Scheikunde Samenvatting H10 Analysetechnieken en
onderzoek
Paragraaf 10.2 Spectroscopie
Elektromagnetische straling
Elektromagnetische straling: er zijn verschillende soorten elektromagnetische
straling, zoals
licht, radiogolven, infrarode straling, ultraviolette straling, röntgenstraling.
Stoffen kunnen deze straling reflecteren, adsorberen of uitzenden.
Kenmerken van elektromagnetische straling zijn:
o Alle elektromagnetische straling beweegt met de lichtsnelheid 3 ∙10 8 m/ s.
o De beweging van elektromagnetische straling is een golf en de afstand
tussen 2 golftoppen is de golflengte (vaak weergegeven in nm (nanometer)).
o Elektromagnetische straling bestaat uit fotonen.
Fotonen: energie-pakketjes waaruit elektromagnetische straling bestaat.
o Hoe kleiner de golflengte, hoe hoger de energie-inhoud van de fotonen, hoe
gevaarlijker de straling. De golflengte is dus omgekeerd evenredig met de
energie van de fotonen.
Spectra
Het witte licht van de zon bestaat uit alle kleuren licht. Elke kleur heeft zijn eigen
golflengte.
Spectrum: een weergave van golflengtes die een bepaalde straling bevat.
Een regenboog toont het spectrum van zonlicht, omdat de regendruppels het
witte licht van de zon breken: de verschillende golflengtes van de verschillende
kleuren worden uit elkaar gebogen.
Spectroscopie: een analysemethode die met behulp van spectra het effect van
elektromagnetische straling op stoffen bestudeert.
Stoffen en elektromagnetische straling
o Absorberen van elektromagnetische straling
Voorbeelden:
- Bij het verwarmen van water in de magnetron wordt de
elektromagnetische straling geabsorbeerd door het water.
- Bij groen gras worden alle kleuren geabsorbeerd, behalve de kleur groen:
die wordt gereflecteerd.
Welke kleuren een stof reflecteert of absorbeert hangt af van de golflengte
en de soort stof.
o Uitzenden van elektromagnetische straling
Emissiespectrum: een spectrum van elektromagnetische straling die een
stof uitzendt.
Energieniveaus
Als elektromagnetische straling met de juiste energie (golflengte) op een atoom
valt, dan kunnen elektronen de fotonen opnemen om van de grondtoestand naar
de aangeslagen toestand te gaan. In de aangeslagen toestand heeft de schil van
dit elektron dan een hogeren energie. Na een tijdje gaat dit elektron weer terug
naar de grondtoestand, omdat de energie dan weer wordt uitgezonden in de
vorm van fotonen.
Fotochemie
, Fotochemische reacties: reacties die mogelijk worden gemaakt door
elektromagnetische straling.
BV: fotosynthese.
Paragraaf 10.3 Spectrofotometrie
Infrarood spectrofotometrie
Infrarood spectrofotometrie: kijkt naar de absorptie van straling door moleculen
in het infraroodgebied.
Ir-straling (infraroodstraling): is onzichtbaar voor de mens, maar wel waar te
nemen als warmte. Het is waar te nemen als warmte doordat ir-straling met een
bepaalde golflengte moleculen sterker kan laten vibreren. De sterke bewegingen
van het molecuul zorgen voor een hogere temperatuur. Atomen zitten als het
ware met veren (atoombindingen) aan elkaar die op 2 manieren kunnen
vibreren:
o Strekvibratie: de atomen bewegen van elkaar af en naar elkaar toe. Hierbij
verandert de lengte van de atoombinding.
o Buigvibratie: de hoek tussen de bindingen veranderen.
Elk soort atoombinding absorbeert ir-straling bij een andere golflengte.
Ir-spectrofotometrie: verschillende soorten ir-straling op een stof laten vallen en
meten welke er worden geabsorbeerd. Dit geeft weer welke atoombindingen in
het molecuul kunnen zitten.
Analyse van een ir-spectrum
Golfgetal: de omgekeerde waarde van de golflengte, 1/λ, met de eenheid cm-1.λ, met de eenheid cm-1.
In een ir-spectrum staat:
o Op de x-as: het golfgetal van de ir-straling.
o Op de y-as: de transmissie van de opvallende straling die wordt
doorgelaten.
Colorimetrie
Colorimetrie: het analyseren van stoffen met behulp van de absorptie van licht
en uv-straling. Dit wordt gebruikt om concentraties te meten.
o Spectrofotometer: hierin zie je niet alleen bij welke golflengte een stof
absorbeert, maar ook hoeveel er wordt geabsorbeerd.
o UV/λ, met de eenheid cm-1.VIS-spectrometrie: als je licht gebruikt, wordt er ook gemeten in het
gebied van ultraviolette straling.
Paragraaf 10.4 Kwantitatieve analyse met spectrofotometrie
De spectrofotometer
Spectrofotometrie: meten hoeveel elektromagnetische straling een stof
absorbeert. De golflengte van de straling die hiervoor wordt gebruikt ligt tussen
de 10-4 m (infraroodstraling) en 10-7 m (uv-straling).
Spectrometer: het apparaat dat je hiervoor gebruikt. Het bestaat uit een
stralingsbron en een detector. Het te onderzoeken mengsel zet je tussen de
stralingsbron en de detector. Hoe meer de stof absorbeert, hoe minder er valt
op de detector. Je kunt hiermee de absorptie van 1 golflengte meten, maar ook
van meerdere. Zo krijg je informatie over:
o De bouw van moleculen (door de bindingen)
o Concentraties van stoffen in oplossingen
Kwantitatieve analyse met colorimetrie
onderzoek
Paragraaf 10.2 Spectroscopie
Elektromagnetische straling
Elektromagnetische straling: er zijn verschillende soorten elektromagnetische
straling, zoals
licht, radiogolven, infrarode straling, ultraviolette straling, röntgenstraling.
Stoffen kunnen deze straling reflecteren, adsorberen of uitzenden.
Kenmerken van elektromagnetische straling zijn:
o Alle elektromagnetische straling beweegt met de lichtsnelheid 3 ∙10 8 m/ s.
o De beweging van elektromagnetische straling is een golf en de afstand
tussen 2 golftoppen is de golflengte (vaak weergegeven in nm (nanometer)).
o Elektromagnetische straling bestaat uit fotonen.
Fotonen: energie-pakketjes waaruit elektromagnetische straling bestaat.
o Hoe kleiner de golflengte, hoe hoger de energie-inhoud van de fotonen, hoe
gevaarlijker de straling. De golflengte is dus omgekeerd evenredig met de
energie van de fotonen.
Spectra
Het witte licht van de zon bestaat uit alle kleuren licht. Elke kleur heeft zijn eigen
golflengte.
Spectrum: een weergave van golflengtes die een bepaalde straling bevat.
Een regenboog toont het spectrum van zonlicht, omdat de regendruppels het
witte licht van de zon breken: de verschillende golflengtes van de verschillende
kleuren worden uit elkaar gebogen.
Spectroscopie: een analysemethode die met behulp van spectra het effect van
elektromagnetische straling op stoffen bestudeert.
Stoffen en elektromagnetische straling
o Absorberen van elektromagnetische straling
Voorbeelden:
- Bij het verwarmen van water in de magnetron wordt de
elektromagnetische straling geabsorbeerd door het water.
- Bij groen gras worden alle kleuren geabsorbeerd, behalve de kleur groen:
die wordt gereflecteerd.
Welke kleuren een stof reflecteert of absorbeert hangt af van de golflengte
en de soort stof.
o Uitzenden van elektromagnetische straling
Emissiespectrum: een spectrum van elektromagnetische straling die een
stof uitzendt.
Energieniveaus
Als elektromagnetische straling met de juiste energie (golflengte) op een atoom
valt, dan kunnen elektronen de fotonen opnemen om van de grondtoestand naar
de aangeslagen toestand te gaan. In de aangeslagen toestand heeft de schil van
dit elektron dan een hogeren energie. Na een tijdje gaat dit elektron weer terug
naar de grondtoestand, omdat de energie dan weer wordt uitgezonden in de
vorm van fotonen.
Fotochemie
, Fotochemische reacties: reacties die mogelijk worden gemaakt door
elektromagnetische straling.
BV: fotosynthese.
Paragraaf 10.3 Spectrofotometrie
Infrarood spectrofotometrie
Infrarood spectrofotometrie: kijkt naar de absorptie van straling door moleculen
in het infraroodgebied.
Ir-straling (infraroodstraling): is onzichtbaar voor de mens, maar wel waar te
nemen als warmte. Het is waar te nemen als warmte doordat ir-straling met een
bepaalde golflengte moleculen sterker kan laten vibreren. De sterke bewegingen
van het molecuul zorgen voor een hogere temperatuur. Atomen zitten als het
ware met veren (atoombindingen) aan elkaar die op 2 manieren kunnen
vibreren:
o Strekvibratie: de atomen bewegen van elkaar af en naar elkaar toe. Hierbij
verandert de lengte van de atoombinding.
o Buigvibratie: de hoek tussen de bindingen veranderen.
Elk soort atoombinding absorbeert ir-straling bij een andere golflengte.
Ir-spectrofotometrie: verschillende soorten ir-straling op een stof laten vallen en
meten welke er worden geabsorbeerd. Dit geeft weer welke atoombindingen in
het molecuul kunnen zitten.
Analyse van een ir-spectrum
Golfgetal: de omgekeerde waarde van de golflengte, 1/λ, met de eenheid cm-1.λ, met de eenheid cm-1.
In een ir-spectrum staat:
o Op de x-as: het golfgetal van de ir-straling.
o Op de y-as: de transmissie van de opvallende straling die wordt
doorgelaten.
Colorimetrie
Colorimetrie: het analyseren van stoffen met behulp van de absorptie van licht
en uv-straling. Dit wordt gebruikt om concentraties te meten.
o Spectrofotometer: hierin zie je niet alleen bij welke golflengte een stof
absorbeert, maar ook hoeveel er wordt geabsorbeerd.
o UV/λ, met de eenheid cm-1.VIS-spectrometrie: als je licht gebruikt, wordt er ook gemeten in het
gebied van ultraviolette straling.
Paragraaf 10.4 Kwantitatieve analyse met spectrofotometrie
De spectrofotometer
Spectrofotometrie: meten hoeveel elektromagnetische straling een stof
absorbeert. De golflengte van de straling die hiervoor wordt gebruikt ligt tussen
de 10-4 m (infraroodstraling) en 10-7 m (uv-straling).
Spectrometer: het apparaat dat je hiervoor gebruikt. Het bestaat uit een
stralingsbron en een detector. Het te onderzoeken mengsel zet je tussen de
stralingsbron en de detector. Hoe meer de stof absorbeert, hoe minder er valt
op de detector. Je kunt hiermee de absorptie van 1 golflengte meten, maar ook
van meerdere. Zo krijg je informatie over:
o De bouw van moleculen (door de bindingen)
o Concentraties van stoffen in oplossingen
Kwantitatieve analyse met colorimetrie
