Samenvatting Instrumentele analyse 2: spectrofotometrie (UV/VIS, AAS, fluorimetrie en nefelometrie)

H1. UV/VIS-spectrofotometrie
1. Licht
Licht heeft een duaal karakter:
1) Licht is een elektromagnetische straling (EMS)
➔ EMS kan beschouwd worden als een golfverschijnsel
→ Een harmonisch trillend elektrisch + magnetisch krachtveld loodrecht op elkaar

➔
➔



→ λ = golflengte (in m)
→ c = lichtsnelheid in vacuüm
= 3 . 108 m/s
→ f = frequentie (in s-1)

➔ In een ander medium dan vacuüm gaat licht trager!
➔ De frequentie van een lichtstraling wordt bepaald door de lichtbron
➔ De golflengte is afhankelijk van het medium


2) Licht bestaat uit fotonen (energiedeeltjes)
➔ Fotonen = pakketjes van energie (E) die zich in de ruimte voortbewegen
→ Elk foton bevat een bepaalde energie:
E=h.f
→ E = energie (in J)
→ h = de constante van Planck = 6,626 . 10-34 J.s
→ f = frequentie (in s-1)

➔ De lichtintensiteit van een lichtbundel hangt af van het aantal fotonen in de bundel
➔ Elektromagnetische straling met een kleine golflengte (UV-, röntgen en
gammastraling) kan schadelijk zijn voor het menselijk lichaam
➔ Het menselijk oog kan maar een klein deel van het EM spectrum waarnemen
→ We kunnen enkel zichtbaar licht met golflengten van 380 – 780nm zien
→
➔ Gammastralen
hebben een zeer
hoge frequentie
met een zeer
kleine golflengte

,Zichtbaar licht = wit licht = polychromatisch licht
➔ Wanneer wit licht op een prisma invalt wordt het licht uit elkaar getrokken in zijn
verschillende kleuren:
Rood, oranje, geel, groen, blauw, indigo, violet (ROGGBIV)
➔ Net als geluid heeft elke kleur een eigen frequentie
→ Alle frequenties samen vormen een spectrum (rood, oranje, groen, …)
→ Bij elke frequentie hoort een golflengte dus elke kleur komt overeen met een bepaalde
golflengte

Monochromatisch licht = lichtstralen met golflengten uit een nauw golflengte-interval

2. Absorptie van licht
Wanneer een foton een deeltje in grondtoestand nadert, kan het deeltje worden geëxciteerd:



➔ Het deeltje zit niet graag in de geëxciteerde toestand want dit is een minder stabiele toestand
→ Hierdoor zal het deeltje al snel (na 10-6 – 10-9 s) terug naar zijn grondtoestand
gaan (relaxatie) waardoor er energie vrijkomt in de vorm van warmte:




➔ Als een foton een te lage energie (blauw pijl) heeft,
kan de foton het deeltje niet exciteren




We spreken van spectrofotometrie wanneer in oplossingen de absorptie van licht wordt gemeten en
gekwantificeerd


3. Transmissie van licht
Transmissie (T) = de hoeveelheid doorgelaten licht

➔

→ I0 = de intensiteit van de invallende
lichtbundel
→ Dit is gekend!
→ It = de intensiteit van de uittredende
lichtbundel
→ Dit wordt gemeten

, ➔
➔ Het verband tussen de transmissie T en de concentratie c is niet
rechtlijnig/lineair
→ Er is een omgekeerd evenredig verband
---> T neemt exponentieel af bij een toenemende c
→ Om deze reden wordt er meestal gewerkt met het negatieve
logaritme:




4. De wet van Lambert-beer
Bij zeer lage concentraties (<0,01M) geldt de wet van Lambert-Beer:

➔ E = extinctie (de uitdoving van licht) → heeft geen eenheid!
➔ l = weglengte → in cm
➔ C = concentratie → in mol/L
➔ ε = de molaire extinctiecoëfficiënt → in L.mol-1.cm-1

→ Als c in een andere eenheid dan mol/L staat, spreekt men van
een specifieke extinctiecoëfficiënt!
→ Je kan enkel lineariteit bekomen bij: 0,1 < E < 1,5
→ De extinctie is recht evenredig met de concentratie
→ De wet van Lambert-Beer geldt enkel voor monochromatisch licht!
→ Es = specifieke extinctiecoëfficiënt (L.mg-1.cm-1) → als c in ppm staat!



De weglengte (l) is constant dus:



→ ε = de rico (b) !!


Als de ijklijn niet door de oorsprong loopt


Extincties van verschillende componenten mogen bij elkaar opgeteld worden: Egemeten = E1 + E2 + E3


Een extinctiecurve toont aan bij welke golflengte (= λmax) de gevoeligheid van de meting het grootst is
➔ Extinctie (y-as) in functie van de golflengte (x-as):




Hier (λmax) is het meeste licht geabsorbeerd
→ Daar is de meting het gevoeligst dus bij die
golflengte zal er gemeten moeten worden