Instrumentele analyse: samenvatting
Hoofstuk 1: UV-VIS spectrofotometrie...........................................................................3
1.1 Lambert-Beer........................................................................................................3
1.2 Onderdelen apparatuur........................................................................................4
1.3 Instrument ontwerp............................................................................................11
1.4 Recente ontwikkelingen in de spectrofotometrie...............................................15
1.5 Toepassingen van UV-VIS absorptiemetingen....................................................17
Hoofdstuk 2: IR spectrometrie.....................................................................................21
2.1 IR Theorie...........................................................................................................21
2.2 Onderdelen van de apparatuur voor absorptiemetingen...................................22
2.3 Toepassing..........................................................................................................22
2.4 Interpretatie........................................................................................................23
Hoofdstuk 3: Atomaire absorptie spectrometrie..........................................................24
3.1 Inleiding..............................................................................................................24
3.2 Onderdelen van apparatuur voor absorptiemetingen........................................25
3.3 Toepassingen......................................................................................................26
Hoofdstuk 4: Vlamfotometrie.......................................................................................27
4.1 Inleiding; theorie vlamfotometrie......................................................................27
4.2 Vlamfotometer....................................................................................................28
4.3 Toepassingen......................................................................................................30
Hoofdstuk 5: Fluorimetrie............................................................................................31
5.1 Inleiding: theorie fluorimetrie.............................................................................31
5.2 Fluorimeter.........................................................................................................33
5.3 Fluorimetrische bepalingen................................................................................34
5.4 Toepassingen klinische chemie..........................................................................35
Hoofdstuk 6: Massaspectrometrie...............................................................................36
6.1 Inleiding..............................................................................................................36
6.2 Onderdelen van de apparatuur..........................................................................36
6.3 Vacuüm...............................................................................................................42
6.4 Hoeveelheden.....................................................................................................43
6.5 Fragmentatie......................................................................................................43
6.6 Isotopenverhouding............................................................................................44
6.7 Interpretatie........................................................................................................45
6.8 Voorbeelden massaspectra................................................................................45
Hoofdstuk 7: Nucleaire magnetische resonantie.........................................................47
7.1 Inleiding: NMR theorie........................................................................................47
7.2 Nucleaire magnetische resonantie sprectrometers............................................48
1
, 7.3 Interpretatie spectra...........................................................................................48
7.4 Medische NMR....................................................................................................49
7.5 Elektronen spinresonantie ESR...........................................................................49
Hoofdstuk 8: Conductometrie......................................................................................50
8.1 Conductometrie theorie......................................................................................50
8.2 Geleidsbaarheidscel...........................................................................................50
8.3 Toepassingen......................................................................................................51
Hoofdstuk 9: Potentiometrie........................................................................................53
9.1 Inleiding..............................................................................................................53
9.2 Verschijnselen in Elektrochemische Cellen........................................................54
9.3 Referentie elektroden.........................................................................................58
9.4 Ionselectieve elektroden....................................................................................60
9.5 Analytische potentiometrische methoden..........................................................64
Hoofstuk 11: radiochemie............................................................................................65
11.1 Radio-isotopen..................................................................................................65
11.2 Analytisch aspect..............................................................................................67
11.3 Interactie met materie......................................................................................68
11.4 Teltechnieken...................................................................................................69
11.5 Bepaling van energie........................................................................................71
11.6 Toepassingen....................................................................................................71
2
, Hoofstuk 1: UV-VIS spectrofotometrie
- Inleiding:
Juistheid: gemiddelde is oke
Precisie: de waarden liggen dicht bij elkaar
- UV-VIS spectofotometrie
Oplossingbestralen met elektromagnetische straling excitatie van
valentie -elektronen
E voor straling Planck: E = h * v E = (h*c)/λ
1.1 Lambert-Beer
- Soorten
Absorptie: hoeveel straling wordt geabosrbeerd UV-VIS, IR, AAS
Emissie: hoeveel straling wordt uitgezonden vlamfotometrie,
fluormetrie
- M + hv M*
M* A = fotochemie
M* M + E(hv) = flurorescent
- Lambert-beer: Afleiding !
Afname intensiteit van straling die invalt
~ intensiteit opvallende straling
~ hoeveelheid materiaal
Afleiding:
ΔI = - kλ I N en N = c x NA x b x S
1000
dI = - kλ c NA S db
I 1000
∫ dI = ∫ - kλ c NA S db ln I – ln I0 = - kλ c NA S (b-0)
I 1000 1000
ln I = - kλ c NA S b
I0 1000
A: absorbantie, maat voor absorptie
log I = - kλ c NA S b
ελ: molaire extinctie- of absorbantiecoëfficient
I0 2,303 1000 (l/cm mol)
log I = - ελ c b aλ: extinctie- of absorbantiecoëfficient (l/cm g)
I0 c: concentratie van de absorberende stof (mol/l
log I = A = + ελ c b of A = + of
aλg/l)
cb
I0 b: optische weglengte, cuvetbreedte (cm)
ελ: cst voor bepaalde verbinding bij bep. golflengte opgelost is bep.
oplosmiddel
Grenzen A:
Geen absorptie: I = I0 A = 0
Volledige absorptie: I = 0 A = ∞
Transmissie T%
T = I / I0 %T = I/ I0 * 100%
Grenzen:
Volledige transmissie: I = I0 %T = 100%
Geen transmissie: I = 0 %T = 0%
Verband A en %T A = 2 -log(%T)
Verband c en %T %T = 10 - ελ c b + 2
Oefening dia 25
- Lambert-beer meten in de praktijk
3
, Formule toepassen is moeilijk I en I0 moeilijk te definiëren
Veel neveneffecten: terugkaatsing, absorptie, scatter
Oplossing: zo goed mogelijke benadering
Daarom toevoegen blanco wordt dan vergeleken
- Afwijkingen lambert beer
Fysische afwijkingen: beperking van de wetmatigheid
Lage c is beter c <= 0,01 M: goed, c > 0,01M: soms
problemen
Afstand tussen absorberen deeeltjes is klein
Zorgt voor wijzigingen in brekingsindex correctie
toevoegen:
ε λ∗n
ελ =
(n 2+2) ²
Chemische afwijkingen
Voorbeeld 1: Cr2O72- + H2O 2 CrO42- + 2 H+
Bij verdunnen wordt: Dichromaat chromaat
Bij kwantitatieve analyse: 2 pieken 350nm en 450nm
350nm: Achrom > Adichr
o Volgens wet: A1 = A2/2 maar hier A1 > A2/2
450nm: Achrom < Adichr
o A2 > A1/2
Oplossing:
o meten bij snijpunt
o toevoegen van H+ (vb zwavelzuur) evenwicht
gaat naar links
Voorbeeld 2: C6H5COOH C6H5COO- + H+
Benzoëzuur: ε = 970 Benzoaat: ε = 560
Oplossing: meten in zuur/alkalisch milieu
o pH < 1,2 > 99,9% C6H5COOH
o pH > 7,2 >99,9% C6H5COO-
Instrumentele afwijkingen
Niet monochromatisch licht
2 λ ipv 1 λ’ en λ’’
o Als ε1 = ε2 wet oke
o ε1 ≠ ε2 wet niet oke
Strooilicht
Vaak door kwaliteit monochromator
Effect op A: A = log(100/%T)
o A = log ((100+S)/(%T + S))
o A zal dalen
Oefening p 15/ dia 35
1.2 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
STRALINGSBRONNEN
4
Hoofstuk 1: UV-VIS spectrofotometrie...........................................................................3
1.1 Lambert-Beer........................................................................................................3
1.2 Onderdelen apparatuur........................................................................................4
1.3 Instrument ontwerp............................................................................................11
1.4 Recente ontwikkelingen in de spectrofotometrie...............................................15
1.5 Toepassingen van UV-VIS absorptiemetingen....................................................17
Hoofdstuk 2: IR spectrometrie.....................................................................................21
2.1 IR Theorie...........................................................................................................21
2.2 Onderdelen van de apparatuur voor absorptiemetingen...................................22
2.3 Toepassing..........................................................................................................22
2.4 Interpretatie........................................................................................................23
Hoofdstuk 3: Atomaire absorptie spectrometrie..........................................................24
3.1 Inleiding..............................................................................................................24
3.2 Onderdelen van apparatuur voor absorptiemetingen........................................25
3.3 Toepassingen......................................................................................................26
Hoofdstuk 4: Vlamfotometrie.......................................................................................27
4.1 Inleiding; theorie vlamfotometrie......................................................................27
4.2 Vlamfotometer....................................................................................................28
4.3 Toepassingen......................................................................................................30
Hoofdstuk 5: Fluorimetrie............................................................................................31
5.1 Inleiding: theorie fluorimetrie.............................................................................31
5.2 Fluorimeter.........................................................................................................33
5.3 Fluorimetrische bepalingen................................................................................34
5.4 Toepassingen klinische chemie..........................................................................35
Hoofdstuk 6: Massaspectrometrie...............................................................................36
6.1 Inleiding..............................................................................................................36
6.2 Onderdelen van de apparatuur..........................................................................36
6.3 Vacuüm...............................................................................................................42
6.4 Hoeveelheden.....................................................................................................43
6.5 Fragmentatie......................................................................................................43
6.6 Isotopenverhouding............................................................................................44
6.7 Interpretatie........................................................................................................45
6.8 Voorbeelden massaspectra................................................................................45
Hoofdstuk 7: Nucleaire magnetische resonantie.........................................................47
7.1 Inleiding: NMR theorie........................................................................................47
7.2 Nucleaire magnetische resonantie sprectrometers............................................48
1
, 7.3 Interpretatie spectra...........................................................................................48
7.4 Medische NMR....................................................................................................49
7.5 Elektronen spinresonantie ESR...........................................................................49
Hoofdstuk 8: Conductometrie......................................................................................50
8.1 Conductometrie theorie......................................................................................50
8.2 Geleidsbaarheidscel...........................................................................................50
8.3 Toepassingen......................................................................................................51
Hoofdstuk 9: Potentiometrie........................................................................................53
9.1 Inleiding..............................................................................................................53
9.2 Verschijnselen in Elektrochemische Cellen........................................................54
9.3 Referentie elektroden.........................................................................................58
9.4 Ionselectieve elektroden....................................................................................60
9.5 Analytische potentiometrische methoden..........................................................64
Hoofstuk 11: radiochemie............................................................................................65
11.1 Radio-isotopen..................................................................................................65
11.2 Analytisch aspect..............................................................................................67
11.3 Interactie met materie......................................................................................68
11.4 Teltechnieken...................................................................................................69
11.5 Bepaling van energie........................................................................................71
11.6 Toepassingen....................................................................................................71
2
, Hoofstuk 1: UV-VIS spectrofotometrie
- Inleiding:
Juistheid: gemiddelde is oke
Precisie: de waarden liggen dicht bij elkaar
- UV-VIS spectofotometrie
Oplossingbestralen met elektromagnetische straling excitatie van
valentie -elektronen
E voor straling Planck: E = h * v E = (h*c)/λ
1.1 Lambert-Beer
- Soorten
Absorptie: hoeveel straling wordt geabosrbeerd UV-VIS, IR, AAS
Emissie: hoeveel straling wordt uitgezonden vlamfotometrie,
fluormetrie
- M + hv M*
M* A = fotochemie
M* M + E(hv) = flurorescent
- Lambert-beer: Afleiding !
Afname intensiteit van straling die invalt
~ intensiteit opvallende straling
~ hoeveelheid materiaal
Afleiding:
ΔI = - kλ I N en N = c x NA x b x S
1000
dI = - kλ c NA S db
I 1000
∫ dI = ∫ - kλ c NA S db ln I – ln I0 = - kλ c NA S (b-0)
I 1000 1000
ln I = - kλ c NA S b
I0 1000
A: absorbantie, maat voor absorptie
log I = - kλ c NA S b
ελ: molaire extinctie- of absorbantiecoëfficient
I0 2,303 1000 (l/cm mol)
log I = - ελ c b aλ: extinctie- of absorbantiecoëfficient (l/cm g)
I0 c: concentratie van de absorberende stof (mol/l
log I = A = + ελ c b of A = + of
aλg/l)
cb
I0 b: optische weglengte, cuvetbreedte (cm)
ελ: cst voor bepaalde verbinding bij bep. golflengte opgelost is bep.
oplosmiddel
Grenzen A:
Geen absorptie: I = I0 A = 0
Volledige absorptie: I = 0 A = ∞
Transmissie T%
T = I / I0 %T = I/ I0 * 100%
Grenzen:
Volledige transmissie: I = I0 %T = 100%
Geen transmissie: I = 0 %T = 0%
Verband A en %T A = 2 -log(%T)
Verband c en %T %T = 10 - ελ c b + 2
Oefening dia 25
- Lambert-beer meten in de praktijk
3
, Formule toepassen is moeilijk I en I0 moeilijk te definiëren
Veel neveneffecten: terugkaatsing, absorptie, scatter
Oplossing: zo goed mogelijke benadering
Daarom toevoegen blanco wordt dan vergeleken
- Afwijkingen lambert beer
Fysische afwijkingen: beperking van de wetmatigheid
Lage c is beter c <= 0,01 M: goed, c > 0,01M: soms
problemen
Afstand tussen absorberen deeeltjes is klein
Zorgt voor wijzigingen in brekingsindex correctie
toevoegen:
ε λ∗n
ελ =
(n 2+2) ²
Chemische afwijkingen
Voorbeeld 1: Cr2O72- + H2O 2 CrO42- + 2 H+
Bij verdunnen wordt: Dichromaat chromaat
Bij kwantitatieve analyse: 2 pieken 350nm en 450nm
350nm: Achrom > Adichr
o Volgens wet: A1 = A2/2 maar hier A1 > A2/2
450nm: Achrom < Adichr
o A2 > A1/2
Oplossing:
o meten bij snijpunt
o toevoegen van H+ (vb zwavelzuur) evenwicht
gaat naar links
Voorbeeld 2: C6H5COOH C6H5COO- + H+
Benzoëzuur: ε = 970 Benzoaat: ε = 560
Oplossing: meten in zuur/alkalisch milieu
o pH < 1,2 > 99,9% C6H5COOH
o pH > 7,2 >99,9% C6H5COO-
Instrumentele afwijkingen
Niet monochromatisch licht
2 λ ipv 1 λ’ en λ’’
o Als ε1 = ε2 wet oke
o ε1 ≠ ε2 wet niet oke
Strooilicht
Vaak door kwaliteit monochromator
Effect op A: A = log(100/%T)
o A = log ((100+S)/(%T + S))
o A zal dalen
Oefening p 15/ dia 35
1.2 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
STRALINGSBRONNEN
4
