Chemische analyse HO7
Analytische spectrometrie
7.1 Elektromagnetische straling
Absorptie: straling opnemen, door moleculen/atomen
Emissie: straling uitzenden, door moleculen of atomen
Hoe meer atomen/moleculen, hoe meer straling wordt geëmitteerd of geabsorbeerd.
Elektromagnetische straling: golf van een elektrisch en magnetisch veld. In vacuüm bewegen
alle elektromagnetische golven met lichtsnelheid.
c= λ∗f c = lichtsnelheid in lucht (2,998 x 108 m/s)
λ = golflengte [m]
f = frequentie [Hz of S-1]
Elektromagnetisch spectrum: de rangschikking van golven met oplopende golflengten en
afnemende frequentie.
Op volgorde:
Y-straling (gammastraling), λ = 10-12 m, interactie met atoomkern (elektronen)
Heeft golflengten van 0,001 tot 0,01 nm. Deze straling ontstaat bij energie-overgangen in de
atoomkern. Speelt een grote rol bij activeringsanalyse: monster wordt bestraald met y-
straling. Verschillende elementen in het monster worden geactiveerd en geven zelf een
elektromagnetische golf af met fotonen van een lagere energie (langere λ)
Röntgenstraling, λ = 10-10 m, interactie met binnenbaan van elektronen
Heeft golflengten van 0,01 tot 1 nm. Deze straling ontstaat als een elektron overgaat van een
hogere naar een lagere baan in de binnenste elektronenbanen van een atoom. Wordt
(chemisch) veel gebruikt om afstanden tussen atoomlagen te meten en kristalstructuren te
onderzoeken)
Ultraviolet straling, λ =10-8 m, interactie met valentie-elektronen
Heeft golflengten van 100 tot 1000 nm. Speelt een rol bij de overgang van valentie-
elektronen naar vrije atomen. En bij overgangen van bindende elektronen naar moleculen.
(ultraviolet 200-380 nm)
Zichtbaar licht, λ 200-800 nm (x 10-9)
We kunnen niet eerder meten want zuurstof begint pas te absorberen bij 185 nm.
Infrarode straling, λ = 10-6, interactie met molecuultrillingen
Heeft golflengten van 800 tot 25000 nm (ver infrarood 25-1000 µm) Ontstaat en wordt
geabsorbeerd door veranderingen in trillingstoestand van moleculen. Bij
infraroodspectrometrie wordt i.p.v. golflengte, golfgetal (aantal golven op 1 cm) gebruikt.
1
σ= σ = golfgetal [cm-1]
λ
λ = golflengte [cm]
, nog langere golven worden gebruikt in de elektrospin-resonantiespectrometrie.
Elektronen hebben een zwakke magnetische eigenschap (spin van het elektron) komt voor
ongepaarde elektronen tot uiting in een magneetveld.
Bij het aanleggen van een sterk magneetveld kunnen de spins van vrije elektronen in een
molecuul zich op verschillende manieren ten opzichte van dit veld instellen verschillende
energieniveaus
De stralingsovergangen van tussen deze niveaus liggen in het microgolfgebied (1-100mm).
Ook protonen vertonen in een magneetveld spins. Protonen hebben een grotere massa dan
elektronen de instelling van een kernspin in een magneetveld vindt daardoor plaats bij
een langere golflengte de kernmagnetische resonantiespectrometrie maakt van deze
straling gebruik.
7.2 Fotonen
Fotonen: energiepakketjes energie-uitwisseling tussen straling en materie (absorptie of
emissie) verloopt hierdoor. Energie van een foton is afhankelijk van de frequentie:
E=h∗f E = fotonenergie [J]
H = constante van Planck (6,626 * 10-34 J*s)
f = frequentie [Hz]
7.3 Eigenschappen van EM-straling
Polarisatie
Polarisatievlak: vlak waarin de elektromagnetische golf zijn trilling uitvoert en zich
voortplant
Een elektromagnetische golf kan elke polarisatierichting vertonen. D.m.v. een
polarisatiefilter (hierin liggen moleculen in dezelfde richting, meestal I 2-moleculen in een
PVA (poly vinyl alcohol) filter) kan de richting worden geselecteerd.
Breking en reflectie
Een bundel van ER plant zich rechtlijnig voort bij het tegenkomen
van een medium veranderd deze richting. Een knik in de bundel kun
je ook zichtbaar maken met de normaal (denkbeeldige loodlijn op
het brekend vlak). De invallende straal maakt een hoek (i) met de
normaal op het grensvlak gedeelte van de straal wordt
teruggekaatst, andere gaat er door heen.
De voortplantingsrichting en snelheid veranderen. De brekingsindex
(n) voor de overgang van medium 1 naar medium 2 is:
v1
n 1/2=
v2
De brekingsindex van vacuüm naar het materiaal wordt berekend door:
c
n=
v2
Dispersie
Straling met een korte golflengte grote brekingsindex
Bestaat de invallende straal uit meerdere golflengtes? elke straal een eigen richting in het
tweede medium.
Analytische spectrometrie
7.1 Elektromagnetische straling
Absorptie: straling opnemen, door moleculen/atomen
Emissie: straling uitzenden, door moleculen of atomen
Hoe meer atomen/moleculen, hoe meer straling wordt geëmitteerd of geabsorbeerd.
Elektromagnetische straling: golf van een elektrisch en magnetisch veld. In vacuüm bewegen
alle elektromagnetische golven met lichtsnelheid.
c= λ∗f c = lichtsnelheid in lucht (2,998 x 108 m/s)
λ = golflengte [m]
f = frequentie [Hz of S-1]
Elektromagnetisch spectrum: de rangschikking van golven met oplopende golflengten en
afnemende frequentie.
Op volgorde:
Y-straling (gammastraling), λ = 10-12 m, interactie met atoomkern (elektronen)
Heeft golflengten van 0,001 tot 0,01 nm. Deze straling ontstaat bij energie-overgangen in de
atoomkern. Speelt een grote rol bij activeringsanalyse: monster wordt bestraald met y-
straling. Verschillende elementen in het monster worden geactiveerd en geven zelf een
elektromagnetische golf af met fotonen van een lagere energie (langere λ)
Röntgenstraling, λ = 10-10 m, interactie met binnenbaan van elektronen
Heeft golflengten van 0,01 tot 1 nm. Deze straling ontstaat als een elektron overgaat van een
hogere naar een lagere baan in de binnenste elektronenbanen van een atoom. Wordt
(chemisch) veel gebruikt om afstanden tussen atoomlagen te meten en kristalstructuren te
onderzoeken)
Ultraviolet straling, λ =10-8 m, interactie met valentie-elektronen
Heeft golflengten van 100 tot 1000 nm. Speelt een rol bij de overgang van valentie-
elektronen naar vrije atomen. En bij overgangen van bindende elektronen naar moleculen.
(ultraviolet 200-380 nm)
Zichtbaar licht, λ 200-800 nm (x 10-9)
We kunnen niet eerder meten want zuurstof begint pas te absorberen bij 185 nm.
Infrarode straling, λ = 10-6, interactie met molecuultrillingen
Heeft golflengten van 800 tot 25000 nm (ver infrarood 25-1000 µm) Ontstaat en wordt
geabsorbeerd door veranderingen in trillingstoestand van moleculen. Bij
infraroodspectrometrie wordt i.p.v. golflengte, golfgetal (aantal golven op 1 cm) gebruikt.
1
σ= σ = golfgetal [cm-1]
λ
λ = golflengte [cm]
, nog langere golven worden gebruikt in de elektrospin-resonantiespectrometrie.
Elektronen hebben een zwakke magnetische eigenschap (spin van het elektron) komt voor
ongepaarde elektronen tot uiting in een magneetveld.
Bij het aanleggen van een sterk magneetveld kunnen de spins van vrije elektronen in een
molecuul zich op verschillende manieren ten opzichte van dit veld instellen verschillende
energieniveaus
De stralingsovergangen van tussen deze niveaus liggen in het microgolfgebied (1-100mm).
Ook protonen vertonen in een magneetveld spins. Protonen hebben een grotere massa dan
elektronen de instelling van een kernspin in een magneetveld vindt daardoor plaats bij
een langere golflengte de kernmagnetische resonantiespectrometrie maakt van deze
straling gebruik.
7.2 Fotonen
Fotonen: energiepakketjes energie-uitwisseling tussen straling en materie (absorptie of
emissie) verloopt hierdoor. Energie van een foton is afhankelijk van de frequentie:
E=h∗f E = fotonenergie [J]
H = constante van Planck (6,626 * 10-34 J*s)
f = frequentie [Hz]
7.3 Eigenschappen van EM-straling
Polarisatie
Polarisatievlak: vlak waarin de elektromagnetische golf zijn trilling uitvoert en zich
voortplant
Een elektromagnetische golf kan elke polarisatierichting vertonen. D.m.v. een
polarisatiefilter (hierin liggen moleculen in dezelfde richting, meestal I 2-moleculen in een
PVA (poly vinyl alcohol) filter) kan de richting worden geselecteerd.
Breking en reflectie
Een bundel van ER plant zich rechtlijnig voort bij het tegenkomen
van een medium veranderd deze richting. Een knik in de bundel kun
je ook zichtbaar maken met de normaal (denkbeeldige loodlijn op
het brekend vlak). De invallende straal maakt een hoek (i) met de
normaal op het grensvlak gedeelte van de straal wordt
teruggekaatst, andere gaat er door heen.
De voortplantingsrichting en snelheid veranderen. De brekingsindex
(n) voor de overgang van medium 1 naar medium 2 is:
v1
n 1/2=
v2
De brekingsindex van vacuüm naar het materiaal wordt berekend door:
c
n=
v2
Dispersie
Straling met een korte golflengte grote brekingsindex
Bestaat de invallende straal uit meerdere golflengtes? elke straal een eigen richting in het
tweede medium.
