INSTRUMENTELE ANALYSE
VAN GENEESMIDDELEN
2e Bachelor Farmaceutische Wetenschappen
ACADEMIEJAAR 2023-2024
,INSTRUMENTELE ANALYSE VAN
GENEESMIDDELEN
DEEL I: HOOFDSTUK I: ALGEMENE INLEIDING TOT INSTRUMENTELE ANALYTISCHE
CHEMIE
1. ANALYTISCHE CHEMIE
= kwalitatieve en kwantitatieve karakterisatie van stalen
• Scheiding, identificatie en dosage v substanties in een analytisch staal
Kwalitatieve analyse = aanwezige bestanddelen in staal identificeren
• Structuur/identiteit bevestigen: zit dit erin? Ja/nee
• Structuur/identiteit opheldering: drug/dosis ontdekken
Kwantitatieve analyse = gehalte of concentratie van één of meerdere substanties in staal doseren
Het kan nodig zijn de verschillende componenten in een staal eerst te scheiden
Empirische formule = eenvoudigste verhouding vh aantal elementen in een molecule
(=brutoformule)
2. BELANGRIJKE ASPECTEN
Representatieve staalname, adequate staalvoorbereiding en juiste analysemethode
• Kwantificatielimiet, selectiviteit/specificiteit, accuraatheid, precisie en monstercapaciteit
3. SI-UNITS
• Vermenigvuldiging v basiseenheid met zichzelf (m3)
• Combinatie v 2 of meerdere basiseenheden (m/s)
• Afgeleide SI-eenheden met speciale namen
Hertz (Hz): 1/s
Newton (eenheid van kracht, N): m.kg/s²
Joule (eenheid van energie, J): N.m
Coulomb (eenheid van elektrische lading, C): A.s
Ohm (eenheid van elektrische weerstand, Ω): V/A
Volt (eenheid van elektrische potentiaal, V): W/A
Watt (eenheid van vermogen, W): J/s
• OPM: strikt genomen is katal ook een afgeleide SI eenheid: mol/s
1
,4. SI PREFIXEN
5. NIET SI EENHEIDEN
DEEL II: HOOFDSTUK I: INLEIDING TOT SPECTROSCOPISCH/ -METRISCHE TECHNIEKEN
1. SPECTROSCOPIE VS SPECTROMETRIE
Spectroscopie -> kwalitatieve analyse
Spectrometrie -> kwantitatieve analyse
2. MEETPRINCIPE VAN SPECTROSCOPIE/ -METRIE
Wisselwerking van elektromagnetische straling (EMS) met bepaalde
energie-inhoud (E) met materie (atomen/moleculen)
Deze wisselwerking w geregistreerd onder de vorm v een spectrum
(‘vingerafdruk’/’fingerprint’) vd atoom/molecule
3. IDENTITEIT VAN EEN ATOOM/MOLECULE
Atoom: identiteit eenduidig
Molecule: identiteit bepaald door structuur (som van elementen)
Organische moleculen: C-skelet ((on)verzadigde keten, aromatisch/heterocyclisch skelet) en
functionele groepen (gevormd door atoom(groepen) die in de koolwaterstofverbinding 1 of
meerdere H-atomen vervangen)
2
,4. STRUCTUURBEVESTIGING/OPHELDERING
Molecuulspectrocopie
Belangrijkste technieken:
• Ultraviolet- & zichtbaar licht (UV-VIS): absorptie van EMS uit UV/VIS-gebied vh
stralingsspectrum w bestudeerd
• Fluorescentie: emissie v UV/VIS EMS na voorafgaande absorptie v EMS uit UV-gebied vh
stralingsspectrum wordt bestudeerd
• Infraroodspectroscopie: absorptie v EMS uit IR-gebied vh stralingsspectrum w bestudeerd
• Nucleair magnetische resonantiespectroscopie: absorptie van radiogolven + magnetisch veld
• Massaspectroscopie: geen EMS, wel ionisatie/fragmentatie
Volledige structuuropheldering: vaak 4 spectroscopische technieken combineren
➔ Perfect beeld van verband tussen structuur van molecule en interactie met de E van EMS
OPM: mengsel v substanties zorgt voor mengspectrum, onmogelijke interpretatie en nood aan
opzuivering (destillatie, scheiding,..)
DEEL II: HOOFDSTUK II: ALGEMENE THEORETISCHE ACHTERGROND VAN SPECTROSCOPIE
1. ELEKTROMAGNETISCHE STRALING (EMS )
2. ZICHTBAAR LICHT (VIS)
Klein gedeelte van hele elektromagnetisch spectrum
Bij absorptie van een EMS uit het zichtbare gebied,
vertoont de absorberende oplossing de complementaire
kleur
Kleur: mix v golflengtes die niet geabsorbeerd w
Wit licht = alle kleuren/golflengtes samen
3
,3. ELEKTROMAGNETISCHE STRALING (EMS)
3.1 GOLFTHEORIE Boven: 1 golflengte
Beschrijft de gang van EMS door een medium Onder: bundel v golflengtes
Lopende golfbeweging met voortplantingsrichting X
In elk punt dat door straling wordt gepasseerd, worden 2
loodrecht op elkaar staande wisselende velden opgewekt:
• Y-richting: elektrisch veld
• Z-richting: magnetisch veld
In een gewone stralingsbundel komen alle oriëntaties van Y en
Z voor, in gepolariseerde straling is slechts 1 oriëntatie van Y
(of Z) aanwezig
A = lengte vd elektrische (magnetische) vector bij het maximum vd golf
= maximale sterkte vh wisselend elektrisch/magnetisch veld gedurende
een cyclus (of oscillatie)
λ = lineaire afstand tussen 2 successieve maxima (of minima) of tussen 2
opeenvolgende punten in dezelfde trillingstoestand (afhankelijk vd aard
van straling)
GROOTHEDEN:
• Snelheid: Afhankelijk v medium
c (vacuüm) = 2,998 * 108 m/s (snelst mogelijke snelheid)
u (medium): Elekronendensiteit remt snelheid af
u<c
• Amplitude (A): Intensiteit van EMS = product v beide amplitudes (I = A2)
• Periode (p): tijd nodig voor 1 trillingscyclus
Uitgedrukt in s
Onafhankelijk van medium
• Frequentie (v): Aantal cycli per s door een punt (bepaalt aard van EMS)
Uitgedrukt in Hz (= 1/s)
Onafhankelijk vh medium
W bepaald door de stralingsbron
• Golflengte (λ): Lineaire afstand tussen 2 opeenvolgende punten in dezelfde trillingstoestand, of
tussen 2 opeenvolgende minima/maxima
Uitgedrukt in m
Afhankelijk van aard vd straling en v medium waarin straling zich voortbeweegt
• Golfgetal (σ): Aantal golven per lengte-eenheid in vacuüm
= 1/λvac
Uitgedrukt in 1/m
Afhankelijk vh medium
4
,VERBAND c (u)-v- λ:
c = ν . λvac
u = ν . λmed
3.2 KWANTENTHEORIE
EMS beschreven als stroom deeltjes, ook fotonen of kwanten genoemd, met E = h * ν = h * c/λ
Fotonen hebben energie
Joule (J) -> h = 6,625 . 10-34 J.s/kwant (contante van Planck)
4. EIGENSCHAPPEN VAN EMS
4.1 TERUGKAATSING (REFLEXIE)
Volgens golftheorie beschreven
Wanneer EMS een nieuw (niet-transparant) medium treft, w deze teruggekaatst
in oorspronkelijk medium
4.2 BREKING (REFRACTIE)
Volgens golftheorie beschreven
Wanneer EMS een nieuw (transparant) medium treft, w deze straling gebroken
c en λ veranderen in 2e medium
Brekingsindex: n1,2 = u1/u2 (materie -> materie)
u2 < u1: medium 2 is optisch dichter (meer interactie met elektronen medium)
Brekingsindex neemt toe wanneer golflengte afneemt
2e wet van Snellius: sin(i)/sin(b) = n1,2 = u1/u2
PRISMA:
Zet een polychromische lichtbundel om naar monochromisch licht
Polychromische lichtbundel = Mix van verschillende golflengtes
Elke golf breekt onder een andere hoek (breking is λ afhankelijk)
Brekingsindex neemt toe wanneer golflengte afneemt
➔ Licht met een kortere golflengte wordt sterker gebroken dan licht met een langere
golflengte
5
,4.3 BUIGING (DIFFRACTIE)
Volgens golftheorie beschreven
Evenwijdige lichtbundel op scherm met zeer kleine gaatjes ->
doorvallend licht verspreidt zich naar alle richtingen (dus bolvormig)
Evenwijdige lichtbundel op zeer smalle spleet -> doorvallend licht
verspreidt zich waaiervormig waarbij as van de waaier langs de
spleet valt
• Buiging is afhankelijk v grootte opening
• Lichtstralen midden opening: rechtdoor
• Lichtstralen tegen zijkant opening: afgebogen
INTERFEENTIEROOSTER (TRANSMISSIEROOSTER):
Glasplaatje met groot aantal evenwijdige licht doorlatende spleten (figuur: zijaanzicht rooster)
Wanneer evenwijdige bundel monochromatisch licht met golflengte λ invalt op punten A, B, C, D, E
• elk van deze punten fungeert als nieuwe lichtbron (coherent = uitgezonden EMS uit elk punt
zijn in fase)
• doorgelaten licht valt via positieve lens op scherm in brandpunt van de lens (P en Q)
Geen interactie met zijkant spleet: in P terecht en verkeren in onderling gelijke fase -> stralen
versterken elkaar
Interactie met zijkant spleet: volgens hoek α
in Q terecht (overal zelfde λ, dus zelfde hoek)
sin α = n . λ/d
d = afstand tussen 2 spleten
n = orde van interferentie
Golven in fase (versterken elkaar): als loodrechte op
rechte uit hoek = geheel getal * λ
Golven uit fase (verdoven elkaar): als loodrechte op
rechte uit hoek ≠ geheel getal * λ
Nadeel transmissierooster:
Licht van verschillende golflengtes wordt soms toch
onder dezelfde hoek gebogen. Dit volgt uit formule
sin α . d = n . λ -> 1 x 600 nm; 2 x 300 nm; 3 x 200 nm worden onder dezelfde hoek gebogen
6
, Overgang v kleuren is flou? Overlap (1x600, 2x300,..)
REFLECTIEROOSTER (vb. CD):
Rooster met reflecterende schuin geplaatste lijnen of stroken op afstand d, die op
dezelfde manier werken als de spleten in een transmissierooster
Wanneer licht invalt op een groef volgens invalshoek i, dan wordt het teruggekaatst onder de
reflectiehoek θ
sin(i) + sin(θ) = n * λ/d (n = orde van interferentie)
θ~λ; θ~1/d
Frequenter gebruikt dan
interferentierooster
Zelfde nadeel als interferentierooster
Polychromatisch licht via reflectierooster
opgesplitst in monochromatisch licht
RESOLUTIE VAN EEN MONOCHROMATOR:
= vermogen om 2 golflengtes te scheiden (R = λgemiddeld/Δλ)
Prisma: resolutie afhankelijk van verschil in brekingsindex tussen het materiaal vh prisma en het
oorspronkelijke milieu (δn/δλ)
Rooster: resolutie afhankelijk van het aantal groeven per cm en de spleetafstand d
Hoe hoger de resolutie, hoe beter de monochromator
5. INTERACTIE EMS – MATERIE
EMS w door materie doorgelaten, verstrooid of geabsorbeerd
Absorptie = opname energie-inhoud vd ingestraalde EMS (= h*v0)) op atomair (gasfase) of moleculair
(organische moleculen) niveau
ΔE = E2 – E1 = h * ν0, geabsorbeerd
E1: grondtoestand van atoom/molecule vóór absorptie
E2: aangeslagen (geëxciteerde) toestand van atoom/molecule na absorptie
Relaxatie = geëxciteerde atoom of molecule valt terug naar grondtoestand (na absorptieproces)
onder ofwel:
• Emissie nieuwe bundel fotonen (~10-6 s)
o E = h * ν0
o E = h * ν1 , waarbij h * ν1 < h * ν0 (= luminescentie)
• E w omgezet in andere vorm (bv. warmte)
7
,6. ATOMAIRE SPECTROSCOPIE
h * νabsorptie = h * νemissie
E-niveaus in een atoom w bepaald door kwantumtheorie: E-
niveau vh atoom v element X is niet gelijk aan dat vh atoom v
element Y
➔ Absorptie- en emissiespectra zijn elementspecifiek (absorptie en emissie w samen
beschouwd)
Exitatie-orbitalen voor Na+ met 1 valentie elektron op 3s
niveau:
λ = 285 nm : e- geëxciteerd tot 5p
λ = 330 nm : e- geëxciteerd tot 4p
λ = 590 nm : e- geëxciteerd tot 3p
➔ Lage λ = hoge E
7. MOLECULAIRE SPECTROSCOPIE
h * νabsorptie ≠ h * νemissie (absorptie en emissie w afzonderlijk beschouwd)
De geabsorbeerde E0 = h * ν0 verhoogt:
• Elektronenenergie (E): elektronenovergang naar orbitalen met hogere E
• Vibratie-energie: beweging van 2 of meerdere atomen die met elkaar verbonden zijn via
covalente bindingen
• Rotatie-energie: E die een molecule nodig heeft om te roteren rond haar eigen as
• Nucleair magnetische energie: geldt voor moleculen die een kernspin hebben
• Translatie-energie in een molecule: Ekin waarmee een molecule zich in een oplossing zal
verplaatsen (laagste E)
Afzonderlijk beschouwd ->
8
, De relatieve E van elektronen-, vibrationele en
rotationele transities is 100 : 1 : 0,01
Zwarte lijnen: Elektronenniveaus
Donkergrijze lijnen: Vibratieniveaus
Lichtgrijze lijnen: Rotatieniveaus
7.1 ALGEMENE KARAKTERISTIEKEN VAN EEN
ABSORPTIE-/EMISSIESPECTRUM
DEEL II: HOOFDSTUK 3: ATOMAIRE ABSORPTIE EN
EMISSIESPECTROSCOPIE/SPECTROMETRIE (AAS/AES)
1. INLEIDING
Analyse v atomen/elementen: eerst vrijmaken om te onderzoeken
➔ Atomen in (an)organische moleculen: covalent gebonden, geïoniseerd, gecomplexeerd of
elektrostatisch gebonden
AAS en AES: gebaseerd op absorptie en emissie v EMS door vrije atomen
Atomen vrijgemaakt met verhitting (bv. vlam/oven)
➔ Bindingen/attractiekrachten w verbroken + atomisatie
AAS/AES spectrometrie (kwantitatieve analyse): totale gehalte bepalen (vrij + gebonden)
9
VAN GENEESMIDDELEN
2e Bachelor Farmaceutische Wetenschappen
ACADEMIEJAAR 2023-2024
,INSTRUMENTELE ANALYSE VAN
GENEESMIDDELEN
DEEL I: HOOFDSTUK I: ALGEMENE INLEIDING TOT INSTRUMENTELE ANALYTISCHE
CHEMIE
1. ANALYTISCHE CHEMIE
= kwalitatieve en kwantitatieve karakterisatie van stalen
• Scheiding, identificatie en dosage v substanties in een analytisch staal
Kwalitatieve analyse = aanwezige bestanddelen in staal identificeren
• Structuur/identiteit bevestigen: zit dit erin? Ja/nee
• Structuur/identiteit opheldering: drug/dosis ontdekken
Kwantitatieve analyse = gehalte of concentratie van één of meerdere substanties in staal doseren
Het kan nodig zijn de verschillende componenten in een staal eerst te scheiden
Empirische formule = eenvoudigste verhouding vh aantal elementen in een molecule
(=brutoformule)
2. BELANGRIJKE ASPECTEN
Representatieve staalname, adequate staalvoorbereiding en juiste analysemethode
• Kwantificatielimiet, selectiviteit/specificiteit, accuraatheid, precisie en monstercapaciteit
3. SI-UNITS
• Vermenigvuldiging v basiseenheid met zichzelf (m3)
• Combinatie v 2 of meerdere basiseenheden (m/s)
• Afgeleide SI-eenheden met speciale namen
Hertz (Hz): 1/s
Newton (eenheid van kracht, N): m.kg/s²
Joule (eenheid van energie, J): N.m
Coulomb (eenheid van elektrische lading, C): A.s
Ohm (eenheid van elektrische weerstand, Ω): V/A
Volt (eenheid van elektrische potentiaal, V): W/A
Watt (eenheid van vermogen, W): J/s
• OPM: strikt genomen is katal ook een afgeleide SI eenheid: mol/s
1
,4. SI PREFIXEN
5. NIET SI EENHEIDEN
DEEL II: HOOFDSTUK I: INLEIDING TOT SPECTROSCOPISCH/ -METRISCHE TECHNIEKEN
1. SPECTROSCOPIE VS SPECTROMETRIE
Spectroscopie -> kwalitatieve analyse
Spectrometrie -> kwantitatieve analyse
2. MEETPRINCIPE VAN SPECTROSCOPIE/ -METRIE
Wisselwerking van elektromagnetische straling (EMS) met bepaalde
energie-inhoud (E) met materie (atomen/moleculen)
Deze wisselwerking w geregistreerd onder de vorm v een spectrum
(‘vingerafdruk’/’fingerprint’) vd atoom/molecule
3. IDENTITEIT VAN EEN ATOOM/MOLECULE
Atoom: identiteit eenduidig
Molecule: identiteit bepaald door structuur (som van elementen)
Organische moleculen: C-skelet ((on)verzadigde keten, aromatisch/heterocyclisch skelet) en
functionele groepen (gevormd door atoom(groepen) die in de koolwaterstofverbinding 1 of
meerdere H-atomen vervangen)
2
,4. STRUCTUURBEVESTIGING/OPHELDERING
Molecuulspectrocopie
Belangrijkste technieken:
• Ultraviolet- & zichtbaar licht (UV-VIS): absorptie van EMS uit UV/VIS-gebied vh
stralingsspectrum w bestudeerd
• Fluorescentie: emissie v UV/VIS EMS na voorafgaande absorptie v EMS uit UV-gebied vh
stralingsspectrum wordt bestudeerd
• Infraroodspectroscopie: absorptie v EMS uit IR-gebied vh stralingsspectrum w bestudeerd
• Nucleair magnetische resonantiespectroscopie: absorptie van radiogolven + magnetisch veld
• Massaspectroscopie: geen EMS, wel ionisatie/fragmentatie
Volledige structuuropheldering: vaak 4 spectroscopische technieken combineren
➔ Perfect beeld van verband tussen structuur van molecule en interactie met de E van EMS
OPM: mengsel v substanties zorgt voor mengspectrum, onmogelijke interpretatie en nood aan
opzuivering (destillatie, scheiding,..)
DEEL II: HOOFDSTUK II: ALGEMENE THEORETISCHE ACHTERGROND VAN SPECTROSCOPIE
1. ELEKTROMAGNETISCHE STRALING (EMS )
2. ZICHTBAAR LICHT (VIS)
Klein gedeelte van hele elektromagnetisch spectrum
Bij absorptie van een EMS uit het zichtbare gebied,
vertoont de absorberende oplossing de complementaire
kleur
Kleur: mix v golflengtes die niet geabsorbeerd w
Wit licht = alle kleuren/golflengtes samen
3
,3. ELEKTROMAGNETISCHE STRALING (EMS)
3.1 GOLFTHEORIE Boven: 1 golflengte
Beschrijft de gang van EMS door een medium Onder: bundel v golflengtes
Lopende golfbeweging met voortplantingsrichting X
In elk punt dat door straling wordt gepasseerd, worden 2
loodrecht op elkaar staande wisselende velden opgewekt:
• Y-richting: elektrisch veld
• Z-richting: magnetisch veld
In een gewone stralingsbundel komen alle oriëntaties van Y en
Z voor, in gepolariseerde straling is slechts 1 oriëntatie van Y
(of Z) aanwezig
A = lengte vd elektrische (magnetische) vector bij het maximum vd golf
= maximale sterkte vh wisselend elektrisch/magnetisch veld gedurende
een cyclus (of oscillatie)
λ = lineaire afstand tussen 2 successieve maxima (of minima) of tussen 2
opeenvolgende punten in dezelfde trillingstoestand (afhankelijk vd aard
van straling)
GROOTHEDEN:
• Snelheid: Afhankelijk v medium
c (vacuüm) = 2,998 * 108 m/s (snelst mogelijke snelheid)
u (medium): Elekronendensiteit remt snelheid af
u<c
• Amplitude (A): Intensiteit van EMS = product v beide amplitudes (I = A2)
• Periode (p): tijd nodig voor 1 trillingscyclus
Uitgedrukt in s
Onafhankelijk van medium
• Frequentie (v): Aantal cycli per s door een punt (bepaalt aard van EMS)
Uitgedrukt in Hz (= 1/s)
Onafhankelijk vh medium
W bepaald door de stralingsbron
• Golflengte (λ): Lineaire afstand tussen 2 opeenvolgende punten in dezelfde trillingstoestand, of
tussen 2 opeenvolgende minima/maxima
Uitgedrukt in m
Afhankelijk van aard vd straling en v medium waarin straling zich voortbeweegt
• Golfgetal (σ): Aantal golven per lengte-eenheid in vacuüm
= 1/λvac
Uitgedrukt in 1/m
Afhankelijk vh medium
4
,VERBAND c (u)-v- λ:
c = ν . λvac
u = ν . λmed
3.2 KWANTENTHEORIE
EMS beschreven als stroom deeltjes, ook fotonen of kwanten genoemd, met E = h * ν = h * c/λ
Fotonen hebben energie
Joule (J) -> h = 6,625 . 10-34 J.s/kwant (contante van Planck)
4. EIGENSCHAPPEN VAN EMS
4.1 TERUGKAATSING (REFLEXIE)
Volgens golftheorie beschreven
Wanneer EMS een nieuw (niet-transparant) medium treft, w deze teruggekaatst
in oorspronkelijk medium
4.2 BREKING (REFRACTIE)
Volgens golftheorie beschreven
Wanneer EMS een nieuw (transparant) medium treft, w deze straling gebroken
c en λ veranderen in 2e medium
Brekingsindex: n1,2 = u1/u2 (materie -> materie)
u2 < u1: medium 2 is optisch dichter (meer interactie met elektronen medium)
Brekingsindex neemt toe wanneer golflengte afneemt
2e wet van Snellius: sin(i)/sin(b) = n1,2 = u1/u2
PRISMA:
Zet een polychromische lichtbundel om naar monochromisch licht
Polychromische lichtbundel = Mix van verschillende golflengtes
Elke golf breekt onder een andere hoek (breking is λ afhankelijk)
Brekingsindex neemt toe wanneer golflengte afneemt
➔ Licht met een kortere golflengte wordt sterker gebroken dan licht met een langere
golflengte
5
,4.3 BUIGING (DIFFRACTIE)
Volgens golftheorie beschreven
Evenwijdige lichtbundel op scherm met zeer kleine gaatjes ->
doorvallend licht verspreidt zich naar alle richtingen (dus bolvormig)
Evenwijdige lichtbundel op zeer smalle spleet -> doorvallend licht
verspreidt zich waaiervormig waarbij as van de waaier langs de
spleet valt
• Buiging is afhankelijk v grootte opening
• Lichtstralen midden opening: rechtdoor
• Lichtstralen tegen zijkant opening: afgebogen
INTERFEENTIEROOSTER (TRANSMISSIEROOSTER):
Glasplaatje met groot aantal evenwijdige licht doorlatende spleten (figuur: zijaanzicht rooster)
Wanneer evenwijdige bundel monochromatisch licht met golflengte λ invalt op punten A, B, C, D, E
• elk van deze punten fungeert als nieuwe lichtbron (coherent = uitgezonden EMS uit elk punt
zijn in fase)
• doorgelaten licht valt via positieve lens op scherm in brandpunt van de lens (P en Q)
Geen interactie met zijkant spleet: in P terecht en verkeren in onderling gelijke fase -> stralen
versterken elkaar
Interactie met zijkant spleet: volgens hoek α
in Q terecht (overal zelfde λ, dus zelfde hoek)
sin α = n . λ/d
d = afstand tussen 2 spleten
n = orde van interferentie
Golven in fase (versterken elkaar): als loodrechte op
rechte uit hoek = geheel getal * λ
Golven uit fase (verdoven elkaar): als loodrechte op
rechte uit hoek ≠ geheel getal * λ
Nadeel transmissierooster:
Licht van verschillende golflengtes wordt soms toch
onder dezelfde hoek gebogen. Dit volgt uit formule
sin α . d = n . λ -> 1 x 600 nm; 2 x 300 nm; 3 x 200 nm worden onder dezelfde hoek gebogen
6
, Overgang v kleuren is flou? Overlap (1x600, 2x300,..)
REFLECTIEROOSTER (vb. CD):
Rooster met reflecterende schuin geplaatste lijnen of stroken op afstand d, die op
dezelfde manier werken als de spleten in een transmissierooster
Wanneer licht invalt op een groef volgens invalshoek i, dan wordt het teruggekaatst onder de
reflectiehoek θ
sin(i) + sin(θ) = n * λ/d (n = orde van interferentie)
θ~λ; θ~1/d
Frequenter gebruikt dan
interferentierooster
Zelfde nadeel als interferentierooster
Polychromatisch licht via reflectierooster
opgesplitst in monochromatisch licht
RESOLUTIE VAN EEN MONOCHROMATOR:
= vermogen om 2 golflengtes te scheiden (R = λgemiddeld/Δλ)
Prisma: resolutie afhankelijk van verschil in brekingsindex tussen het materiaal vh prisma en het
oorspronkelijke milieu (δn/δλ)
Rooster: resolutie afhankelijk van het aantal groeven per cm en de spleetafstand d
Hoe hoger de resolutie, hoe beter de monochromator
5. INTERACTIE EMS – MATERIE
EMS w door materie doorgelaten, verstrooid of geabsorbeerd
Absorptie = opname energie-inhoud vd ingestraalde EMS (= h*v0)) op atomair (gasfase) of moleculair
(organische moleculen) niveau
ΔE = E2 – E1 = h * ν0, geabsorbeerd
E1: grondtoestand van atoom/molecule vóór absorptie
E2: aangeslagen (geëxciteerde) toestand van atoom/molecule na absorptie
Relaxatie = geëxciteerde atoom of molecule valt terug naar grondtoestand (na absorptieproces)
onder ofwel:
• Emissie nieuwe bundel fotonen (~10-6 s)
o E = h * ν0
o E = h * ν1 , waarbij h * ν1 < h * ν0 (= luminescentie)
• E w omgezet in andere vorm (bv. warmte)
7
,6. ATOMAIRE SPECTROSCOPIE
h * νabsorptie = h * νemissie
E-niveaus in een atoom w bepaald door kwantumtheorie: E-
niveau vh atoom v element X is niet gelijk aan dat vh atoom v
element Y
➔ Absorptie- en emissiespectra zijn elementspecifiek (absorptie en emissie w samen
beschouwd)
Exitatie-orbitalen voor Na+ met 1 valentie elektron op 3s
niveau:
λ = 285 nm : e- geëxciteerd tot 5p
λ = 330 nm : e- geëxciteerd tot 4p
λ = 590 nm : e- geëxciteerd tot 3p
➔ Lage λ = hoge E
7. MOLECULAIRE SPECTROSCOPIE
h * νabsorptie ≠ h * νemissie (absorptie en emissie w afzonderlijk beschouwd)
De geabsorbeerde E0 = h * ν0 verhoogt:
• Elektronenenergie (E): elektronenovergang naar orbitalen met hogere E
• Vibratie-energie: beweging van 2 of meerdere atomen die met elkaar verbonden zijn via
covalente bindingen
• Rotatie-energie: E die een molecule nodig heeft om te roteren rond haar eigen as
• Nucleair magnetische energie: geldt voor moleculen die een kernspin hebben
• Translatie-energie in een molecule: Ekin waarmee een molecule zich in een oplossing zal
verplaatsen (laagste E)
Afzonderlijk beschouwd ->
8
, De relatieve E van elektronen-, vibrationele en
rotationele transities is 100 : 1 : 0,01
Zwarte lijnen: Elektronenniveaus
Donkergrijze lijnen: Vibratieniveaus
Lichtgrijze lijnen: Rotatieniveaus
7.1 ALGEMENE KARAKTERISTIEKEN VAN EEN
ABSORPTIE-/EMISSIESPECTRUM
DEEL II: HOOFDSTUK 3: ATOMAIRE ABSORPTIE EN
EMISSIESPECTROSCOPIE/SPECTROMETRIE (AAS/AES)
1. INLEIDING
Analyse v atomen/elementen: eerst vrijmaken om te onderzoeken
➔ Atomen in (an)organische moleculen: covalent gebonden, geïoniseerd, gecomplexeerd of
elektrostatisch gebonden
AAS en AES: gebaseerd op absorptie en emissie v EMS door vrije atomen
Atomen vrijgemaakt met verhitting (bv. vlam/oven)
➔ Bindingen/attractiekrachten w verbroken + atomisatie
AAS/AES spectrometrie (kwantitatieve analyse): totale gehalte bepalen (vrij + gebonden)
9
