SAMENVATTING
INSTRUMENTELE CHEMIE
INHOUD
deel 1: spectroscopische en spectrochemische analysemethodes ................................. 4
H1: UV-VIS specto(foto)metrie ............................................................................. 5
1.1 inleiding .................................................................................................. 5
1.2 kwantitatieve aspecten van absorptiemetingen ............................................ 5
1.2.2 meten van absorbantie .......................................................................... 6
1.2.3 analytische eigenschappen van kalibratiecurve en afwijkingen op de wet van
Lambert-beer .................................................................................................. 7
1.3 onderdelen van de apparatuur en absorptiemetingen ....................................... 8
1.3.1 stralingsbron ........................................................................................ 8
1.3.2 golflengteselector ................................................................................. 8
1.3.3 cuvetten .............................................................................................10
1.3.4 stralingsdetectie ..................................................................................11
1.4 instrumentenontwerp ..................................................................................12
1.4.1 visuele of vergelijkende colorimetrie.......................................................12
1.4.2 foto-elektrische colorimeter ...................................................................13
1.4.3 de spectro(foto)meter ..........................................................................13
3.4.4 fototrode ...............................................................................................14
1.5 data manipulatie ........................................................................................14
1.5.1 vaste golflengte analyse .......................................................................14
1.5.2 scanning analyse ....................................................................................15
1.6 toepassingen van UV-VIS absorptiemetingen ...................................................15
1.6.1 kwalitatieve analyse ................................................................................15
1.6.2 kwantitatieve analyse ..............................................................................15
1.6.4 problemen bij fotometrische bepalingen ....................................................15
1.7 reflectiefotometrie ........................................................................................16
2. nefelometrie en turbidimetrie .............................................................................16
2.1 inleiding ......................................................................................................16
2.2 nefelometrie ................................................................................................17
2.2.1 wetten ..................................................................................................17
2.2.2 apparatuur.............................................................................................17
2.3 turbidimetrie ...............................................................................................17
2.3.1 wetten ..................................................................................................17
1
, 2.3.2 apparatuur.............................................................................................18
2.4 toepassingen en beperkingen.........................................................................18
3. infraroodspectrometrie (IR)................................................................................18
3.1 inleiding ......................................................................................................18
3.2 infraroodspectrumanalyse .............................................................................20
3.3 apparatuur ..................................................................................................20
3.4 toepassingen ...............................................................................................22
4. vlamfotometrie .................................................................................................22
4.1 inleiding ......................................................................................................22
4.2 processen in een vlam ..................................................................................22
4.2.1 lijnenspectra ..........................................................................................22
4.2.2 atomiseren en exciteren ..........................................................................23
4.2.3 ionisatie van atomen ...............................................................................23
4.3 vlamfotometer .............................................................................................23
4.4 storingen ....................................................................................................24
4.4.1 zelfabsorptie ..........................................................................................24
4.4.2 opzuigsnelheid en verneveling ..................................................................24
4.4.3 ionisatie ................................................................................................24
4.4.4 fluctuaties van het signaal .......................................................................25
4.5 ICP-AES ......................................................................................................25
5. atomaire absorptiespectometrie (AAS) ................................................................25
5.1 inleiding ......................................................................................................25
5.2 bouw van een atoomabsorptie-spectrometer ...................................................26
5.3 storingen ....................................................................................................27
5.4 toepassing ...................................................................................................27
6. fluorimetrie ......................................................................................................28
6.1 inleiding ......................................................................................................28
6.2 theorie van fluorescentie ...............................................................................28
6.2.1 excitatie- en emissiespectra .....................................................................28
6.2.2 fluorescerende eigenschappen van verbindingen.........................................29
6.3.2 fluorescentieopbrengst ............................................................................29
6.2.4 quenching ..............................................................................................29
6.2.5 invloed van temperatuur op fluorescentie-intensiteit ...................................30
6.3.6 verband tussen fluorescentie-intensiteit en concentratie ..............................30
6.2.7 conclusies ..............................................................................................30
6.3 de fluorimeter ..............................................................................................30
6.4 fluorimetrische bepaling ................................................................................31
2
,6.5 toepassingen in de klinische chemie ...............................................................31
6.5.1 fluorescentie bij aantoningsreacties...........................................................31
6.5.2 kwantitatieve fluorimetrische bepalingen ...................................................31
3
, DEEL 1: SPECTROSCOPISCHE EN SPECTROCHEMISCHE
ANALYSEMETHODES
Spectroscopie: de studie van de interactie tussen materie en elektromagnetische straling
Wisselwerking van elektromagnetische straling met materie, waarbij deeltjes
energie opnemen of uitzenden
Spectrum = intensiteit van geabsorbeerde of uitgezonden straling als functie van
de energie van de straling
Spectrochemie: toepassing van spectroscopie voor chemische doeleinden (vb.
kwalitatieve en kwantitatieve bepalingen)
Frequentie = aantal golven dat per seconde door een bepaald punt passeert
(uigedrukt in Hz)
Golflengte = afstand tussen 2 opeenvolgende maxima/minima (uitgedrukt in
lengtemaat)
Evenredigheid tussen energie-inhoud van fotonen en frequentie van elektromagnetische
straling = wet van Planck
𝐸 = ℎ ∗ 𝑣 = (ℎ ∗ 𝑐)/𝜆
Het elektromagnetisch spectrum
schadelijk
onschadelijk
Een kleine golflengte betekent veel energie en dus schadelijk = omgekeerd evenredig
De frequentie is ook omgekeerd evenredig met de golflengte
Absorptiespectometrie: gemeten hoeveel straling geabsorbeerd wordt en welke
golflengten (atoom geraakt in hogere energietoestand)
4
INSTRUMENTELE CHEMIE
INHOUD
deel 1: spectroscopische en spectrochemische analysemethodes ................................. 4
H1: UV-VIS specto(foto)metrie ............................................................................. 5
1.1 inleiding .................................................................................................. 5
1.2 kwantitatieve aspecten van absorptiemetingen ............................................ 5
1.2.2 meten van absorbantie .......................................................................... 6
1.2.3 analytische eigenschappen van kalibratiecurve en afwijkingen op de wet van
Lambert-beer .................................................................................................. 7
1.3 onderdelen van de apparatuur en absorptiemetingen ....................................... 8
1.3.1 stralingsbron ........................................................................................ 8
1.3.2 golflengteselector ................................................................................. 8
1.3.3 cuvetten .............................................................................................10
1.3.4 stralingsdetectie ..................................................................................11
1.4 instrumentenontwerp ..................................................................................12
1.4.1 visuele of vergelijkende colorimetrie.......................................................12
1.4.2 foto-elektrische colorimeter ...................................................................13
1.4.3 de spectro(foto)meter ..........................................................................13
3.4.4 fototrode ...............................................................................................14
1.5 data manipulatie ........................................................................................14
1.5.1 vaste golflengte analyse .......................................................................14
1.5.2 scanning analyse ....................................................................................15
1.6 toepassingen van UV-VIS absorptiemetingen ...................................................15
1.6.1 kwalitatieve analyse ................................................................................15
1.6.2 kwantitatieve analyse ..............................................................................15
1.6.4 problemen bij fotometrische bepalingen ....................................................15
1.7 reflectiefotometrie ........................................................................................16
2. nefelometrie en turbidimetrie .............................................................................16
2.1 inleiding ......................................................................................................16
2.2 nefelometrie ................................................................................................17
2.2.1 wetten ..................................................................................................17
2.2.2 apparatuur.............................................................................................17
2.3 turbidimetrie ...............................................................................................17
2.3.1 wetten ..................................................................................................17
1
, 2.3.2 apparatuur.............................................................................................18
2.4 toepassingen en beperkingen.........................................................................18
3. infraroodspectrometrie (IR)................................................................................18
3.1 inleiding ......................................................................................................18
3.2 infraroodspectrumanalyse .............................................................................20
3.3 apparatuur ..................................................................................................20
3.4 toepassingen ...............................................................................................22
4. vlamfotometrie .................................................................................................22
4.1 inleiding ......................................................................................................22
4.2 processen in een vlam ..................................................................................22
4.2.1 lijnenspectra ..........................................................................................22
4.2.2 atomiseren en exciteren ..........................................................................23
4.2.3 ionisatie van atomen ...............................................................................23
4.3 vlamfotometer .............................................................................................23
4.4 storingen ....................................................................................................24
4.4.1 zelfabsorptie ..........................................................................................24
4.4.2 opzuigsnelheid en verneveling ..................................................................24
4.4.3 ionisatie ................................................................................................24
4.4.4 fluctuaties van het signaal .......................................................................25
4.5 ICP-AES ......................................................................................................25
5. atomaire absorptiespectometrie (AAS) ................................................................25
5.1 inleiding ......................................................................................................25
5.2 bouw van een atoomabsorptie-spectrometer ...................................................26
5.3 storingen ....................................................................................................27
5.4 toepassing ...................................................................................................27
6. fluorimetrie ......................................................................................................28
6.1 inleiding ......................................................................................................28
6.2 theorie van fluorescentie ...............................................................................28
6.2.1 excitatie- en emissiespectra .....................................................................28
6.2.2 fluorescerende eigenschappen van verbindingen.........................................29
6.3.2 fluorescentieopbrengst ............................................................................29
6.2.4 quenching ..............................................................................................29
6.2.5 invloed van temperatuur op fluorescentie-intensiteit ...................................30
6.3.6 verband tussen fluorescentie-intensiteit en concentratie ..............................30
6.2.7 conclusies ..............................................................................................30
6.3 de fluorimeter ..............................................................................................30
6.4 fluorimetrische bepaling ................................................................................31
2
,6.5 toepassingen in de klinische chemie ...............................................................31
6.5.1 fluorescentie bij aantoningsreacties...........................................................31
6.5.2 kwantitatieve fluorimetrische bepalingen ...................................................31
3
, DEEL 1: SPECTROSCOPISCHE EN SPECTROCHEMISCHE
ANALYSEMETHODES
Spectroscopie: de studie van de interactie tussen materie en elektromagnetische straling
Wisselwerking van elektromagnetische straling met materie, waarbij deeltjes
energie opnemen of uitzenden
Spectrum = intensiteit van geabsorbeerde of uitgezonden straling als functie van
de energie van de straling
Spectrochemie: toepassing van spectroscopie voor chemische doeleinden (vb.
kwalitatieve en kwantitatieve bepalingen)
Frequentie = aantal golven dat per seconde door een bepaald punt passeert
(uigedrukt in Hz)
Golflengte = afstand tussen 2 opeenvolgende maxima/minima (uitgedrukt in
lengtemaat)
Evenredigheid tussen energie-inhoud van fotonen en frequentie van elektromagnetische
straling = wet van Planck
𝐸 = ℎ ∗ 𝑣 = (ℎ ∗ 𝑐)/𝜆
Het elektromagnetisch spectrum
schadelijk
onschadelijk
Een kleine golflengte betekent veel energie en dus schadelijk = omgekeerd evenredig
De frequentie is ook omgekeerd evenredig met de golflengte
Absorptiespectometrie: gemeten hoeveel straling geabsorbeerd wordt en welke
golflengten (atoom geraakt in hogere energietoestand)
4
