Chemie Overal 5 VWO ||| Samenvatting H10: Analyse
H10 | Analyse
10.1 Spectroscopie
Elektromagnetische straling
Alles om je heen kun je zien doordat het licht reflecteert. Licht is een vorm van elektro-
magnetische straling. Andere vormen zijn: radiogolven, infrarood, uv-straling en röntgenstraling.
Alle elektromagnetische straling beweegt met de lichtsnelheid (3 · 108 m s-1). De beweging van
elektromagnetische straling is een golf en de afstand tussen twee golftoppen noem je een
golflengte (vaak in nanometer: 1 nm = 1 · 109 m).
Alle verschillende soorten elektro-
magnetische straling staan in BINAS
tabel 19B.
Elektromagnetische straling bevat
energie. Je kunt de elektro-
magnetische straling voorstellen als
een golf, maar ook als een bundel energiepakketjes, fotonen genaamd. De energieinhoud van een
foton is is omgekeerd evenredig met de golflengte. Fotonen met een kleinere golflengte hebben
een hogere energie en zijn daardoor gevaarlijker.
Spectra
Elke kleur licht heeft zijn eigen golflengte. De verschillende golflengtes
worden uit elkaar gebogen en je ziet de afzonderlijke kleuren.
Een regenboog toont het spectrum van het zonlicht. Een spectrum is een
weergave van alle golflengte die een bepaalde straling bevat. De analyse-
methode spectroscopie bestudeert met behulp van spectra het effect van
elektromagnetische straling op stoffen.
Absorberen van elektromagnetische straling
Als licht op een voorwerp valt wordt alleen de kleur licht weerkaatst van het voorwerp. Alle andere
kleuren worden geabsorbeerd. De kleur en dus de de golflengte van de straling die wordt
teruggekaatst, is afhankelijk van de soort stof.
Uitzenden van elektromagnetische straling
In een spectrum kun je zien bij welke golflengte(s) een stof absorbeert of uitzendt.
Door een bepaald soort elektromagnetische straling op een stof te laten vallen en een spectrum te
maken van de straling die erdoorheen gaat, krijg je een absorptiespectrum. Hierin zie je bij welke
golflengtes de stof elektromagnetische straling absorbeert.
Van de elektromagnetische
straling die een stof
uitzendt kun je ook een
spectrum maken. Je noemt
zo’n spectrum een
emissiespectrum. In een
emissiespectrum zie je bij
welke golflengte een stof
elektromagnetische
straling uitzendt.
Energieniveaus
Alle atomen atomen absorberen bij dezelfde golflengte(s) als die ze uitzenden. Dat is te vinden in
het atoommodel van Bohr waarin elektronen in schillen zijn verdeeld. Elke schil heeft z’n eigen
energieniveau. Een elektron kan, als het een foton opneemt, naar een schil met
een hoger energieniveau. Het elektron gaat dan over van de grondtoestand naar
de aangeslagen toestand.
Na een tijd valt een elektron vanuit de aangeslagen toestand weer terug naar de
grondtoestand. Er komt dan energie vrij in de vorm van een foton.
1
, Chemie Overal 5 VWO ||| Samenvatting H10: Analyse
De hoogte van energieniveau’s verschilt per atoomsoort, waardoor elke atoomsoort een uniek
absorptie- en emissiespectrum heeft.
10.2 Kwalitatieve analyse
Infraroodspectroscopie
Methodes waarbij je informatie krijgt over de bouw van stoffen of de samenstelling van een
mengsel vallen onder kwalitatieve analyse. Een voorbeeld hiervan is ir-spectroscopie. Deze vorm
van spectroscopie kijkt naar de absorptie van straling door moleculen in het infraroodgebied.
Door infrarode straling (ir-straling) gaan de elektronen in atomen niet naar een
aangeslagen toestand. Wel gaan de atoombindingen in moleculen vibreren. Er zijn
twee soorten vibraties:
● Strekvibraties → De atomen bewegen van elkaar af en naar elkaar toe,
hierdoor verandert de bindingslengte.
● Buigvibraties → De hoek tussen de bindingen in een molecuul veranderen.
Wanneer je ir-straling van verschillende golflengtes op een stof laat vallen en je meet
welke golflengtes de stof absorbeert, krijg je informatie over de bindingen in de moleculen van die
stof. Het maken van een absorptiecentrum met ir-straling heet ir-spectroscopie.
Analyse van een ir-spectrum
In BINAS tabel 39C1 en C2 zie je een groot aantal bindingen in moleculen met het bijbehorende
absorptiegebied van de ir-straling. Hiermee kun je van elke piek in een ir-spectrum herleiden bij
welk type binding deze hoort. Dit geeft informatie over de structuur van moleculen van een stof.
Het golfgetal (omgekeerde waarde van de golflengte, 1/λ met de eenheid cm-1) staat langs de x-as
van hoog naar laag. Op de verticale as in een ir-spectrum staat vaak de transmissie (percentage van
de opvallende straling die wordt doorgelaten) in plaats van absorptie.
UV/VIS-spectroscopie
Bij uv/VIS-spectroscopie meet je de absorptie van ultraviolette straling (uv) en licht (VIS = visible).
Hierbij heb je te maken met de overgang van een elektron van de grondtoestand naar de
aangeslagen toestand door opname van een foton.
Bij uv/VIS-spectrofotometrie, ook wel colorimetrie genoemd, meet je de absorptie van
uv/VIS-straling van een oplossing bij een specifieke golflengte. Daaruit kun je de concentratie van
de oplossing berekenen. Het is dus een kwantitatieve analyse.
10.3 Kwantitatieve analyse
De spectrofotometer
De concentratie van opgeloste stoffen kun je meten met spectrofotometrie. Je meet
dan hoeveel elektromagnetische straling een stof absorbeert. De golflengte van de
gebruikte straling ligt tussen infrarood- en uv-straling. Het apparaat dat hiervoor
gebruik wordt, de spectrofotometer, bestaat uit een stralingsbron en een detector.
Hoe meer straling er door de stof wordt geabsorbeerd, hoe minder er op de detector
zal vallen. Dit kan op één of meerdere golflengtes.
Spectrofotometrie geeft informatie over de bouw van moleculen, maar ook over de
concentraties van stoffen in oplossingen.
Kwantitatieve analyse
Het bepalen van concentraties van opgeloste stoffen met spectrofotometrie is een
kwantitatieve analyse. Het resultaat van een kwantitatieve analyse is een getal met
een eenheid. Voor een spectrofotometrische concentratiebepaling maak je met een spectrofoto-
meter eerst een VIS-absorptiespectrum van de stof die je wilt onderzoeken.
Bij concentratiebepaling laat je licht van de gevonden golflengte vallen door een oplossing van de
te onderzoeken stof, het monster. Het invallende licht wordt geabsorbeerd door de stof, maar ook
het gebruikte oplosmiddel en door eventueel andere aanwezige stoffen.
2
H10 | Analyse
10.1 Spectroscopie
Elektromagnetische straling
Alles om je heen kun je zien doordat het licht reflecteert. Licht is een vorm van elektro-
magnetische straling. Andere vormen zijn: radiogolven, infrarood, uv-straling en röntgenstraling.
Alle elektromagnetische straling beweegt met de lichtsnelheid (3 · 108 m s-1). De beweging van
elektromagnetische straling is een golf en de afstand tussen twee golftoppen noem je een
golflengte (vaak in nanometer: 1 nm = 1 · 109 m).
Alle verschillende soorten elektro-
magnetische straling staan in BINAS
tabel 19B.
Elektromagnetische straling bevat
energie. Je kunt de elektro-
magnetische straling voorstellen als
een golf, maar ook als een bundel energiepakketjes, fotonen genaamd. De energieinhoud van een
foton is is omgekeerd evenredig met de golflengte. Fotonen met een kleinere golflengte hebben
een hogere energie en zijn daardoor gevaarlijker.
Spectra
Elke kleur licht heeft zijn eigen golflengte. De verschillende golflengtes
worden uit elkaar gebogen en je ziet de afzonderlijke kleuren.
Een regenboog toont het spectrum van het zonlicht. Een spectrum is een
weergave van alle golflengte die een bepaalde straling bevat. De analyse-
methode spectroscopie bestudeert met behulp van spectra het effect van
elektromagnetische straling op stoffen.
Absorberen van elektromagnetische straling
Als licht op een voorwerp valt wordt alleen de kleur licht weerkaatst van het voorwerp. Alle andere
kleuren worden geabsorbeerd. De kleur en dus de de golflengte van de straling die wordt
teruggekaatst, is afhankelijk van de soort stof.
Uitzenden van elektromagnetische straling
In een spectrum kun je zien bij welke golflengte(s) een stof absorbeert of uitzendt.
Door een bepaald soort elektromagnetische straling op een stof te laten vallen en een spectrum te
maken van de straling die erdoorheen gaat, krijg je een absorptiespectrum. Hierin zie je bij welke
golflengtes de stof elektromagnetische straling absorbeert.
Van de elektromagnetische
straling die een stof
uitzendt kun je ook een
spectrum maken. Je noemt
zo’n spectrum een
emissiespectrum. In een
emissiespectrum zie je bij
welke golflengte een stof
elektromagnetische
straling uitzendt.
Energieniveaus
Alle atomen atomen absorberen bij dezelfde golflengte(s) als die ze uitzenden. Dat is te vinden in
het atoommodel van Bohr waarin elektronen in schillen zijn verdeeld. Elke schil heeft z’n eigen
energieniveau. Een elektron kan, als het een foton opneemt, naar een schil met
een hoger energieniveau. Het elektron gaat dan over van de grondtoestand naar
de aangeslagen toestand.
Na een tijd valt een elektron vanuit de aangeslagen toestand weer terug naar de
grondtoestand. Er komt dan energie vrij in de vorm van een foton.
1
, Chemie Overal 5 VWO ||| Samenvatting H10: Analyse
De hoogte van energieniveau’s verschilt per atoomsoort, waardoor elke atoomsoort een uniek
absorptie- en emissiespectrum heeft.
10.2 Kwalitatieve analyse
Infraroodspectroscopie
Methodes waarbij je informatie krijgt over de bouw van stoffen of de samenstelling van een
mengsel vallen onder kwalitatieve analyse. Een voorbeeld hiervan is ir-spectroscopie. Deze vorm
van spectroscopie kijkt naar de absorptie van straling door moleculen in het infraroodgebied.
Door infrarode straling (ir-straling) gaan de elektronen in atomen niet naar een
aangeslagen toestand. Wel gaan de atoombindingen in moleculen vibreren. Er zijn
twee soorten vibraties:
● Strekvibraties → De atomen bewegen van elkaar af en naar elkaar toe,
hierdoor verandert de bindingslengte.
● Buigvibraties → De hoek tussen de bindingen in een molecuul veranderen.
Wanneer je ir-straling van verschillende golflengtes op een stof laat vallen en je meet
welke golflengtes de stof absorbeert, krijg je informatie over de bindingen in de moleculen van die
stof. Het maken van een absorptiecentrum met ir-straling heet ir-spectroscopie.
Analyse van een ir-spectrum
In BINAS tabel 39C1 en C2 zie je een groot aantal bindingen in moleculen met het bijbehorende
absorptiegebied van de ir-straling. Hiermee kun je van elke piek in een ir-spectrum herleiden bij
welk type binding deze hoort. Dit geeft informatie over de structuur van moleculen van een stof.
Het golfgetal (omgekeerde waarde van de golflengte, 1/λ met de eenheid cm-1) staat langs de x-as
van hoog naar laag. Op de verticale as in een ir-spectrum staat vaak de transmissie (percentage van
de opvallende straling die wordt doorgelaten) in plaats van absorptie.
UV/VIS-spectroscopie
Bij uv/VIS-spectroscopie meet je de absorptie van ultraviolette straling (uv) en licht (VIS = visible).
Hierbij heb je te maken met de overgang van een elektron van de grondtoestand naar de
aangeslagen toestand door opname van een foton.
Bij uv/VIS-spectrofotometrie, ook wel colorimetrie genoemd, meet je de absorptie van
uv/VIS-straling van een oplossing bij een specifieke golflengte. Daaruit kun je de concentratie van
de oplossing berekenen. Het is dus een kwantitatieve analyse.
10.3 Kwantitatieve analyse
De spectrofotometer
De concentratie van opgeloste stoffen kun je meten met spectrofotometrie. Je meet
dan hoeveel elektromagnetische straling een stof absorbeert. De golflengte van de
gebruikte straling ligt tussen infrarood- en uv-straling. Het apparaat dat hiervoor
gebruik wordt, de spectrofotometer, bestaat uit een stralingsbron en een detector.
Hoe meer straling er door de stof wordt geabsorbeerd, hoe minder er op de detector
zal vallen. Dit kan op één of meerdere golflengtes.
Spectrofotometrie geeft informatie over de bouw van moleculen, maar ook over de
concentraties van stoffen in oplossingen.
Kwantitatieve analyse
Het bepalen van concentraties van opgeloste stoffen met spectrofotometrie is een
kwantitatieve analyse. Het resultaat van een kwantitatieve analyse is een getal met
een eenheid. Voor een spectrofotometrische concentratiebepaling maak je met een spectrofoto-
meter eerst een VIS-absorptiespectrum van de stof die je wilt onderzoeken.
Bij concentratiebepaling laat je licht van de gevonden golflengte vallen door een oplossing van de
te onderzoeken stof, het monster. Het invallende licht wordt geabsorbeerd door de stof, maar ook
het gebruikte oplosmiddel en door eventueel andere aanwezige stoffen.
2
