Hoofdstuk 10 Analysetechnieken en onderzoek Scheikunde vwo 5
§10.2 Spectroscopie
Elektromagnetische straling
Licht is een vorm van elektromagnetische straling. Andere vormen zijn radiogolven,
IR-straling, ultraviolette straling en röntgenstraling.
Alle elektromagnetische straling beweegt met de lichtsnelheid van 3 ⋅ 108 m s–1. Die
beweging van elektromagnetische straling is een golf en de afstand tussen 2 golftoppen
noem je de golflengte. De verschillende soorten elektromagnetische straling verschillen
van elkaar in golflengte. In BINAS tabel 19B staat een overzicht daarvan.
Elektromagnetische straling bestaat uit energiepakketjes, fotonen. De energie-inhoud
van een foton is omgekeerd evenredig met de golflengte. Dat betekent dat fotonen met
een grote golflengte een lagere energie hebben dan fotonen met een kleine golflengte.
Zichtbaar licht is niet gevaarlijk voor mensen, maar röntgenstraling bijvoorbeeld wel.
Dat komt omdat de fotonen een veel kleinere golflengte hebben en daardoor een
hogere energie. Hoe kleiner de golflengte, hoe hoger de energie (van de fotonen). De
golflengte bepaalt wat voor soort straling het is.
Spectra
Elke kleur heeft zijn eigen golflengte. Wanneer het zonlicht door de regendruppeltjes in
de lucht valt, wordt het licht gebroken. De verschillende golflengten worden uit elkaar
gebogen en je ziet de afzonderlijke kleuren. De regenboog toont het spectrum van het
zonlicht. Een spectrum is een weergave van alle golflengten 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.
Absorberen van elektromagnetische straling
Dit gebeurt bij water in een magnetron en bij het ontstaan van kleuren. Als zonlicht op
gras valt, wordt het groene licht teruggekaatst. De andere kleuren licht worden
geabsorbeerd door de stoffen in gras. Welke kleuren een stof terugkaatst/absorbeert is
afhankelijk van de soort elektromagnetische straling (golflengte) en de soort stof.
Uitzenden van elektromagnetische straling
Bij rode lichtreclames worden neonlampen gebruikt. Deze lampen zijn gevuld met het
gas neon. Als er een elektrische spanning op de lamp wordt gezet, zendt het gas een
rood licht uit. Als je keukenzout in een vlam verhit, zie je een geeloranje kleur. Dit licht
, wordt uitgezonden door de natriumionen in het zout. Atomen, moleculen en ionen
kunnen dus elektromagnetische straling uitzenden. Door spectra te maken, kun je zien
bij welke golflengtes een stof absorbeert of uitzendt. Door wit licht op een stof te laten
vallen en een spectrum te maken van het licht dat er doorheen gaat, krijg je een
absorptiespectrum. Hierin zie je welke golflengten de stof licht absorbeert.
Van de elektromagnetische straling die een stof uitzendt kun je ook een spectrum
maken, dit noem je een emissiespectrum. Hierin zie je bij welke golflengte een stof
elektromagnetische straling uitzendt. In BINAS tabel 20 vind je emissie- en
absorptiespectra van een aantal stoffen.
Een weergave van alle golflengten in 1 soort elektromagnetische straling is een
spectrum. Stoffen kunnen elektromagnetische straling absorberen en uitzenden. Een
absorptiespectrum geeft de straling aan die een stof absorbeert, een emissiespectrum
de straling die een stof uitzendt.
Energieniveaus
Om het spectrum van natrium te kunnen begrijpen, moet je kijken naar het
atoommodel van Bohr. Hierin zijn de elektronen in schillen rond de kern verdeeld. Elke
schil heeft zijn eigen energie.
Alle elektronen in een schil hebben dezelfde energie. Een elektron kan, als het een foton
opneemt, overgaan naar een schil met een hogere energie. Het elektron gaat dan van
de grondtoestand naar de aangeslagen toestand. Als je fotonen met verschillende
energieën (verschillende golflengtes) op een atoom laat vallen, dan absorberen de
elektronen in het atoom alleen die fotonen die ze van de grondtoestand naar de
aangeslagen toestand kunnen brengen.
Na een tijd valt een elektron uit de aangeslagen toestand terug naar de grondtoestand.
Er komt energie vrij. Die energie zendt het atoom uit in de vorm van een foton.
Als elektromagnetische straling met de juiste energie (golflengte) op atomen valt, dan
kunnen elektronen in die atomen fotonen opnemen. Het elektron gaat van de
grondtoestand naar de aangeslagen toestand. Bij terugvallen naar de grondtoestand
geeft het elektron dit foton weer af.
Fotochemie
Reacties die verlopen met behulp van elektromagnetische straling, noem je
fotochemische reacties. De meest voorkomende hiervan op aarde is fotosynthese. De
groene plant gebruikt licht om koolhydraten te maken uit CO2 en water. In feite is deze
§10.2 Spectroscopie
Elektromagnetische straling
Licht is een vorm van elektromagnetische straling. Andere vormen zijn radiogolven,
IR-straling, ultraviolette straling en röntgenstraling.
Alle elektromagnetische straling beweegt met de lichtsnelheid van 3 ⋅ 108 m s–1. Die
beweging van elektromagnetische straling is een golf en de afstand tussen 2 golftoppen
noem je de golflengte. De verschillende soorten elektromagnetische straling verschillen
van elkaar in golflengte. In BINAS tabel 19B staat een overzicht daarvan.
Elektromagnetische straling bestaat uit energiepakketjes, fotonen. De energie-inhoud
van een foton is omgekeerd evenredig met de golflengte. Dat betekent dat fotonen met
een grote golflengte een lagere energie hebben dan fotonen met een kleine golflengte.
Zichtbaar licht is niet gevaarlijk voor mensen, maar röntgenstraling bijvoorbeeld wel.
Dat komt omdat de fotonen een veel kleinere golflengte hebben en daardoor een
hogere energie. Hoe kleiner de golflengte, hoe hoger de energie (van de fotonen). De
golflengte bepaalt wat voor soort straling het is.
Spectra
Elke kleur heeft zijn eigen golflengte. Wanneer het zonlicht door de regendruppeltjes in
de lucht valt, wordt het licht gebroken. De verschillende golflengten worden uit elkaar
gebogen en je ziet de afzonderlijke kleuren. De regenboog toont het spectrum van het
zonlicht. Een spectrum is een weergave van alle golflengten 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.
Absorberen van elektromagnetische straling
Dit gebeurt bij water in een magnetron en bij het ontstaan van kleuren. Als zonlicht op
gras valt, wordt het groene licht teruggekaatst. De andere kleuren licht worden
geabsorbeerd door de stoffen in gras. Welke kleuren een stof terugkaatst/absorbeert is
afhankelijk van de soort elektromagnetische straling (golflengte) en de soort stof.
Uitzenden van elektromagnetische straling
Bij rode lichtreclames worden neonlampen gebruikt. Deze lampen zijn gevuld met het
gas neon. Als er een elektrische spanning op de lamp wordt gezet, zendt het gas een
rood licht uit. Als je keukenzout in een vlam verhit, zie je een geeloranje kleur. Dit licht
, wordt uitgezonden door de natriumionen in het zout. Atomen, moleculen en ionen
kunnen dus elektromagnetische straling uitzenden. Door spectra te maken, kun je zien
bij welke golflengtes een stof absorbeert of uitzendt. Door wit licht op een stof te laten
vallen en een spectrum te maken van het licht dat er doorheen gaat, krijg je een
absorptiespectrum. Hierin zie je welke golflengten de stof licht absorbeert.
Van de elektromagnetische straling die een stof uitzendt kun je ook een spectrum
maken, dit noem je een emissiespectrum. Hierin zie je bij welke golflengte een stof
elektromagnetische straling uitzendt. In BINAS tabel 20 vind je emissie- en
absorptiespectra van een aantal stoffen.
Een weergave van alle golflengten in 1 soort elektromagnetische straling is een
spectrum. Stoffen kunnen elektromagnetische straling absorberen en uitzenden. Een
absorptiespectrum geeft de straling aan die een stof absorbeert, een emissiespectrum
de straling die een stof uitzendt.
Energieniveaus
Om het spectrum van natrium te kunnen begrijpen, moet je kijken naar het
atoommodel van Bohr. Hierin zijn de elektronen in schillen rond de kern verdeeld. Elke
schil heeft zijn eigen energie.
Alle elektronen in een schil hebben dezelfde energie. Een elektron kan, als het een foton
opneemt, overgaan naar een schil met een hogere energie. Het elektron gaat dan van
de grondtoestand naar de aangeslagen toestand. Als je fotonen met verschillende
energieën (verschillende golflengtes) op een atoom laat vallen, dan absorberen de
elektronen in het atoom alleen die fotonen die ze van de grondtoestand naar de
aangeslagen toestand kunnen brengen.
Na een tijd valt een elektron uit de aangeslagen toestand terug naar de grondtoestand.
Er komt energie vrij. Die energie zendt het atoom uit in de vorm van een foton.
Als elektromagnetische straling met de juiste energie (golflengte) op atomen valt, dan
kunnen elektronen in die atomen fotonen opnemen. Het elektron gaat van de
grondtoestand naar de aangeslagen toestand. Bij terugvallen naar de grondtoestand
geeft het elektron dit foton weer af.
Fotochemie
Reacties die verlopen met behulp van elektromagnetische straling, noem je
fotochemische reacties. De meest voorkomende hiervan op aarde is fotosynthese. De
groene plant gebruikt licht om koolhydraten te maken uit CO2 en water. In feite is deze
