Spectrometrie Marco Houtekamer; Afd. Laboratorium techniek; 15 oktober 2015

Doel en soorten spectrometrie bepaling van lage concentratie’s in oplossing 1*10-3 tot 1*10-9 mol/l Principe absorptie van energie (licht) door atomen Soorten: Colorimetrie : visueel (Nessler buizen) Fotometrie : optisch systeem (spectrofotometer) Marco Houtekamer; Afd. Laboratorium techniek; 15 oktober 2015

Doel: colorimetrie bepaling van concentratie m.b.v. kleurintensiteit Beperkingen: - oplossing moet een kleur hebben - standaardreeks vereist - schatting - beperking door ons oog (de “detector”) Marco Houtekamer; Afd. Laboratorium techniek; 15 oktober 2015

detector meet de hoeveelheid doorgelaten licht! Transmissie (T) spectrofotometrie Principe: detector meet de hoeveelheid doorgelaten licht! Transmissie (T) T = I1/I0 T% = T*100% Marco Houtekamer; Afd. Laboratorium techniek; 15 oktober 2015

Elektromagnetisch spectrum Licht: een gedeelte van het elektromagnetisch spectrum BINAS tabel 19. Marco Houtekamer; Afd. Laboratorium techniek; 15 oktober 2015

Elektromagnetisch spectrum Licht: een gedeelte van het elektromagnetisch spectrum Gedeelte e.m.-spectrum Golflengte (cm) Infrarood (I.R.) 10-1 tot 8*10-5 Zichtbaar licht 8*10-5 tot 4*10-5 UV licht 4*10-5 tot 1*10-6 Röntgen en gamma < 1*10-6 Marco Houtekamer; Afd. Laboratorium techniek; 15 oktober 2015

Zichtbaar licht – kleurencirkel Zichtbaar licht: ca. 380 tot 780 nm Een kleur heeft een golflengtegebied: Kleurencirkel: Complementaire kleuren: bijv. rood – groen Een object is groen, omdat de kleur rood geabsorbeerd wordt! Marco Houtekamer; Afd. Laboratorium techniek; 15 oktober 2015

Absorptiespectrum: absorptie vs golflengte Absorptiemaximum: golflengte waarbij het meeste licht wordt geabsorbeerd. Optimale golflengte: meestal een absorptiemaximum en bij minste interferentie. Marco Houtekamer; Afd. Laboratorium techniek; 15 oktober 2015

detector meet de hoeveelheid doorgelaten licht! spectrofotometrie Principe: detector meet de hoeveelheid doorgelaten licht! Spectrofotometer schematisch: Monochromatisch : éénkleurig Polychromatisch : veelkleurig (bijv. wit licht) Marco Houtekamer; Afd. Laboratorium techniek; 15 oktober 2015

Transmissie - Extinctie Principe: detector meet de hoeveelheid doorgelaten licht! Transmissie (T) of doorlaatbaarheid T = I1/I0 T% = T*100% E = -log (T) (absorbance) Marco Houtekamer; Afd. Laboratorium techniek; 15 oktober 2015

E = -log (T) = absorbance Eλ = ελ * l * c Wet van Lambert en Beer E = -log (T) = absorbance Eλ = ελ * l * c Grootheden en eenheden: E : Extinctie (geen eenheid) l : optische weglengte (cm) c : concentratie (mol.l-1) ε : molaire extinctiecoëfficient (L.mol-1.cm-1) Indien c niet in mol/l (bijv. mg/L of zelfs ppm): specifieke extinctiecoëfficient Marco Houtekamer; Afd. Laboratorium techniek; 15 oktober 2015

Wet van Lambert en Beer Eλ = ελ * l * c Marco Houtekamer; Afd. Laboratorium techniek; 15 oktober 2015

Monochromatisch licht Verdunde oplossingen (ivm lineariteit) Wet van Lambert en Beer Voorwaarden: Monochromatisch licht Verdunde oplossingen (ivm lineariteit) Heldere oplossingen (ook geen bubbels!) T constant Geen chemische reacties Matrix matching- Standaarden en monsters gelijk qua oplosmiddel en zuurgraad (pH) Marco Houtekamer; Afd. Laboratorium techniek; 15 oktober 2015

Filmpje: spectrofotometrie https://m.youtube.com/watch?v=O39avevqndU Marco Houtekamer; Afd. Laboratorium techniek; 15 oktober 2015

Double-beam spectrofotometer: het echte werk… Marco Houtekamer; Afd. Laboratorium techniek; 15 oktober 2015

Lamp-intensiteit: wolfraam lamp & D2 lamp Onderdelen spectrofotometer Lamp: Zichtbaar licht : wolfraam (W) lamp (tungsten) UV licht : Deuterium (D) lamp Lamp-intensiteit: wolfraam lamp & D2 lamp Marco Houtekamer; Afd. Laboratorium techniek; 15 oktober 2015

karakteristiek van Hg lamp Onderdelen spectrofotometer Lamp: Speciale lampen : lijnen spectrum bijv. kwik (Hg)lamp (mercury) karakteristiek van Hg lamp Marco Houtekamer; Afd. Laboratorium techniek; 15 oktober 2015

Onderdelen spectrofotometer Monochromator: (interferentie)filter; voordeel: eenvoudig en goedkoop nadeel: - minder resolutie qua golflengte - filters wisselen bij andere instelling Prisma ; brekingsindex van licht draaiing van prisma -> andere golflengte Tralie ; brekingsindex van licht draaiing Marco Houtekamer; Afd. Laboratorium techniek; 15 oktober 2015

Onderdelen spectrofotometer Slit: Intree (entry) slit Regelt de hoeveelheid licht wat op de monochromator valt Uittree (exit) slit Het afbakenen van het golflengtegebied van het uitgaande licht vanaf de monochromator (0.1 – 8 nm) Opmerking: Slit < ; intensiteit < ; Δ nm < ; monochromatisch licht >> !!! Marco Houtekamer; Afd. Laboratorium techniek; 15 oktober 2015

Onderdelen spectrofotometer Beam splitter: Verdelen van het licht naar referentie (blank) en monster Meestal 2 prisma’s op elkaar geplakt Marco Houtekamer; Afd. Laboratorium techniek; 15 oktober 2015

Onderdelen spectrofotometer Kuvet: Quartz; voor UV analyses Glas of plastic; voor zichtbaar licht meestal rechthoekig (1*1 cm of 5*1 cm of 10*0,5 cm) Functie: Licht doorlaten! Wet van Lambert-Beer! Kuvet schoon Geen bubbels of troebeling Geen interferentie met te meten oplossing Kuvet ¾ vullen i.v.m. morsen Marco Houtekamer; Afd. Laboratorium techniek; 15 oktober 2015

Onderdelen spectrofotometer Detector: doel: intensiteit (I) licht wordt omgezet naar electrisch signaal (S) Eigenschappen: Zo groot mogelijke gevoeligheid voor groot λ gebied I rechtevenredig met S Optimaal meetgebied: E = 0.2 – 0.8 Voorbeeld van een detector: fotomultiplicator (photomultiplier) Marco Houtekamer; Afd. Laboratorium techniek; 15 oktober 2015

Onderdelen spectrofotometer Detector: doel: intensiteit (I) licht wordt omgezet naar electrisch signaal (S) Eigenschappen: Zo groot mogelijke gevoeligheid voor groot λ gebied I rechtevenredig met S Optimaal meetgebied: E = 0.2 – 0.8 Voorbeeld van een detector: fotomultiplicator (photomultiplier) Marco Houtekamer; Afd. Laboratorium techniek; 15 oktober 2015

Spectrofotometer totaal En hier is ie dan weer…de double beam spectrofotometer! Marco Houtekamer; Afd. Laboratorium techniek; 15 oktober 2015

Kostprijs apparatuur Single beam spectrofotometer Double beam spectrofotometer Marco Houtekamer; Afd. Laboratorium techniek; 15 oktober 2015

Einde! Questions??? Onderdelen spectrofotometer Marco Houtekamer; Afd. Laboratorium techniek; 15 oktober 2015