Hoofdstuk 10 ‘Analysetechnieken en onderzoek’
§10.1 meten is weten
Bij analytische technieken maak je gebruik van specifieke eigenschappen van atomen en moleculen
van een stof.
§10.2 spectroscopie
Licht is een vorm van elektromagnetische
straling. Andere vormen van
elektromagnetische straling zijn radiogolven,
infrarode straling, ultraviolette straling en
röntgenstraling. Deze verschillen allemaal
van elkaar in golflengte/energie.
Alle elektromagnetische straling hebben een golflengte, bestaan uit fotonen (energiepakketjes) en
beweegt met de lichtsnelheid: 3 x 108 m/s. Die beweging van elektromagnetische straling is een golf.
Golflengte = de afstand tussen twee golftoppen. Dit wordt vaak weergegeven in nanometer (1 nm =
1 x 10-9 m). De golflengte bepaalt wat voor straling het is.
In Binas tabel 19B staat een overzicht van de verschillende soorten elektromagnetische straling
gerangschikt op golflengte. De verschillende soorten elektromagnetische straling verschillen namelijk
van elkaar in golflengte.
Fotonen = een bundel energiepakketjes. De energie-inhoud van een foton is omgekeerd evenredig
met de golflengte. Fotonen met een grote golflengte hebben een lagere energie dan fotonen met
een kleine golflengte.
Zichtbaar licht is niet gevaarlijk voor mensen, maar bijvoorbeeld röntgenstraling wel. Dit komt
doordat bij röntgenstraling de fotonen een veel kleinere golflengte hebben en daardoor een hogere
energie.
Spectrum = weergave van alle golflengtes die een bepaalde straling bevat. Weergave van alle
golflengten in één soort elektromagnetische straling.
Spectrumscopie = een analysemethode die met behulp van spectra het effect van
elektromagnetische straling op stoffen bestudeert.
Stoffen kunnen elektromagnetische straling absorberen en uitzenden.
Absorptie van elektromagnetische straling gebeurt bijvoorbeeld bij water in een magnetron of het
ontstaan van kleuren. Als zonlicht op gras valt wordt alleen het groene licht teruggekaatst. De andere
kleuren licht worden geabsorbeerd door de stoffen in het gras.
Welke kleuren een stof terugkaatst of absorbeert is afhankelijk van de soort elektromagnetische
straling (de golflengte) en de soort stof.
Neonlampen zijn gevuld met het gas neon. Als er een elektrische spanning op de lamp wordt gezet,
zendt het gas een rood licht uit.
Atomen, moleculen en ionen kunnen elektromagnetische straling uitzenden.
Door spectra te maken kun je zien bij welke golflengtes een stof absorbeert of uitzendt.
,Absorptiespectrum = hierin zie je bij welke golflengtes
de stof licht absorbeert. Een absorptiespectrum geeft
de straling aan die een stof absorbeert. Een
absorptiespectrum maak je door licht door een stof te
laten gaan en te meten hoeveel licht erdoorheen gaat.
Emissiespectrum = een spectrum van de
elektromagnetische straling die een stof uitzendt. Een
emissiespectrum geeft de straling aan die de stof uitzendt. In een
emissiespectrum zie je bij welke golflengte een stof elektromagnetische
straling uitzendt. Een emissiespectrum maak je door een stof energie te
laten uitzenden (bijvoorbeeld door verhitten) en het licht te meten dat de
stof uitzendt.
Hoe kan het dat de lijn in het absorptiespectrum op dezelfde plek zit als de
lijn in het emissiespectrum?
Het lijntje geeft de golflengte en geeft dus energie aan die er wordt
geabsorbeerd. Deze is gelijk aan de golflengte/energie die wordt
uitgezonden. Dit komt omdat de energie die nodig is om een elektron naar een aangeslagen toestand
te krijgen, gelijk is aan de energie die wordt uitgezonden als dat elektron daarna terugvalt naar de
grondtoestand.
Elektronen zijn in schillen rond de kern verdeeld. Elke schil heeft zijn eigen energie. Alle elektronen in
een schil hebben dezelfde energie. Als een elektron een foton opneemt, kan dit elektron naar een
schil met hogere energie overgaan.
Grondtoestand = elektron op zichzelf
Aangeslagen toestand = een elektron heeft een foton opgenomen en is naar een schil met hogere
energie overgegaan. 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 tijdje valt een elektron vanuit de aangeslagen toestand weer terug
naar de grondtoestand. Er komt dan 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 de terugvallen naar de grondtoestand geeft het
elektron dit foton weer af.
Fotochemische reacties = reacties die verlopen met behulp van elektromagnetische straling. De
meest voorkomende fotochemische reactie op aarde is de fotosynthesereactie.
Fotochemisch onderzoek richt zich onder andere op praktische problemen, zoals luchtvervuiling.
Energie van een foton:
c
E = h x -------
λ
E = de fotonenenergie in J
h = de constante van Planck: 6,626 . 10-34 J/s
, c = de lichtsnelheid: 2,998 . 108 m/s
λ = de golflengte in m
f=λ
-----
c
f = frequentie in Hz, 1 Hz komt overeen met 1 s
Hoe groter de frequentie, hoe kleiner de golflengte en hoe groter de energie.
Bekijk het spectrum van zichtbaar licht in Binas tabel 19A.
a) tussen welke golflengtes reflecteert een wortel?
b) leg uit welke kleur een wortel heeft als je er met een groene lamp op schijnt.
a) tussen de 580 en 620 nm.
b) een wortel weerkaatst alleen oranje licht. Als er alleen met groen licht op geschenen zal worden,
zal de wortel dus niets weerkaatsten. Hij zal dus zwart zijn.
§10.1 meten is weten
Bij analytische technieken maak je gebruik van specifieke eigenschappen van atomen en moleculen
van een stof.
§10.2 spectroscopie
Licht is een vorm van elektromagnetische
straling. Andere vormen van
elektromagnetische straling zijn radiogolven,
infrarode straling, ultraviolette straling en
röntgenstraling. Deze verschillen allemaal
van elkaar in golflengte/energie.
Alle elektromagnetische straling hebben een golflengte, bestaan uit fotonen (energiepakketjes) en
beweegt met de lichtsnelheid: 3 x 108 m/s. Die beweging van elektromagnetische straling is een golf.
Golflengte = de afstand tussen twee golftoppen. Dit wordt vaak weergegeven in nanometer (1 nm =
1 x 10-9 m). De golflengte bepaalt wat voor straling het is.
In Binas tabel 19B staat een overzicht van de verschillende soorten elektromagnetische straling
gerangschikt op golflengte. De verschillende soorten elektromagnetische straling verschillen namelijk
van elkaar in golflengte.
Fotonen = een bundel energiepakketjes. De energie-inhoud van een foton is omgekeerd evenredig
met de golflengte. Fotonen met een grote golflengte hebben een lagere energie dan fotonen met
een kleine golflengte.
Zichtbaar licht is niet gevaarlijk voor mensen, maar bijvoorbeeld röntgenstraling wel. Dit komt
doordat bij röntgenstraling de fotonen een veel kleinere golflengte hebben en daardoor een hogere
energie.
Spectrum = weergave van alle golflengtes die een bepaalde straling bevat. Weergave van alle
golflengten in één soort elektromagnetische straling.
Spectrumscopie = een analysemethode die met behulp van spectra het effect van
elektromagnetische straling op stoffen bestudeert.
Stoffen kunnen elektromagnetische straling absorberen en uitzenden.
Absorptie van elektromagnetische straling gebeurt bijvoorbeeld bij water in een magnetron of het
ontstaan van kleuren. Als zonlicht op gras valt wordt alleen het groene licht teruggekaatst. De andere
kleuren licht worden geabsorbeerd door de stoffen in het gras.
Welke kleuren een stof terugkaatst of absorbeert is afhankelijk van de soort elektromagnetische
straling (de golflengte) en de soort stof.
Neonlampen zijn gevuld met het gas neon. Als er een elektrische spanning op de lamp wordt gezet,
zendt het gas een rood licht uit.
Atomen, moleculen en ionen kunnen elektromagnetische straling uitzenden.
Door spectra te maken kun je zien bij welke golflengtes een stof absorbeert of uitzendt.
,Absorptiespectrum = hierin zie je bij welke golflengtes
de stof licht absorbeert. Een absorptiespectrum geeft
de straling aan die een stof absorbeert. Een
absorptiespectrum maak je door licht door een stof te
laten gaan en te meten hoeveel licht erdoorheen gaat.
Emissiespectrum = een spectrum van de
elektromagnetische straling die een stof uitzendt. Een
emissiespectrum geeft de straling aan die de stof uitzendt. In een
emissiespectrum zie je bij welke golflengte een stof elektromagnetische
straling uitzendt. Een emissiespectrum maak je door een stof energie te
laten uitzenden (bijvoorbeeld door verhitten) en het licht te meten dat de
stof uitzendt.
Hoe kan het dat de lijn in het absorptiespectrum op dezelfde plek zit als de
lijn in het emissiespectrum?
Het lijntje geeft de golflengte en geeft dus energie aan die er wordt
geabsorbeerd. Deze is gelijk aan de golflengte/energie die wordt
uitgezonden. Dit komt omdat de energie die nodig is om een elektron naar een aangeslagen toestand
te krijgen, gelijk is aan de energie die wordt uitgezonden als dat elektron daarna terugvalt naar de
grondtoestand.
Elektronen zijn in schillen rond de kern verdeeld. Elke schil heeft zijn eigen energie. Alle elektronen in
een schil hebben dezelfde energie. Als een elektron een foton opneemt, kan dit elektron naar een
schil met hogere energie overgaan.
Grondtoestand = elektron op zichzelf
Aangeslagen toestand = een elektron heeft een foton opgenomen en is naar een schil met hogere
energie overgegaan. 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 tijdje valt een elektron vanuit de aangeslagen toestand weer terug
naar de grondtoestand. Er komt dan 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 de terugvallen naar de grondtoestand geeft het
elektron dit foton weer af.
Fotochemische reacties = reacties die verlopen met behulp van elektromagnetische straling. De
meest voorkomende fotochemische reactie op aarde is de fotosynthesereactie.
Fotochemisch onderzoek richt zich onder andere op praktische problemen, zoals luchtvervuiling.
Energie van een foton:
c
E = h x -------
λ
E = de fotonenenergie in J
h = de constante van Planck: 6,626 . 10-34 J/s
, c = de lichtsnelheid: 2,998 . 108 m/s
λ = de golflengte in m
f=λ
-----
c
f = frequentie in Hz, 1 Hz komt overeen met 1 s
Hoe groter de frequentie, hoe kleiner de golflengte en hoe groter de energie.
Bekijk het spectrum van zichtbaar licht in Binas tabel 19A.
a) tussen welke golflengtes reflecteert een wortel?
b) leg uit welke kleur een wortel heeft als je er met een groene lamp op schijnt.
a) tussen de 580 en 620 nm.
b) een wortel weerkaatst alleen oranje licht. Als er alleen met groen licht op geschenen zal worden,
zal de wortel dus niets weerkaatsten. Hij zal dus zwart zijn.
