Instrumentele Analyse Analytische Chemie of Instrumentele Analyse

Analytische Chemie Scheikunde

Instrumentele Analyse Fysica

Wat is: Kwalitatieve analyse ? Bepalen wat het is Kwantitatieve analyse ? Bepalen hoeveel ‘t is

Elektromagnetische straling

Het elektromagnetisch spectrum Zie ook Binas Tabel 19

De definities van golflengte en frequentie

Golfverschijnsel golflengte + frequentie Elektromagnetische straling heeft zowel kenmerken van een golfverschijnsel als ook van een stroom energiedeeltjes (dualistisch karakter) Golfverschijnsel golflengte + frequentie Deeltjesverschijnsel foton energie Opmerking: een hoge frequentie betekent tevens een grote fotonenergie

De voortplantingssnelheid (c) van elektromagnetische straling in vacuüm bedraagt: 3,0 x 108 m.s-1 E = h x f (fotonenergie) = (constante van Planck) x (frequentie) Joule = 6,6 x 10-34 J.s x aantal.s-1 C = λ x f m.s-1 = m x aantal.s-1 Hieruit volgt: E = h x C λ

Schematische weergave van absorptie spectrometrie stralingsbron monster detector

Moleculaire Absorptie Spectrometrie: Ultraviolet –Visueel (UV-VIS) Spectrometrie

Wat bepaalt de kleur van een voorwerp ?

Voorbeelden van azo kleurstoffen

Voorbeelden van natuurlijke chromoforen

Bij moleculaire absorptie spectrometrie beschouwen we moleculen als een stelsel van atomen bijeen gehouden door bindingselektronen. Bij kamertemperatuur bevinden de moleculen zich in de grondtoestand. Door het inbrengen van de juiste fotonenergie gaan bindingselektronen een wijdere baan beschrijven (excitatie of aanslaan). Dit vergt een fotonenergie van circa 10-18 Joule. De hiermee corresponderende golflengte bedraagt 100-1000 nm.

Kwantitatieve spectrometrie; Wet van Lambert-Beer (1) λ I0 wordt ingesteld op 1 of 100 % λ I bedraagt 0-1 of 0-100% I I0 De Transmissie T =

Kwantitatieve spectrometrie; Wet van Lambert-Beer (2) λ I0 T = 10 –ε c d λ I Hierin is: ε is de molaire extinctiecoëfficiënt (in l . mol-1 . cm-1) C is de concentratie van de absorberende stof D is de optische weglengte van de cuvet

Kwantitatieve spectrometrie; Wet van Lambert-Beer (3) In de praktijk wordt meestal gebruik gemaakt van de extinctie E die is gedefinieerd als: E = - log T = - log 10 –ε c d = ε c d De extinctie is dus recht evenredig met de concentratie en met de optische weglengte

Een oplossing heeft bij 560 nm een extinctie van 0,670. Hoe groot is het percentage straling dat wordt doorgelaten? Extinctie (E) = 0,670 = - log T 0,670 = - log T = - log I/I0 of – 0,670 = log I/I0 Log I/I0 = - 0,670 of I/I0 = 10- 0,670 = 1/ 10-0,670 = 1/ 4,677 I/I0 = 1/ 4,677 dus I = 21,38 %

Schematische weergave van absorptie spectrometrie Uittredespleet Detectorspleet Monochromator Detector Cuvet Intredespleet Stralingsbron

UV-VIS spectrometer schematisch

UV-VIS spectrometer

Reactie: Fe2+ + 3 (bipy) [ Fe(bipy)3 ]2+

Calibratielijn [ Fe(bipy)3 ]2+ complex Golflengte 520 nm, 1 cm cuvet Extinctie bij 520 nm mg ijzer in 1000 ml oplossing

De molaire extinctiecoëfficiënt (ε) wordt uitgedrukt in een nogal vreemde eenheid namelijk: L.mol-1.cm-1 De waarde van ε geeft aan wat de extinctie zou zijn als 1 mol van een bepaalde verbinding zou zijn opgelost in een volume van 1 liter en zou gemeten worden bij 520 nm in een 1 cm cuvet. Het is bekend dat ε voor het Fe-dipyridyl complex bij een golflengte van 520 nm gelijk is aan: 8650 L.mol-1.cm-1. Als ik nu een onbekend monster heb geanalyseerd (gemeten extinctie = 0,774), de analyse heb uitgevoerd in een maatkolf van 100 ml, kan ik dan uitrekenen hoeveel mg Fe zich in de maatkolf bevindt ?

Een extinctie van 0,774 betekent de aanwezigheid van: mol Fe-bipyridyl complex 0,774 / 8650 = 8,948 x 10- 5 en dus ook evenveel mol Fe (kijk maar naar de reactievergelijking) Reactie: Fe2+ + 3 (bipy)  [ Fe(bipy)3 ]2+ De oplossing is gemeten in een 1 cm cuvet dus voor de optische weglengte is geen correctie noodzakelijk. Uit de definitie voor ε kan worden afgeleid dat deze hoeveelheid Fe is opgelost in een volume van 1 liter. In 100 ml bevindt zich dan het 1/10 deel dus 8,948 x 10- 6 mol Fe. Dit komt overeen met 8,948 x 10- 6 x 55,85 gram Fe = 0,5 x 10- 3 gram Fe = 0,5 mg Fe Dus: 0,5 gram Fe in het meetvolume (100 ml)

Opgave: de bepaling van fosfaat in water

Bij het opstellen van de ijkgrafiek voor de bepaling van fosfaat volgens DSM analysevoorschrift 97 in een 1 cm cuvet, wordt een oplossing gebruikt die 0,05 mg PO43- per ml bevat. Na het toevoegen van de verschillende reagentia ontstaat een blauwe kleur. Elke maatkolf wordt aangevuld tot aan de merkstreep (= 100 ml) en de oplossing wordt gemengd. Vervolgens wordt bij een golflengte van 810 nm de extincties van deze oplossingen gemeten. Neem onderstaande tabel over die heb je nodig voor je huiswerk Oplossing 0,05 mg PO43-/ml Gemeten extinctie 0 ml (blanco) 0,014 5 ml 0,126 10 ml 0,233 20 ml 0,452 30 ml 0,673 40 ml 0,894 50 ml 1,116

Huiswerk: maak onderstaande opgaven Boek 2 hfst 13: Som 2, 4 EN a) Van een monster afvalwater wordt 25 ml in onderzoek genomen om fosfaat te bepalen. Men vindt de volgende extincties: blanco = 0,010 monster = 0,785 Bereken het fosfaatgehalte van dit monster. b) Bij een tweede monster afvalwater verwacht men dat het PO43- gehalte circa 125 mg/l bedraagt. Maar men wil het nauwkeurig hebben geanalyseerd. Hoeveel ml zou je van dit monster in onderzoek nemen en waarom? c) Voor één van de bovenstaande oplossingen wordt in een 1 cm cuvet een extinctie gemeten van 0,126. Als ik dezelfde oplossing nou eens in een 5 cm cuvet zou meten, wat wordt dan de extinctie?