INSTRUMENTELE ANALYSE
INLEIDING DIA 1-7
Kwalitatieve en/of kwantitatieve analyse
Analyse: meten van een fysische eigenschap
- Spectrochemie
o Absorptie: UV-Vis (H1), IR (H2), AAS (H3)
o Verstrooiing: nefelometrie, turbidimetrie (H1)
o Emissie: vlamfotometrie (H4), fluorimetrie (H5)
- Massa: MS (H6)
- Kernspin: NMR (H7)
- Elektrochemie
o Geleidbaarheid: conductometrie (H8)
o Potentiaal: potentiometrie (H9)
o Stroom: voltametrie (H10)
- Radiochemie (H11)
Fysische eigenschap vorming signaal omvorming meetbaar signaal versterking signaal visualisatie
SPECTROCHEMIE DIA 8-12
- Oorspronkelijk: gebruik van zichtbaar licht om spectra te produceren
- Nu: gelijke welke vorm van elektromagnetische straling
- Elektromagnetische straling bestaat uit golven die zich voortplanten met elektrische en magnetische
componenten (loodrecht op elkaar)
De energie (E) van de golf, genaamd een foton, wordt berekend uit de trillingsfrequentie via de wet van Planck:
E = h * v (h = constante van Planck en v = frequentie)
De golf plant zich voort met de snelheid (c) van het licht. De golflengte (λ) is de afgelegde weg tijdens 1 trilling: λ =
∗
Uit deze formules is af te leiden omgekeerd evenredig verband: E =
Elektromagnetisch spectrum
- Hoe groter de golflengte, hoe lager de energie = lage frequentie
- Hoe groter de frequentie, hoe kleiner de golflengte, hoe hoger de energie
Soorten
- Absorptiespectrochemetrie: meten hoeveel straling wordt geabsorbeerd
o UV-Vis, IR, AAS
o Hoe intensiver, hoe meer moleculen
- Emmisiespectrometrie: meten hoeveel straling wordt uitgezonden
o Vlamfotometrie, fluorimetrie
,HOOFDSTUK 1: UV-VIS SPECTROCHEMIE DIA 13-120
M: molecule in grondtoestand
h * v: elektromagnetische straling
M*: molecule met excitatie van valentie-elektronen
M + h * v M*
- M* M + energie (warmte)
- M* A fotochemie
- M* M + energie (h * v) fluorescentie
1. LAMBERT-BEER
DE WET
De afname van intensiteit van monochromatische straling die invalt op een absorberend milieu is recht evenredig
met de intensiteit van de opvallende straling en de hoeveelheid materiaal in de lichtweg.
Hoe intensiever het licht, hoe meer geabsorbeerd
∆I = - k λ * I * N
∗ ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ ∗
∗ ∗ ∗
dI = - =-
N=
∗ ∗ ∗ ∗
∫ =∫
∗ ∗ ∗ ∗
ln I – ln I0 = -
∗ ∗ ∗ ∗
ln =-
∗ ∗ ∗ ∗
log =-
, ∗
log = - ελ * c * b
A = log = + ελ * c * b
ελ = constante voor een bepaalde verbinding bij een bepaalde golflengte opgelost in een bepaald oplosmiddel
AFLEIDINGEN
A = log = + ελ * c * b
Indien b constant is (1 cm) en monochromatisch licht A = + ελ * c of A = f(c)
- Indien ελ gekend: c uit A
- Indien ελ niet (accuraat genoeg) gekend: ijklijn
Indien b en c constant zijn A = f(λ)
Grenzen van absorptie:
- Geen absorptie: I = I0 A = log = log =0
0 ≤ A ≤ oneindig
- Volledige absorptie: I = 0 A = log = log = oneindig
,TRANSMISSIE
T= of %T = * 100
Grenzen van %T:
- Volledige transmissie: I = I0 %T = * 100 = * 100 = 100%
0% ≤ %T ≤ 100%
- Geen transmissie: I = 0 %T = * 100 = * 100 = 0%
A = 2 – log %T
%T = 10- ελ * c * b * 100 of %T = 10- ελ * c * b + 2
OEFENING
De molaire extinctiecoëfficiënt van het gekleurde reactieproduct bij een glucosebepaling is 3000 l/mol cm. De
gemeten absorbantie in een 1 cm cuvet is 0,935. De oplossing werd bereid door 20,00 ml glucose stockoplossing
te mengen met 10,00 ml kleurreagens en 50,00 ml AD.
a. Bereken de concentratie van de glucose stockopl.
b. Hoeveel mg glucose (180,16 g/mol) werd afgewogen om 1000 ml stockoplossing te bekomen?
c. Bereken het procent transmissie van de meetoplossing indien gemeten wordt in een 2 cm cuvet.
METEN IN DE PRAKTIJK
Apraktisch = log
AFWIJKINGEN
Indien c constant is A = f(b) Indien b constant is A = f(c)
Fysische afwijkingen = fundamententele afwijkingen beperking van wetmatigheid
- Oplossingen ≤ 0,01 M: Lambert-Beer OK
- Oplossingen > 0,01 M: soms problemen verdunnen
o Afstand tussen absorberende deeltjes klein
o Kan wijziging in de brekingsindex (n) veroorzaken
Chemische afwijkingen: als gevolg van associatie, dissociatie of reactie van absorberend deeltje met solvent
Instrumentele afwijkingen
- Niet-monochromatisch licht
o ελ = ελ‘: Agemeten = ελ * b * c
o ελ ≠ ελ‘: Lambert-Beer gaat niet op
- Strooilicht
o A = log = = log A = log = log A zal dalen
% %
( )∗
o Fout = = … % hoe groter de afwijking, hoe groter de fout
, 2. ONDERDELEN APPARATUUR
1. Stralingsbron (lamp): polychromatisch licht
2. Golflengteselector: monochromatisch licht
3. Cuvet: recipiënt voor staal en blanco
4. Detector: detectie en omzetting signaal
5. Recorder: weergeven signaal
STRALINGSBRON
UV: 200 nm tot 400 nm geëxciteerd H2- of deuteriumlamp
Zichtbaar licht: 400 nm tot 800 nm wolfraamlamp
Infraroodlicht: > 800 nm
Wolfraamlamp
- Continue spectrum
- In luchtledige lamp verdampt wolfraam geleidelijk en bedekt wanden van lamp waardoor energie-output
afneemt oplossing: wolfraam-halogeen lamp
Voordelen wolfraam-halogeen lamp: hogere energie, kortere golflengen en langere levensduur
Bronspectrum
- Continue in zichtbaar gebied
- Intensiteit afhankelijk van temperatuur van gloeidraad
o Recht evenredig met 4de macht van voltage van lamp zodat elektrische stabiliteit van
lampvoeding noodzakelijk is
- Intensiteit verandert met golflengte
o Kalibratie op 100 %T uitvoeren
o Telkens een andere golflengte gebruiken
H2- of deuteriumlamp
- Continu spectrum met elektrische ontlading
- Lage spanning
- Kwartsvensters
GOLFLENGT ESELECTOR
Straling beperkt tot smalle golflengteband
- Wet van Lambert-Beer gaat beter op extinctie hangt af van oplosmiddel, golflengte en licht
- Selectiviteit neemt toe bestanddelen die absorberen in andere golflengtegebieden zullen niet
interfereren
- Hogere gevoeligheid slechts golflengten die sterk geabsorbeerd worden gebruiken
Welke filters en monochromator voor golflengteselectie
- Filters elimineren ongewenste golflengten via absorptie of interferentie
- Beter scheiding door prisma’s of roosters: prisma’s gebruikt doordat dispersie afhankelijk van golflengte
niet bij roosters (ook algemeen gebruiken)
ABSORPTIEFILTER
- Gekleurd glas of kleurstof in gelatine tussen 2 glazen platen
- Absorptie van complementaire kleur
- Keuze filter: filter kleur doorlaten die complementair is aan kleur van oplossing of
moet type licht absorberen dat monsteroplossing doorlaat
- Kleuren veranderen dikwijls met concentratie (of laagdikte)
INLEIDING DIA 1-7
Kwalitatieve en/of kwantitatieve analyse
Analyse: meten van een fysische eigenschap
- Spectrochemie
o Absorptie: UV-Vis (H1), IR (H2), AAS (H3)
o Verstrooiing: nefelometrie, turbidimetrie (H1)
o Emissie: vlamfotometrie (H4), fluorimetrie (H5)
- Massa: MS (H6)
- Kernspin: NMR (H7)
- Elektrochemie
o Geleidbaarheid: conductometrie (H8)
o Potentiaal: potentiometrie (H9)
o Stroom: voltametrie (H10)
- Radiochemie (H11)
Fysische eigenschap vorming signaal omvorming meetbaar signaal versterking signaal visualisatie
SPECTROCHEMIE DIA 8-12
- Oorspronkelijk: gebruik van zichtbaar licht om spectra te produceren
- Nu: gelijke welke vorm van elektromagnetische straling
- Elektromagnetische straling bestaat uit golven die zich voortplanten met elektrische en magnetische
componenten (loodrecht op elkaar)
De energie (E) van de golf, genaamd een foton, wordt berekend uit de trillingsfrequentie via de wet van Planck:
E = h * v (h = constante van Planck en v = frequentie)
De golf plant zich voort met de snelheid (c) van het licht. De golflengte (λ) is de afgelegde weg tijdens 1 trilling: λ =
∗
Uit deze formules is af te leiden omgekeerd evenredig verband: E =
Elektromagnetisch spectrum
- Hoe groter de golflengte, hoe lager de energie = lage frequentie
- Hoe groter de frequentie, hoe kleiner de golflengte, hoe hoger de energie
Soorten
- Absorptiespectrochemetrie: meten hoeveel straling wordt geabsorbeerd
o UV-Vis, IR, AAS
o Hoe intensiver, hoe meer moleculen
- Emmisiespectrometrie: meten hoeveel straling wordt uitgezonden
o Vlamfotometrie, fluorimetrie
,HOOFDSTUK 1: UV-VIS SPECTROCHEMIE DIA 13-120
M: molecule in grondtoestand
h * v: elektromagnetische straling
M*: molecule met excitatie van valentie-elektronen
M + h * v M*
- M* M + energie (warmte)
- M* A fotochemie
- M* M + energie (h * v) fluorescentie
1. LAMBERT-BEER
DE WET
De afname van intensiteit van monochromatische straling die invalt op een absorberend milieu is recht evenredig
met de intensiteit van de opvallende straling en de hoeveelheid materiaal in de lichtweg.
Hoe intensiever het licht, hoe meer geabsorbeerd
∆I = - k λ * I * N
∗ ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ ∗ ∗
∗ ∗ ∗
dI = - =-
N=
∗ ∗ ∗ ∗
∫ =∫
∗ ∗ ∗ ∗
ln I – ln I0 = -
∗ ∗ ∗ ∗
ln =-
∗ ∗ ∗ ∗
log =-
, ∗
log = - ελ * c * b
A = log = + ελ * c * b
ελ = constante voor een bepaalde verbinding bij een bepaalde golflengte opgelost in een bepaald oplosmiddel
AFLEIDINGEN
A = log = + ελ * c * b
Indien b constant is (1 cm) en monochromatisch licht A = + ελ * c of A = f(c)
- Indien ελ gekend: c uit A
- Indien ελ niet (accuraat genoeg) gekend: ijklijn
Indien b en c constant zijn A = f(λ)
Grenzen van absorptie:
- Geen absorptie: I = I0 A = log = log =0
0 ≤ A ≤ oneindig
- Volledige absorptie: I = 0 A = log = log = oneindig
,TRANSMISSIE
T= of %T = * 100
Grenzen van %T:
- Volledige transmissie: I = I0 %T = * 100 = * 100 = 100%
0% ≤ %T ≤ 100%
- Geen transmissie: I = 0 %T = * 100 = * 100 = 0%
A = 2 – log %T
%T = 10- ελ * c * b * 100 of %T = 10- ελ * c * b + 2
OEFENING
De molaire extinctiecoëfficiënt van het gekleurde reactieproduct bij een glucosebepaling is 3000 l/mol cm. De
gemeten absorbantie in een 1 cm cuvet is 0,935. De oplossing werd bereid door 20,00 ml glucose stockoplossing
te mengen met 10,00 ml kleurreagens en 50,00 ml AD.
a. Bereken de concentratie van de glucose stockopl.
b. Hoeveel mg glucose (180,16 g/mol) werd afgewogen om 1000 ml stockoplossing te bekomen?
c. Bereken het procent transmissie van de meetoplossing indien gemeten wordt in een 2 cm cuvet.
METEN IN DE PRAKTIJK
Apraktisch = log
AFWIJKINGEN
Indien c constant is A = f(b) Indien b constant is A = f(c)
Fysische afwijkingen = fundamententele afwijkingen beperking van wetmatigheid
- Oplossingen ≤ 0,01 M: Lambert-Beer OK
- Oplossingen > 0,01 M: soms problemen verdunnen
o Afstand tussen absorberende deeltjes klein
o Kan wijziging in de brekingsindex (n) veroorzaken
Chemische afwijkingen: als gevolg van associatie, dissociatie of reactie van absorberend deeltje met solvent
Instrumentele afwijkingen
- Niet-monochromatisch licht
o ελ = ελ‘: Agemeten = ελ * b * c
o ελ ≠ ελ‘: Lambert-Beer gaat niet op
- Strooilicht
o A = log = = log A = log = log A zal dalen
% %
( )∗
o Fout = = … % hoe groter de afwijking, hoe groter de fout
, 2. ONDERDELEN APPARATUUR
1. Stralingsbron (lamp): polychromatisch licht
2. Golflengteselector: monochromatisch licht
3. Cuvet: recipiënt voor staal en blanco
4. Detector: detectie en omzetting signaal
5. Recorder: weergeven signaal
STRALINGSBRON
UV: 200 nm tot 400 nm geëxciteerd H2- of deuteriumlamp
Zichtbaar licht: 400 nm tot 800 nm wolfraamlamp
Infraroodlicht: > 800 nm
Wolfraamlamp
- Continue spectrum
- In luchtledige lamp verdampt wolfraam geleidelijk en bedekt wanden van lamp waardoor energie-output
afneemt oplossing: wolfraam-halogeen lamp
Voordelen wolfraam-halogeen lamp: hogere energie, kortere golflengen en langere levensduur
Bronspectrum
- Continue in zichtbaar gebied
- Intensiteit afhankelijk van temperatuur van gloeidraad
o Recht evenredig met 4de macht van voltage van lamp zodat elektrische stabiliteit van
lampvoeding noodzakelijk is
- Intensiteit verandert met golflengte
o Kalibratie op 100 %T uitvoeren
o Telkens een andere golflengte gebruiken
H2- of deuteriumlamp
- Continu spectrum met elektrische ontlading
- Lage spanning
- Kwartsvensters
GOLFLENGT ESELECTOR
Straling beperkt tot smalle golflengteband
- Wet van Lambert-Beer gaat beter op extinctie hangt af van oplosmiddel, golflengte en licht
- Selectiviteit neemt toe bestanddelen die absorberen in andere golflengtegebieden zullen niet
interfereren
- Hogere gevoeligheid slechts golflengten die sterk geabsorbeerd worden gebruiken
Welke filters en monochromator voor golflengteselectie
- Filters elimineren ongewenste golflengten via absorptie of interferentie
- Beter scheiding door prisma’s of roosters: prisma’s gebruikt doordat dispersie afhankelijk van golflengte
niet bij roosters (ook algemeen gebruiken)
ABSORPTIEFILTER
- Gekleurd glas of kleurstof in gelatine tussen 2 glazen platen
- Absorptie van complementaire kleur
- Keuze filter: filter kleur doorlaten die complementair is aan kleur van oplossing of
moet type licht absorberen dat monsteroplossing doorlaat
- Kleuren veranderen dikwijls met concentratie (of laagdikte)
