van species in een mengsel/bepaalde substantie aantonen = structurele analyse
Kwantitatieve analyse → hoeveelheid aanwezige stof bepalen
De verschillende stappen in de analytische process trein
1. Context verzamelen: doel analyse, welke analieten + hun chemische/fysische aard
2. Bemonsteren van omgeving → starten van analytisch proces
a. Moet representatief zijn! → zorgvuldig met stalen omspringen + bemonstering kan in tijd verschillen
b. Snapshot of continue staalname? Actief (scheppen bv) of passief = materiaal dat tijdje contaminanten opneemt?
3. Opslaan staal → samenstelling mag niet veranderen voor je effectief meet → bv zeer instabiel analiet? Mag niet verloren gaan
4. Sample preparation → voorbehandelen staal om analieten te isoleren
a. Staal bewerken zodat het compatibel wordt met gekozen meettoestel → kan het gaan injecteren in toestel
1° Verwijderen van matrixcomponenten die proces negatief beïnvloeden (interferenten) → 2° concentraties van de
analieten verhogen (opcencentratie) met factor 100-1000 zodat ze meetbaar zijn voor toestel + maakt methode
robuuster (tegen variaties) → 3° mogelijks derivisatie = gecomprimeerde chemische reactie waarbij chemische stof
wordt omgezet in een andere vorm
5. In analytisch meettoestel steken = instrumentele analyse = splitsing + detectie
a. Voert scheidingstechniek uit (chromatografie/elektroforese) → #analieten gescheiden om apart te meten in detector
b. Naar detector (bv massaspectrometrie) → signaal (bv chromatogram vorm) → identificatie of kwantificatie
6. Methode validatie en data interpretatie → data interpreteren en valideren, juistheid nagaan en kijken of ze representatief zijn
voor de echte resultaten → goeie kalibratie en goed geprepareerd staal (staalname + bewaring + voorbereiding) nodig
→ ob hiervan eventueel de watchlist = lijst met grenswaarden voor bepaalde stoffen updaten?
Belangrijke opmerkingen
▪ Als 1 wagon ontspoort in deze trein van stappen → probleem
Ze moeten allemaal optimaal zijn + afgestemd op elkaar bv goeie sample preparation maar niet compatibel met toestel
▪ In praktijk stel je eerst een chemische analytische methode op → van boven naar beneden (omgekeerd redeneren)
o Start bij detectie, ik wil die stof meten dus hoe kan ik die detecteren → puur analiet kopen en kijken hoe te detecteren
o Dan eens samensmijten met alle interferenties en kijken hoe je ze kan scheiden
en of er interferentie is, hoe kan je ze beter scheiden? Welk soort chromatografie
▪ Hierna chemische analysemethode uitvoeren op een bemonsterd staal
▪ Moet dus met heel veel zaken rekening houden om ervoor te zorgen
dat je betrouwbare resultaten krijgt uiteindelijk
want bv in Dopingcontrole hangt leven van atleet
af van jouw opgestelde techniek
,Dus om chemische analysetechniek te kunnen toepassen en het analyse proces te volgen op een bemonstert staal, moet eerst omgekeerd
gewerkt en geredeneerd worden om de chemische analysetechniek op te stellen. Daarom focus in deze cursus op gebruikte
detectietechnieken en scheidingstechnieken (vanachter) omdat deze universeel zijn en minder op staalvoorbereiding en staalname want
deze zijn major-specifiek (hangt af of je met MO, water, bodem, voeding, … werkt)
▪ Hoofdstuk 2 2 universele detectietechnieken: spectroscopie en massaspectrometrie
▪ Hoofdstuk 3-6 verschillende chromatografie-technieken als scheidingstechniek
▪ Hoofdstuk 7 elektroforese als scheidingstechniek
▪ Hoofdstuk 8 validatie en kalibratie van data
CHAPTER 2 | Moleculaire spectroscopie en massaspectrometrie
Inleiding spectroscopie
Van elektromagnetische straling (EM) → informatie over atomen/moleculen
Elektromagnetische straling
▪ Bewegen aan lichtsnelheid = 𝑐 = 3 ∙ 108 m/s
▪ Is een golf met bepaalde golflengte 𝜆 → onderverdeling klassen van elektromagnetische straling
▪ Bestaat uit fotonen = kleine energiepakketjes
o Hoe hoger 𝜆 → hoe minder energie in de golf vervat → EUV > Ezichtbaar > EIR ….
Kan verschillende spectra opstellen obv absorptie of emissie van EM door een atoom
▪ Absorptiespectrum = intensiteit van golflengte ifv golflengte waarbij atoom bepaalde golflengtes absorbeert
▪ Emissiespectrum = intensiteit van golflengte ifv golflengte waarbij atoom bepaalde golflengtes emitteert
Eigenschappen atomen
▪ Alle atomen absorberen bij dezelfde golflengte als dat ze uitzenden → dal in absorptiespectrum = piek in emissiespectrum
▪ Bestaat uit protonen en neutronen in de kern en elektronen e- in verschillende schillen → uniek voor elk atoom
o e- in zelfde schil hebben zelfde energie
o e- in hogere schil bezitten meer energie
De elektronen kunnen fotonen absorberen (bepaalde golflengte) waardoor ze van grondtoestand → geëxiteerd gaan = hogere schil
deze kan terugvallen met emissie van fotonen (zelfde golflengte)
→ elk atoom bevat unieke energieniveaus en dus unieke spectra → via spectroscopie weten welk atoom/molecule je hebt
→ dus na scheiden van analieten via scheidingstechniek → spectroscopie → bepalen, welke stof het is
Spectroscopie = kwalitatieve (& kwantitatieve) methode waarbij we onbekende moleculen proberen te identificeren obv transisies die
geïnduceerd worden in de energiestructuur van chemische species (atomen/moleculen) door interactie met fotonen uit het EM spectrum
Elk species heeft unieke karakteristieke energiestructuur → identificatie
Gemeten via spectrofotometers die geabsorbeerde, gereflecteerde of geëmitteerde energie meten in het IR, VIS, UV spectrum
Gebeurt als functie van de golflengte of golfgetal door de absorptie of transmissie te plotten
1
o λ → golfgetal: 𝑣̅ = 𝜆
Reversibele niet destructieve techniek → molecule valt terug naar zijn oorspronkelijke energiestructuur na EM-straling
Massaspectrometrie = ook voor structurele identificatie van moleculen, gebaseerd op ioniseren van moleculen (e- weg) waardoor
brokstukken ontstaan en vervolgens die fragmenten door een elektrisch/magnetisch veld gestuurd worden en fysiek gesorteerd worden
obv hun massa en lading verhouding (𝒎/𝒛)
Ioniseren molecule door bombarderen met hoog-energetische elektonen (meestal 70 eV)
Destructieve methode want moleculen worden kapotgeschoten
Kunnen brokstukken (= ionen) elk identificeren/analyseren → molecule terug opbouwen → structuur onbekende molecule
,MOLECULAIRE SPECTROMETIRE + de verschillende vormen
In introductie focus op excitatie van e- en emissie van fotonen, MAAR moleculen kunnen inkomende energie (fotonen) nog op andere
manieren opslaan → De totale interne energie = 𝑬𝒊𝒏𝒕 = 𝑬𝒕𝒓𝒂𝒏𝒔 + 𝑬𝒓𝒐𝒕 + 𝑬𝒗𝒊𝒃 + 𝑬𝒆𝒍𝒆𝒄 + 𝑬𝒔𝒑𝒊𝒏 = som van 5 energievormen
▪ 𝐸𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠 = Kinetische energie door de vrije beweging van de molecule doorheen de ruimte → 𝐸𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠 = 3/2 kT
▪ 𝐸𝑟𝑜𝑡 = Energie geassocieerd met het roteren van de molecule in zijn geheel → 𝐸𝑟𝑜𝑡 = ½ 𝐼𝜔²
▪ 𝐸𝑣𝑖𝑏 = Energie van de atomen die trillen = vibreren ten opzicht e van elkaar → 𝐸𝑣𝑖𝑏 = ℎ ∙ 𝜈0 (𝑣 + ½)
▪ 𝐸𝑒𝑙𝑒𝑐 = Energie geassocieerd met de beweging van elektronen rond de atoomkern (intro)
▪ 𝐸𝑠𝑝𝑖𝑛 = Te maen met de spin-oriëntatie van atoomkernen in een magnetisch veld
→ deze energieniveau’s zitten in elkaar genest, elk elektronisch niveau bevat een reeks vibrationele niveaus
→ elk vibrationeel niveau bevat weer een reeks rotationele niveau’s
Moleculaire absorptie van EM-straling
Een molecule (of atoom) zal niet alle inkomende straling opslorpen, het absorbeert enkel een foton als de energie van die foton exact
gelijk is aan het energieverschil tussen twee energieniveau’s in de molecule
𝑐 𝑐
𝐸𝑓𝑜𝑡𝑜𝑛 = ℎ ∙ 𝜈 = ℎ ∙ 𝜆 → gelijk aan energieniveau verschil in molecule Δ𝐸 = 𝐸2 − 𝐸1 = ℎ ∙ 𝜆 = ℎ ∙ 𝜈
Golflengte 𝜆 (in m) en lichtsnelheid 𝒄 = 3 x 108 m/s
𝜈 = frequentie
Constante van Planck 𝒉 = 6,62 x 10-34 J s
Dus absorbeert enkel het deel van de EM-straling met juiste golflengte dat net genoeg energie (fotonen) bevat dat de molecule van zijn
grondtoestand naar een hoger energie level/levels kan brengen (geëxciteerde toestand)
Grondtoestand van molecule = laagste energietoestand van een atoom/molecule, gaat over naar volgende energielevel bij absorptie van
één quantum van energie = ℎ ∙ 𝜈 → dus absorptie van een foton zorgt voor verandering in interne energie-inhoud (elec, vib, rot) OF zorgt
voor verandering in spin oriëntatie van kernen in magnetisch veld. Afhankelijk van afstand tussen twee opeenvolgende energieniveau’s, is
een andere straling nodig om een wijziging te induceren → verschillende vormen van spectrometrie
Afhankelijk van de hoeveelheid energie de fotonen hebben (afhankelijk dus van welke golflengte EM-straling geabsorbeerd wordt), wek je
telkens een andere transitie op van energiestructuur → nieuwe energiestructuur → valt uiteindelijk terug (reversibel)
Krijgt op basis hiervan 3 vormen van spectroscopie obv soort EM-straling
1) UV-VIS hebben veel energie → krijgt elektronische transities → verspringen van orbitalen (chromofore groepen bv goed)
→ bepaling welk soort atoom/molecule
2) IR heeft lange golflengte → minder energie, fotonen niet genoeg E om e- te doen verspringen, wel vibreren
→ bepaling welke functionele groepen in molecule zitten
3) NMR radiogolven → extreem weinig energie → verbeken geen bindingen/verspringen maar wel spin-oriëntatie
→ info over hoe atomen structureel in molecule zijn ingebouwd
In het EM zijn verschillende soorten straling aanwezig, ze worden onderverdeeld op basis van de golflengte:
λ Type straling Welke transities bewerkstelligt
kunnen worden
10-200 nm verre UV ∆Eelek
200-380 nm UV ∆Eelek
380-780 nm VIS ∆Eelek
780nm – 1 mm IR ∆Evib
1 – 100 mm microgolven ∆Erot
Lage > 100 mm radiogolven ∆Espin
energie-inhoud
,Kleine oefening: Welk soort fotonen nodig voor wijziging vibrationele energieniveau’s?
→ energie-inhoud foton moet gelijk zijn aan energieverschil tussen 2 vibrationele energieniveau’s
Verschil tussen beide is bv 20 kJ/mol → delen door 𝑁𝐴 = 6,022 x 1023 /mol = energieverschil tussen de 2 voor 1 atoom
𝑐
Dit verschil Δ𝐸 moet gelijk zijn aan de energie-inhoud van het foton = ℎ ∙ 𝜈 = ℎ ∙ 𝜆 = ____
Kan hiermee 𝜆 bepalen en ziet dat je uitkomt in het IR spectrum → dus golflengtes uit IR-gebied nodig voor transitie
Werking van spectroscopie in praktijk
Molecule is geen spons die groot deel van EM-straling opneemt maar de absorptie is gekwantificeerd = een molecule absorbeert een
foton énkel als de energie overeenkomt met het verschil tussen twee energieniveau’s (elektronisch, vibrationeel, rotationeel) in die
specifieke molecule → dus voegen we infrarode straling toe → net genoeg energie om vibrationele energieniveau verschil te dekken,
enkel juiste golflengte wordt geabsorbeerd → weet welke molecule het is of welke groep erin zit UV-VIS, NMR
De spectrofotometer bestaat uit volgende onderdelen
▪ Stralingsbron = lamp zendt een continu spectrum van licht uit en dus een bundel van veel verschillende golflengtes en
energieën, bv deuteriumlamp → UV | wolfraamlamp → VIS | …
▪ Monochromator / filter filter om maar één specifieke golflengte = één foton-energie tegelijk naar het staal te sturen
▪ Meetcellen het licht wordt door twee cellen gestuurd: een referentiecel (met zuiver solvent) en een sample cel
(solvent met analiet)
▪ Detector vangt het licht op dat het staal niet heeft geabsorbeerd = de transmissie.
Meet inkomende 𝐼0 en uitgaande 𝐼 intensiteit
Spectrum genereren → Via Wet van Lambert-Beer 𝑨 = −𝒍𝒐𝒈(𝑰/𝑰𝟎 )
Er komt dus licht door de sample-cel = cuvvet en de analieten erin zullen enkel de fotonen absorberen (golflengte) die net genoeg
energie bevatten dat overeenkomt met verschil tussen twee verschillende energieniveau’s → rest van licht gaat erdoor
▪ 𝑰 = intensiteit van het licht dat door referentiecel komt = inkomende intensiteit
▪ 𝑰𝟎 = intensiteit van het licht dat overschiet na absorptie in referentiecel
Kan dus via monochromator alle golflengtes (bv eerst 200nm, dan 201nm, …) die de lichtbron uitstraalt, een voor een door de cuvvet
sturen, en telkens de absorptie A voor elke golflengte berekenen → uitzetten op y-as met golflengte op x-as → krijgt grafisch spectrum
Vlakke lijn = niets geabsorbeerd (𝐼 = 𝐼0 ) → A = 0
Kleine nuance: bij moderne detectoren in LC (bv PDA of DAD) wel alle UV-golflengtes direct door staal gestuurd → prisma dat
bepaalde golflengtes selecteert wordt erachter geplaatst om doorgelaten licht uit te smeren over reeks kleine detectoren die
alles tegelijk meten → basisprincipe Lambert Beer blijft zelfde
,1 | Infrared spectroscopie (IR)
1
▪ Soort straling = gemiddelde energie (golfgetal 𝑣̅ = van 4000 – 667 cm-)
𝜆
▪ Principe = veroorzaakt vibrationele transities en geeft zo dus info over de overgangen tussen deze vibrationele energieniveau’s
(en afhankelijk van de golflengte rationele) → atomen trillen rond hun binding als een veer (stretching en bending)
▪ Voorwaarde = een molecule absorbeert enkel IR-straling als de trilling een verandering in oscillerend dipoolmoment
veroorzaakt (volledige symmetrische moleculen vertonen dus geen IR-absorptie)
o Dipool = als atoom A meer elektronegatief is dan atoom B en dus meer elektronen zal aantrekken (polaire molecule)
o Binding ertussen voorstellen als een veer → als deze begint te trillen wordt die uitgerokken en dichtgeduwd →
dipoolmoment zal meetrillen en zal oscilleren
o 𝑁2 bv heeft geen dipool en trekken even hard aan de binding (elektronen) → dipoolmoment blijft mooi in midden
▪ Toepassing: krachtig voor kwalitatieve identificatie van functionele groepen
Figuur 2.4 Vibrationele energieën voorgesteld door de Morse (potentiële) energiecurve
Atomen in een diatomische molecule (2) bevinden zich op bepaalde afstand van elkaar = bindingsafstand
→ systeem streeft naar minimale-energie-inhoud → dus evenwichtstoestand = toestand waar potentiële energie minimaal is
In evenwicht staat de atoomkernen dus op evenwichtsbindingsafstand 𝑹𝒆 van elkaar (oscilleert wat maar komt altijd hier terug)
Op middelste grafiek: ziet trillingsniveaus (v = 0, 1, 2, 3, …) = vibrationele energie-inhoud met grondtoestand v = 0
→ 𝐸𝑣𝑖𝑏 = ℎ ∙ 𝜈0 (𝑣 + ½) → voor grondtoestand (v = 0) is dit ℎ ∙ 𝜈0 ½ en voor volgende (v = 1) os dot ℎ ∙ 𝜈0 (3/2)
Dus om naar volgende niveau over te gaan heb je Δ𝐸 = ℎ ∙ 𝜈0 nodig = foton moet zoveel energie hebben om transitie in
vibrationele energieniveaus te induceren
In grondtoestand trilt de binding ook al wat dus door extra energie foton zal amplitude vibratie toenemen
→ begint meer te krimpen en uitrekken = naar links en rechts en zal uiteindelijk weer tot bij 𝑅𝑒 komen
Elk soort binding heeft andere energiecurve (en dus unieke absorptiegolflengte), komt door het feit dat 𝜈0 = fundamentele
trillingsfrequentie (en dus benodigde foton-energie ~ golflengte) uniek is per binding (wet van Hook) want hangt af van
→ massa van de atomen (µ) en de sterkte van de binding (k = veerconstante)
!de energie-absorptie kan dus énkel als de trilling van de binding een oscillerend dipoolmoment opwekt 𝑂2 , 𝑁2 , …, ze hebben ook
trillingsniveaus maar deze zullen geen IR-straling absorberen omdat hun dipoolmoment 0 blijft hoe hard ze ook trillen
De twee verschillende vormen van vibratie
1) Uitrekken = stretching vibrations → als bindingshoek zelfde blijft maar bindingslengte veranderd
a. Dit kan symmetrisch = beide bindingen verlengen of assymetrisch = ene binding verkort, andere verlengt
b. Grote hoeveelheid energie voor nodig (grote golfgetallen of lage golflengtes)
2) Buigen = bending vibrations → als bindingslengte zelfde blijft maar bindingshoek veranderd
a. Kost minder energie dan stretching (kleinere golfgetallen voor nodig), 4 verschillende typ es
b. In-plane scissoring deformation: atomen bewegen naar & weg van elkaar met vervorming van de valentiehoek
c. In-plane rocking deformation: de atomen bewegen in dezelfde richting, in hetzelfde vlak
d. Out-of-plane wagging deformation: het systeem gaat heen en weer, loodrecht op het symmetrievlak
e. Out-of-plane twisting deformation: het systeem gaat heen en weer rond hun binding met de centrale molecule
,Structurele info die je uit IR-spectrum kan verkrijgen
→ spectrometer stappen doorlopen (met IR-licht) en dan absorptie (of transmissie) plotten (op y-as) tov golflengte (of golfgetal) (x-as)
→ de aanwezige functionele groepen + gehele structuur van de molecule heeft invloed op dit spectrum
Welke info kunnen we omtrent CO2 uit een IR-spectrum halen? →
C-O binding: O is δ- en C is δ+ → elektronen naar O getrokken
CO2: beide O-atomen trekken even hard aan de elektronen,
waardoor dipool in het midden ligt (C) → bij symmetrisch stretchen
= beide bindingen verlengen, krijg je geen oscillerend dipoolmoment
dus symmetrisch stretchen van CO2 zal geen signaal opleveren in het IR-spectrum
Bij asymmetrische stretching en bending krijg je wel signaal in IR-spectrum (want oscillerend dipoolmoment)
Een vibrerende diatomische molecule of diatomische groep (bv C=O, O-H) zal zich als een harmonische oscillator gedragen hierdoor kan
de trillingsfrequentie 𝝂𝟎 benaderd worden met de Wet van Hooke
ℎ𝑐
▪ 𝐸𝑣𝑖𝑏 = ℎ ∙ 𝜈0 (𝑣 + ½) |formule vibratie energie → Δ𝐸 door verschil v = 1 – v = 0 (niveau’s) → 𝐸 = → nodige 𝜆
𝜆
1 𝑘
▪ 𝜈0 = √ |formule trillingsfrequentie (Hooke)
2𝜋 µ
o h = constante van Planck = 6.62 x 10-34 J s
o 𝒗 = vibratielevel = 0, 1, 2, 3, …
o 𝜈0 = parameter die het verschil tussen twee verschillende energieniveaus aangeeft
o k = veerconstante (als maat voor de sterkte van de binding) [dynes/cm, met 1 dyne = 10-5 N)
1 1 1
o µ = gereduceerde massa: µ = 𝑚 + 𝑚 (massa atoom A en B)
𝐴 𝐵
Invloed atoommassa’s
Massa van atomen grote invloed op piek in IR-spectrum, lichtere atomen (µ kleiner) → 𝜈0 groter → nodige energie hoger
Daarom bindingen met lichtere atomen (bv H’s) absorberen altijd bij veel hogere frequenties en golfgetallen (hogere E, lagere 𝜆) op een
IR-spectrum dan zwaardere atomen
Invloed dubbele/driedubbele binding (bv C=O C-O)
Dubbele en driedubbele binding respectievelijk een factor 2x en 3x grotere k → 𝝂𝟎 groter → nodige energie omhoog
Oud Tuyeauxvraag: "In het IR-spectrum van acetaldehyde veroorzaakt C=O stretching een piek bij een lager golfgetal dan CH3 bending.
Verklaar de begrippen stretching en bending; Is de stelling juist of fout + motiveer."
Fout, stretching kost altijd meer energie (dus groter golfgetal 𝑣, of dus lagere golflengte) dan bending
Koppeling Wet van Hooke → C=O is dubbele binding (grotere veerconstante k) → 𝜈0 hoger → duwt benodigde energie nog
meer omhoog tov enkele C-H bindingen in de methylgroep
,Hoogte van de pieken (bij transmissie) of dalen (bij absorptie) in het IR-spectrum = hoeveelheid geabsorbeerd van de inkomende
intensiteit van een bepaalde golflengte (y-as)
Hangt niet af dus van welke golflengte (of wat de benodigde energie is) de binding absorbeert
→ x-as = golflengte = bepaald door Wet van Hooke → bepaald 𝐸𝑣𝑖𝑏 → bepaald Δ𝐸 → bepaald nodige 𝜆 waarbij absorbeert
Wel afhankelijk van verschil in dipoolmomenten van het molecuul in de grondtoestand en de vibrationeel aangeslagen toestand.
Hoe groter dit verschil, hoe meer intens de absorptie, hangt dus niet af van bij welke golflengte (nodige energie) de binding
→ moeten dit niet kunnen berekenen maar relatief kunnen inschatten tov van andere (zoals op vorige pagina gedaan)
Molecuul is IR-inactief als er geen verschil optreedt
̅ (50 – 12500 cm-1)
Infrarood spectroscopie wordt opgedeeld in drie groepen → totaal bereik 𝒗
1. Nabije IR licht (12500 – 4000/cm) → grootste energie waarden
o Door de grote verschillen tussen de vibrationele energieniveaus wordt deze groep weinig gebruikt
2. Normaal IR licht (667 - 4000/cm)
o Dit gebied kan het meeste informatie verstrekken voor het identificeren van organische moleculen
o Gebied karakteristiek voor bepaalde functionele groepen & voor moleculen in hun totaliteit
o Kan zorgen voor zowel vibrationele als rotationele transities
3. Verre IR (50 – 667/cm) → kleinste energie waarden
o Door de kleine energieverschillen (en dus kleine golfgetallen) wordt ook deze groep weinig gebruikt
o Zorgt vooral voor transities tussen rotationele energieniveaus
IR spectrum geeft dus absorptiebanden van functionele groepen weer → door interactie van de functionele groepen met nabij liggende
groepen kan je specifieke moleculen herkennen, bv krijgt absorptie tussen 𝑣̅ = 3000 – 2800 cm-1 wat sterke aanwijzing kan zijn voor een
alifatische KWS → positie van de pieken in deze band leeft ons iets over welke functioenel groepen erin aanwezig zijn
Werking van double beam infrarood-spectrometer = hoeveelheid geabsorbeerd van de inkomende
▪ Filament (metaaldraadje) opgewarmd → IR licht uitgestraalt
▪ Gaat naar twee meetcellen → sample-cel (analiet) en referentie-cel (zuiver solvent)
▪ Obv verschil in absorbantie tussen de twee meetcellen (𝐼 en 𝐼0 ) → A → IR-spectrum
▪ Via verstelbare prisma (monochromator) elke golflengte overgevleven intensiteit apart bepaald
▪ Signaal wordt ook versterkt via een amplifier
,2 | Ultraviolet-Zichtbaar spectroscopie (UV-VIS)
ℎ𝑐
▪ Soort straling = hoge energie (golflengtes van 200 tot 800nm, lage 𝜆) → 𝐸 = = Δ𝐸𝑒𝑙𝑒𝑘 = 𝐸𝑒𝑙𝑒𝑘2 − 𝐸𝑒𝑙𝑒𝑘1
𝜆
▪ Principe = deze fotonen hebben voldoende energie om elektronische transities te veroorzaken. Dus zullen ze tegelijkertijd ook
transities in vibrationele en rotationele energieniveau’s veroorzaken (minder energie voor nodig) → daarom krijgen we meestal
geen scherpe pieken, maar brede absorptiebanden.
Opdeling UV-VIS spectrum
Verre UV 𝜆 = 10 – 200 nm
Nabije UV 𝜆 = 200 – 380 nm
Zichtbaar licht 𝜆 = 380 – 780 nm
Elektronische energieniveaus en elektronische transities
Energieniveaus van elektronen = elektronische, beschreven door molecuulorbitalen
Bij aangaan primaire binding tussen organische moleculen → atoomorbitalen (bv C en O) versmelten tot bindingsorbitalen met vorming
▪ 𝝈-binding = kern verbinding = sterk type binding
▪ 𝝅-binding = orbitalen loodrecht op verbindingsas = zwak type binding
Elektornen die geen bindingen aangaan en dus voorkomen in niet-gebonden vorm vormen niet-bindingsorbitalen (ongepaarde e-)
Bindende orbitalen 𝜎, 𝜋 De elektronen dragen bij tot stabiliteit van de binding
Niet-bindende orbitalen 𝑛 Ongepaarde elektronen die geen invloed hebben op de binding
Anti-bindende orbitalen 𝜎 ∗, 𝜋 ∗ Hoogenergetische orbitalen die verzwakking van de binding veroorzaken als ze worden bezet
Voor een elektronische transitie moet de EM bij bepaalde
golflengte dus exact evenveel energie leveren als het verschil
in energie tussen 2 elektronische toestanden
→ maar dat verschil afhankelijk van het type binding
Transities gebeuren types tussen (overgang e- naar hoger niveau)
▪ Een bindend orbitaal (𝝈 & 𝝅) naar een anti-bindend orbitaal (𝝈∗ & 𝝅∗ )
▪ Een niet-bindend orbitaal (𝒏) naar een anti-bindend orbitaal (𝝈∗ & 𝝅∗)
De mogelijke transities (𝐸𝑒𝑙𝑒𝑘1 → 𝐸𝑒𝑙𝑒𝑘2) tussen de verschillende elektronische energieniveaus (5), zijn afhankelijke van
de aanwezige bindingsorbitalen & en dus structuur van de organische molecule
De mogelijkse types transities tussen de elektronische energieniveaus (4)
Transitie van 𝝈 → 𝝈∗
Enkel bij grote energie hoeveelheden, vindt
dit plaats, waardoor dit enkel mogelijk is door fotonen die een kleine golflengte bezitten → verre UV 𝜆 = 120 – 200nm
Verzadigde KWS zoals methaan, propaan, cyclohexaan, … → blijven onzichtbaar bij nabije UV of VIS-straling, want energie wordt niet groot
genoeg om gelijk te worden aan het energieverschil tussen die twee toestanden waardoor het niet zal absorberen → laat al het licht door
Transitie van 𝝅 → 𝝅∗
Komt voor in onverzadigde moleculen (2x of 3x bindingen, aromatische ring, carbonyl C = O, azobinding)
Omdat 𝜀 = moleculaire absorptiviteit heel hoog is omdat beide (𝜋 en 𝜋 ∗) in hetzelfde vlak liggen en
de kans op transitie daarom dus zeer hoog is → geeft sterk signaal in het UV-VIS spectrum (als nodige E (foton) er is voor absorptie)
,Transitie van 𝒏 → 𝝅∗
Niet-bindende elektronen (n) zijn losser gebonden dan 𝜎-gebonden elektronen
waardoor een transitie kan voorkomen bij langere golflengtes (minder E nodig)
→ belangrijk voor spectra van aldehyden en ketonen
Geeft kleine signalen want e- in n-orbitalen staan loodrecht op het vlak van
de 𝝅- (en 𝝅∗ ) binding waardoor kans op deze elektornensprong klein is
Transitie van 𝒏 → 𝝈∗
Deze transitie gebeurt door excitatie van een niet-gebonden elektron
(van N, O, S of halogenen) naar een anti-bindend 𝝈∗ -orbitaal
Bv methanol, trimethylamine, …
Maar, sommige theoretische verwachte transities worden niet waargenomen in het UV spectrum achteraf → verborgen regels (spin etc)
Figuur met verklaring voor brede absorptieband
▪ Figuur legt visueel uit waarom een elektronensprong (bv door absorptie van UV-VIS licht) in de praktijk verwijl altijd leidt tot
een verandering in vibratienergie van de molecule (ookal is daar minder energie voor nodig → IR-licht)
▪ Parabolen = elektronische energieniveaus, Horizontalen = vibratie-energieniveaus (in elektronisch niveau), x-as = internucleaire
afstand tussen de atoomkernen in de binding
▪ Franck-Condon principe stelt dat een elektronische transitie van elektron naar hoger niveau zo ongelofelijk snel gebeurt, dat de
zwaardere atoomkernen (protonen en neutronen) de tijd niet hebben om te bewegen → tijdens de sprong staan de kernen dus
letterlijk even stil = statisch → dus verticaal omhoog (x-as gelijk)
▪ Verschuiving bovenste parabool: e- springt van bindend (of niet-bindend) naar een anti-bindend orbitaal. Omdat dit anti-bindend
orbitaal resulteert in een zwakkere chemische binding, willen atomen in deze nieuwe toestand van nature verder uit elkaar
liggen → daarom optimale internucleiaire afstand in geëxciteerde toestand groter dan in grondtoestand = rechts verschoven
▪ Je springt verticaal omhoog (statische kernen) maar doordat bovenste parabool intussen naar rechts verschoven is, kom je na de
sporng nooit in het dal (laagste vibrationele niveau) van de bovenste parabool terecht → hoger vibrationeel energieniveau
→ fenomeen waarbij eletronische- gelijktijdig gepaard gaat met vibrationele transitie = vibronische transitie
Jablonski-diagram
Toont de reversibiliteit van deze processen aan → terugkeer naar grondtoestand na afspelen spectroscopie
Dit kan op verschillende manieren gebeuren (stralings- (elektronische) en niet stralingsprocessen (vibr)) → namen niet te kennen
Beste weg via kortste geëxciteerde toestand
Ook zullen elektronen rap terugvallen uit het hogere vibrationele niveau naar grondtoestand in het hogere elektronische niveau
(Franck-Condon) en deze vibrationele energie dus afgeven
Toepassing: bij een UV-lamp gaan de N2 in de lucht naar de aangeslagen toestand door het UV-licht, als ze terugvallen naar de
grondtoestand stralen ze het typische blauwe licht uit (van elektronische energie! niet vibrationele)
, Chromoforen en auxochromen (!)
UV-VIS absorptie is gerelateerd aan de excitatie van elektronen, MAAR de atoomkernen bepalen hoe de elektronen gebonden zijn &
𝒉𝒄
beïnvloeden dus zo het energieverschil tussen de grondtoestand en de geëxciteerde toestand (∆𝑬 → 𝑬 = → 𝝀absorptie)
𝝀
Dus de benodigde energie voor absorptie wordt zo vooral bepaald door de groep van atomen ipv de elektronen zelf
▪ Chromoforen = functionele groep in organische molecule die transitie van elektron vanuit een bindingsorbitaal of niet-
bindingsorbitaal (n) naar een een anti-bindingsorbitaal (elektronensprong) gaat faciliteren
o Zorgen voor karakteristieke absorptiespectrum in UV of zichtbaar licht spectrum
o Vaak aanwezig bij moleculen met dubbele of driedubbele bindingen want transitie 𝜋 → 𝜋 ∗ komt zeer frequent voor
o Als deze groepen geconjugeerd aan elkaar voorkomen (=meervoudige chromoforen) krijg je een nog sterker signaal,
waarbij de afstand tussen 𝜋 en 𝜋 ∗ kleiner wordt (dus bij hogere golflengte nu een absorptieband! (lagere E))
r
o Een piek in een UV-VIS spectrum kan aanwezijging zijn van voorkomen chromofore groep
VB chromofore groepen: aromatische ringen, C = 0 (carbonyl), Azo-groepen N=N, nitrogroepen NO2, …)
▪ Auxochromen = groepen die zelf geen UV-VIS absorberen, maar wel sterk absorptie van een gekoppelde chromofoor beïnvloeden
(bv signaal versterken of verschuiven naar een andere golflengte)
o Belangrijkste groepen: amino (NH), hyrdoxyl (OH) en alkoxy (alkylgroep verbonden met een O = R-O)
o 2 mogelijkse effecten dus
Effect op de golflengte
▪ Bathochromisch = verandering naar absorptie bij langere golflengtes (minder energie nodig) = red shift
▪ Hypsochromisch = verandering naar absorptie bij kortere golflengtes (meer energie nodig) = blue shift
Effect op de intensiteit
▪ Hyperchromisch = absorptie-intensiteit stijgt (hogere piek)
▪ Hypochromisch = absorptie-intensiteit daalt (lagere piek)
Structurele en kwantitatieve informatie via UV-VIS spectrum
UV-VIS is niet sterk kwalitatief (structuren bepalen is lastig omdat je brede absorptiebanden krijgt) → er bestaat geen unieke
elektronische spectra voor specifieke moleculen → identificeren organische moleculen met één binding zal zelfden lukken
Welke kwalitatieve info nu verkregen?
Verre UV gebied Hier absorberen enkel elektronen uit enkelvoudige 𝜎-bindingen (verzadigde KWS) die extreem veel energie nodig
10 – 200nm hebben om te springen → moeilijk te meten en weinig diagnostische waarde → wordt weinig gebruikt
Bv moleculen als hexaan en propaan (verz KWS) vertonen enkel dus 𝜎 → 𝜎 ∗ , absorberen niet in UV-VIS gebeid en
zijn daar dus volledig transparant → dus wil bv stof analyseren in UV-VIS en ziet niet? Wrs te maken met simeple
verzadigde molecule zonder speciale functionele groepen (zoals hexaan)
Combo UV & VIS Hier zitten de interessante moleculen (chromoforen), absorptie in dit gebied vertelt direct dat je met chromofore
200 – 800nm groepen zit (functionele groepen die kleur (VIS) of UV absorberen). Door 3 concrete hints
▪ Hint 1: hetero-atomen (N, O, S, halogenen): deze atomen hebben vrije, niet-bindende elektronenparen (n- of p-
elektronen) die iets makkelijker overspringen naar een anti-bindend orbitaal (𝜎 ∗ , 𝜋 ∗ )
o Kwal info: absorptie aan lage kant van dit gebied (bv net boven 200 nm) is hint dat je molecule
misschien ethers, amines of zwavelverbindingen bevat
▪ Hint 2: onverzadigde bindingen: (𝜋 → 𝜋 ∗): dubbele of driedubbele bindingen (C=C of C=O). Waarschijnlijkheid
dat een elektron hier springt is gigantisch hoog, wat zorgt voor extreem sterke absorptie (zie chromofoor trg)
o Kwal info: torenhoge, intense aborptiepiek in UV-gebied is ijzersterk bewijs dat je molecule
conventionele dubbele/driedubbele bindingen of aromatische ringen bevat (chromoforen)
▪ Hint 3: Conjugatie van dubbele bindingen: Als dubbele en enkele bindingen elkaar afwisselen in een keten
(geconjugeerd systeem) is er opvallend minder energie nodig voor de sprong (hogere golflengtes), krijgt
opschuiving naar rechts (bathochromische shift)
o Kwal info: als piek heel hard verschuift → zeer groot geconjugeerd systeem (tot in VIS) → KLEUR
