Analytische ChemieAnalytische Chemieofof

Instrumentele AnalyseInstrumentele Analyse

Analytische ChemieAnalytische Chemie ScheikundeScheikunde

Instrumentele AnalyseInstrumentele Analyse FysicaFysica

Kwalitatieve analyse ?Kwalitatieve analyse ?

Wat is:Wat is:

Kwantitatieve analyse ?Kwantitatieve analyse ?

Bepalen Bepalen watwat het is het is

Bepalen Bepalen hoeveelhoeveel ‘t is ‘t is

Elektromagnetische stralingElektromagnetische straling

Het elektromagnetisch spectrumHet elektromagnetisch spectrum

Zie ook Binas Tabel 19Zie ook Binas Tabel 19

De definities van golflengte en frequentieDe definities van golflengte en frequentie

Elektromagnetische straling heeft zowel Elektromagnetische straling heeft zowel kenmerken van een kenmerken van een golfverschijnselgolfverschijnsel als ook als ook van een van een stroom energiedeeltjesstroom energiedeeltjes (dualistisch (dualistisch karakter)karakter)

Golfverschijnsel golflengte + frequentieGolfverschijnsel golflengte + frequentie

Deeltjesverschijnsel foton energie Deeltjesverschijnsel foton energie

Opmerking: een hoge frequentie betekent tevens een grote fotonenergieOpmerking: een hoge frequentie betekent tevens een grote fotonenergie

De voortplantingssnelheid (c) van elektromagnetische De voortplantingssnelheid (c) van elektromagnetische straling in vacuüm bedraagt:straling in vacuüm bedraagt: 3,0 x 103,0 x 1088 m.s m.s-1-1

E = h x fE = h x f(fotonenergie) = (constante van Planck) x (frequentie)(fotonenergie) = (constante van Planck) x (frequentie)

Joule = 6,6 x 10Joule = 6,6 x 10-34-34 J.s x aantal.s J.s x aantal.s-1-1

C = C = λ x fλ x f m.sm.s-1-1 = m x aantal.s = m x aantal.s-1-1

Hieruit volgt:Hieruit volgt: E = h x E = h x CCλλ

stralingsbronstralingsbron monstermonster detectordetector

Schematische weergave van absorptie spectrometrieSchematische weergave van absorptie spectrometrie

Moleculaire Absorptie Spectrometrie:Moleculaire Absorptie Spectrometrie:

Ultraviolet –Visueel (UV-VIS) SpectrometrieUltraviolet –Visueel (UV-VIS) Spectrometrie

Wat bepaalt de kleur van een voorwerp ?Wat bepaalt de kleur van een voorwerp ?

Voorbeelden van azo kleurstoffenVoorbeelden van azo kleurstoffen

Voorbeelden van natuurlijke chromoforenVoorbeelden van natuurlijke chromoforen

Bij moleculaire absorptie spectrometrie Bij moleculaire absorptie spectrometrie beschouwen we moleculen als een beschouwen we moleculen als een stelsel van atomen bijeen gehouden stelsel van atomen bijeen gehouden door bindingselektronen. door bindingselektronen. Bij kamertemperatuur bevinden de Bij kamertemperatuur bevinden de moleculen zich in de grondtoestand. moleculen zich in de grondtoestand.

Door het inbrengen van de juiste Door het inbrengen van de juiste fotonenergie gaan bindingselektronen fotonenergie gaan bindingselektronen een wijdere baan beschrijven (excitatie een wijdere baan beschrijven (excitatie of aanslaan). Dit vergt een fotonenergie of aanslaan). Dit vergt een fotonenergie van circa 10van circa 10-18-18 Joule. De hiermee Joule. De hiermee corresponderende golflengte bedraagt corresponderende golflengte bedraagt 100-1000 nm. 100-1000 nm.

Kwantitatieve spectrometrie;Kwantitatieve spectrometrie;

Wet van Lambert-Beer (1)Wet van Lambert-Beer (1)

II0 0 wordt ingesteld op 1 of 100 %wordt ingesteld op 1 of 100 %

I I bedraagt 0-1 of 0-100%bedraagt 0-1 of 0-100%

λλ

λλ

De Transmissie T = De Transmissie T = I I II00

Kwantitatieve spectrometrie;Kwantitatieve spectrometrie;

Wet van Lambert-Beer (2)Wet van Lambert-Beer (2)

II0 0

I I

λλ

λλ

T = T = I I II00

T = 10 T = 10 ––ε c dε c d

Hierin is:Hierin is:

εε is de molaire extinctiecoëfficiënt (in l . mol is de molaire extinctiecoëfficiënt (in l . mol-1-1 . cm . cm-1-1))

CC is de concentratie van de absorberende stof is de concentratie van de absorberende stof

DD is de optische weglengte van de cuvet is de optische weglengte van de cuvet

In de praktijk wordt meestal gebruik gemaakt In de praktijk wordt meestal gebruik gemaakt van de extinctie van de extinctie EE die is gedefinieerd als: die is gedefinieerd als:

EE = - log T = - log T

= - log 10 = - log 10 ––ε c dε c d

= = εε c d c d

De extinctie is dus recht evenredig met de De extinctie is dus recht evenredig met de concentratie en met de optische weglengteconcentratie en met de optische weglengte

Kwantitatieve spectrometrie;Kwantitatieve spectrometrie;

Wet van Lambert-Beer (3)Wet van Lambert-Beer (3)

Een oplossing heeft bij 560 nm een extinctie van 0,670. Een oplossing heeft bij 560 nm een extinctie van 0,670. Hoe groot is het percentage straling dat wordt doorgelaten?Hoe groot is het percentage straling dat wordt doorgelaten?

Extinctie (E) = 0,670 = - log T Extinctie (E) = 0,670 = - log T

0,670 = - log T = - log I/I0,670 = - log T = - log I/I00 of – 0,670 = log I/I of – 0,670 = log I/I00

Log I/ILog I/I00 = - 0,670 of I/I = - 0,670 of I/I00 = 10 = 10- 0,670- 0,670 = 1/ 10 = 1/ 10-0,670-0,670 = 1/ 4,677 = 1/ 4,677

dus I = 21,38 %dus I = 21,38 % I/II/I00 = 1/ 4,677 = 1/ 4,677

Schematische weergave van absorptie spectrometrieSchematische weergave van absorptie spectrometrie

Stralingsbron

Detector

Monochromator

CuvetIntredespleet

Uittredespleet

Detectorspleet

UV-VIS spectrometerUV-VIS spectrometerschematischschematisch

UV-VIS spectrometerUV-VIS spectrometer

Reactie: Reactie: FeFe2+2+ + 3 (bipy) [ Fe(bipy) + 3 (bipy) [ Fe(bipy)3 3 ]]2+2+

3

Calibratielijn Calibratielijn [ Fe(bipy)[ Fe(bipy)3 3 ]]2+ 2+ complexcomplex

Golflengte 520 nm, 1 cm cuvetGolflengte 520 nm, 1 cm cuvet

mg ijzer in 1000 ml oplossingmg ijzer in 1000 ml oplossing

Ext

inct

ie b

ij 52

0 nm

Ext

inct

ie b

ij 52

0 nm

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 van1 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:Een extinctie van 0,774 betekent de aanwezigheid van:

mol Fe-bipyridyl complexmol Fe-bipyridyl complex

en dus ook evenveel mol Fe (kijk maar naar de reactievergelijking)en dus ook evenveel mol Fe (kijk maar naar de reactievergelijking)Reactie: Reactie: FeFe2+2+ + 3 (bipy) + 3 (bipy) [ Fe(bipy) [ Fe(bipy)3 3 ]]2+2+

0,774 / 8650 = 8,948 x 100,774 / 8650 = 8,948 x 10- 5- 5

De oplossing is gemeten in een 1 cm cuvet dus voor de optische De oplossing is gemeten in een 1 cm cuvet dus voor de optische weglengte is geen correctie noodzakelijk. weglengte is geen correctie noodzakelijk.

Uit de definitie voor Uit de definitie voor εε kan worden afgeleid dat deze hoeveelheid kan worden afgeleid dat deze hoeveelheid Fe is opgelost in een volume van 1 liter. Fe is opgelost in een volume van 1 liter.

In 100 ml bevindt zich dan het In 100 ml bevindt zich dan het 11//1010 deel dus 8,948 x 10 deel dus 8,948 x 10- 6- 6 mol Fe. mol Fe.

Dit komt overeen met 8,948 x 10Dit komt overeen met 8,948 x 10- 6- 6 x 55,85 gram Fe = x 55,85 gram Fe =0,5 x 100,5 x 10- 3- 3 gram Fe = 0,5 mg Fe gram Fe = 0,5 mg Fe

Dus: Dus: 0,5 gram Fe in het meetvolume (100 ml)0,5 gram Fe in het meetvolume (100 ml)

Opgave:Opgave:

de de bepaling bepaling van van fosfaat fosfaat in waterin water

Oplossing 0,05 mg POOplossing 0,05 mg PO443-3-/ml/ml Gemeten extinctieGemeten extinctie

0 ml (blanco)0 ml (blanco) 0,0140,0145 ml5 ml 0,1260,12610 ml10 ml 0,2330,23320 ml20 ml 0,4520,45230 ml30 ml 0,6730,67340 ml40 ml 0,8940,89450 ml50 ml 1,1161,116

Bij het opstellen van de ijkgrafiek voor de bepaling van fosfaat Bij het opstellen van de ijkgrafiek voor de bepaling van fosfaat volgens DSM analysevoorschrift 97 in een 1 cm cuvet,volgens DSM analysevoorschrift 97 in een 1 cm cuvet,wordt een oplossing gebruikt die 0,05 mg POwordt een oplossing gebruikt die 0,05 mg PO44

3-3- per ml bevat. per ml bevat.

Na het toevoegen van de verschillende reagentia ontstaat een Na het toevoegen van de verschillende reagentia ontstaat een blauwe kleur. blauwe kleur. Elke maatkolf wordt aangevuld tot aan de merkstreep (= 100 ml) Elke maatkolf wordt aangevuld tot aan de merkstreep (= 100 ml) en de oplossing wordt gemengd. Vervolgens wordt bij een en de oplossing wordt gemengd. Vervolgens wordt bij een golflengte van 810 nm de extincties van deze oplossingen golflengte van 810 nm de extincties van deze oplossingen gemeten. gemeten. Neem onderstaande tabel over die heb je nodig voor je huiswerk Neem onderstaande tabel over die heb je nodig voor je huiswerk

c) Voor één van de bovenstaande oplossingen wordt in een 1 cm c) Voor één van de bovenstaande oplossingen wordt in een 1 cm cuvet een extinctie gemeten van 0,126. cuvet een extinctie gemeten van 0,126. Als ik dezelfde oplossing nou eens in een 5 cm cuvet zou meten, Als ik dezelfde oplossing nou eens in een 5 cm cuvet zou meten, wat wordt dan de extinctie?wat wordt dan de extinctie?

b) Bij een tweede monster afvalwater verwacht men dat het POb) Bij een tweede monster afvalwater verwacht men dat het PO443-3-

gehalte circa 125 mg/l bedraagt. gehalte circa 125 mg/l bedraagt. Maar men wil het nauwkeurig hebben geanalyseerd. Maar men wil het nauwkeurig hebben geanalyseerd. Hoeveel ml zou je van dit monster in onderzoek nemen en waarom?Hoeveel ml zou je van dit monster in onderzoek nemen en waarom?

a) Van een monster afvalwater wordt 25 ml in onderzoek genomen a) Van een monster afvalwater wordt 25 ml in onderzoek genomen om fosfaat te bepalen. Men vindt de volgende extincties:om fosfaat te bepalen. Men vindt de volgende extincties:blancoblanco = 0,010= 0,010 monstermonster = 0,785= 0,785Bereken het fosfaatgehalte van dit monster.Bereken het fosfaatgehalte van dit monster.

Huiswerk: maak onderstaande opgavenHuiswerk: maak onderstaande opgaven

Boek 2 hfst 13: Som 2, 4 Boek 2 hfst 13: Som 2, 4 ENEN