samenvatting instrumentele chemie

DEEL 1: SPECTROSCOPISCHE EN
SPECTROMETISCHE
ANALYSEMETHODES
Algemeen:
fysische eig  vorming signaal  omvorming meetbaal signaal  versterking
signaal
 visualisatie signaal
Spectroscopie:
=studie van interactie tussen materie en elektromagnetische straling
kwalitatieve techniek met als doel structuur van organische substanties te
bevestigen
of op te helderen
Spectrochemie:
=toepassing van spectroscopie voor kwalitatieve en kwantitatieve bepalingen
Analytische spectrometie:
=Meten van wisselwerking van EMstraling met materie, waarbij deeltjes E opnemen
of uitzenden
Elektrisch (gegeven)
Spectrum: magnetisch
=weergave intensiteit van geabsorbeerde of uitgezonden (inbeelden)
straling als functie van energie van de straling
Eigenschappen EM
1. Golftheorie:
 EM straling is lopende golfbeweging met voorplantingsrichting X
 2 loodrecht op elkaar staande velden (staan loodrecht op x)
 Elektrisch veld in richting Y
 Magnetisch veld in richting Z
 Gewone stralingsbundel: alle oriëntaties Y en Z
 Gepolariseerde straling: 1 oriëntatie Y (of Z)
 Frequentie (v of f):
=aantal golven dat per seconde een bepaald punt passeert
 Uitgedrukt in Hertz (Hz= 1/s)
 Golflengte (λ):
=afstand tussen 2 opeenvolgende max/min
Uitgedrukt in lengtemaat

2. Kwantumtheorie:
 EM straling is verzameling van deeltjes
 Wet van planck:

,  Beschrijft evenredigheid tussen E-inhoud van fotonen en de
frequentie van EMstraling
 𝐸𝑓𝑜𝑡𝑜𝑛 = ℎ ∗ 𝑣 = ℎ ∗ 𝑐 ∗ 𝜆−1

Eigenschappen: polarisatie, breking, dispersie, interferentie
Elektromagnetische spectrum:
 Gamma straling
 Röntgonstraling
 UV-straling (200-400 nm)
 Zichtbare straling (VIS: 380-780 nm)
 Infrarood straling
 Radiogolven




Increasing Frequency (v)
=aantal golven per seconde
𝑐
 𝑣=𝜆

Emissiefotometrie:
 Kwantitatieve analyse mbv door materie zelf uitgezonden straling
 Energie toevoegen in vorm van wartme
 Molecule valt uiteen in vrije e-
 Aangeslagen E toestand door E-opname
 Opgenomen E afstaan door uitzending straling
 Karakteristieke golflengtes
 Emissiespectrum
 Discrete niveaus: lijnenspectrum
 Vlamofotometrie en fluorimetrie
Absorptiespectrometrie:
 Meten hoeveelheid geabsorbeerde straling en welke golflengte
 Spectrometrie, nefelometrie, turbidimetrie, AAS, IR spectroscopie en NMR

,Interactie EMS en materie:
M + hv  M*

Hoofdstuk 1: UV-VIS spectrofotometrie
1.1 Inleiding
Wisselwerking EM golven en systeem met ladingen
elektrische en magnetische velden van golf verstoren beweging ladingen
Grondtoestand:
=zeer stabiele toestand van laagste energie
kan door absorptie van E overgaan in toestand van hogere energie
Aangeslagen toestand:
= niet zo stabiele toestand van hogere energie
Elk deeltje bevat kinetische en potentiële energie
hangt samen met :
 Voor atomen: positie e- in atoom
 Voor moleculen: positie e- en beweging atomen in molecule
potentiële E kan enkel bepaalde waarden aannemen: potentiële energieniveaus

 e- in binnenste: geheel gevulde schillen onveranderd
 buitenste schil: VE ondervinden sterke invloed
 bindings e-: e- die banen beschrijven tussen en rondom beide
kernen
 molecuulbanen
 gaan door absorptie energie over in andere banen
 verschil tussen 2 banen bepaalt positie van molecuulband in spectrum
1.2 Kwantitatieve aspecten van absorptiemetingen
Absorptieproces:
𝑀 + ℎ𝑣𝑎𝑏𝑠 → 𝑀∗
 hv: E geabsorbeerde foton
foton enkel geabsorbeerd als fotoE overeenkomt met energieverschil
niveaus
 M grondtoestand
 M* geëxciteerde toestand (korte levensduur, niet aantoonbaar)
Relaxatieprocessen voor geëxiteerde toestand:
1) 𝑀∗ → 𝑀 + 𝐸
 Kinetische E/ warmte komt vrij
 E wordt verbruikt bij botsingen
 Warmte effect niet detecteerbaar
2) 𝑀∗ → 𝐴

,  Vorming nieuw deeltje A
 Fotochemische reactie
∗
3) 𝑀 → 𝑀 + ℎ𝑣𝑒𝑚𝑖𝑠𝑠𝑖𝑒
 Vrijgekomen energie uitgestuurd als EMstraling
 Fluorescentie
besluit: absorptie metingen min verstoring milieu + metingen continu uitvoeren
want
M* valt altijd terug naar M
1.2.1 De wet van lambert-Beer
Kleur oplossing is kleur die niet wordt geabsorbeerd
geabsorbeerde en doorgelaten kleur zijn complementair
tegenover elkaar in kleuren cirkel
Absorptie, extinctie = absorbantie A (verdwenen)
Transmissie, % transmissie = T (doorgelaten)
 T = I/ I0
 %T = (I/I0)*100
Lambert-beer:
=afname van intensiteit van monochromatische straling
met
intensiteit van opvallende straling
hoeveelheid materiaal in de lichtweg
−𝑑𝐼𝑥
= 𝐾 ∗ 𝐶 ∗ 𝐼𝑥
𝑑𝑥
𝐼0
𝐴 = log = 𝜀𝜆 ∗ 𝐶 ∗ 𝑏 = 𝑎𝜆 ∗ 𝐶 ∗ 𝑏
𝐼

𝜀𝜆 : molaire extinctiecoëfficiënt = molaire absorptiviteit
=constante voor bepaalde stof bij bepaalde golflengte opgelost in bepaald
oplosmiddel
𝑎𝜆 : extinctiecoëfficiënt = absorptiviteit
b: optische weglengte, cuvetbreedte (meestal 1cm)
Indien b constant (1cm) en monochromatisch licht:

 Lineair verband: indien 𝜀𝜆 gekend  C uit A
 𝜀𝜆 niet (accuraat) gekend ijklijn
Als I=I0:
 Geen absorptie
 A=0
 Volledige transmissie
 %T=100%