Spectrofotometrie

Interactie tussen stof en licht

Inleiding Dualistisch karakter van licht

•

Elektromagnetische straling met golfkarakter

•

Bestaat uit “deeltjes” - fotonen

Inleiding De energie-inhoud van fotonen is gerelateerd aan de golflengte van de elektromagnetische straling volgens:

E = h



= hc/



Inleiding

E = h



= hc/



waarin: E = energie



= golflengte



= frequentie c = lichtsnelheid h = constante van Planck

Inleiding Bij toenemende energie E van het foton wordt de energie gebruikt voor:



groot

• • •

E laag het verhogen van de rotatie-energie van het molecuul het verhogen van vibratie- en rotatie energie excitatie van een elektron E hoog



klein

Inleiding Gebieden van het elektronen-vibratie-rotatie-spectrum



(nm)

100 200 400 500 600 700 800 1000

Vacuum UV Nabije UV Nabije IR Zichtbaar (Vis) E

Inleiding

•

Ultra Violet (UV) 200 - 400 nm

•

Zichtbaar (Visible - Vis) 400 - 800 nm

•

Nabij Infra Rood (NIR) 800 - 2500 nm

•

Infra Rood (IR) 2500 - 12500 nm

Inleiding Absorptie: energie van het foton wordt overgedragen op het molecuul Emissie: het molecuul geeft energie af in de vorm van elektromagnetische straling (fotonen)

Absorptie Inleiding Aangeslagen toestand Emissie Grond toestand

Spectrofotometer Blokschema van een spectrofotometer lichtbron monochromator I 0 cuvet I detector signaal

Spectrofotometer UV vs. zichtbaar Onderdeel Lichtbron UV Zichtbaar Deuterium-lamp Wolfraam-lamp Monochromator Rooster / tralie Filter Cuvet Kwarts Plastic

Kwantitatieve analyse Wet van Lambert-Beer I 0 I b Transmissi Absorptie e : T



I 0 I : A



log T



ε



b



c

Kwantitatieve analyse Wet van Lambert-Beer A

 

log T

 

log

  

Waarin: I I 0

   

ε



b



c I 0 = intensiteit van de opvallende straling I = intensiteit van de doorgelaten straling



= molaire absorptiecoëfficiënt (L·mol -1 ·cm -1 ) b = weglengte (cm) c = concentratie van de absorpberende verbinding (mol/L)

Kwantitatieve analyse methoden

•

Calibratiemethode Van de te bepalen verbinding wordt een serie (nauwkeurig bekende!) verdunningen gemaakt, waarvan de absorpties worden gemeten. Door gebruik te maken van interpolatie kan de concentratie van een onbekend monster na meting van de absorptie worden berekend.

Kwantitatieve analyse calibratiemethode Calibratiecurve y = 0.0147x + 0.0011

0.7

0.6

0.5

0.4

0.3

0.2

0.1

0 0 onbekende 5 10 15 20 25 Concentratie in mg/L 30 35 40 45 Via interpolatie m.b.v. vergelijking:

•

extinctie “onbekend monster” is bekend

•

concentratie “onbekende” berekenen

Kwantitatieve analyse methoden

•

Fotometrische titratie Bij een fotometrische titratie wordt de extinctie of de transmissie van een oplossing gemeten als functie van de toegevoegde hoeveelheid titrant. Door gebruik te maken van extrapolatie kan het equivalentiepunt worden bepaald en dus de concentratie in het onbekende monster.

Kwantitatieve analyse voorwaarden fotometrische titratie

• • •

Extinctie verandering in het equivalentiepunt.

Absorberende stoffen moeten de wet van Lambert-Beer volgen.

Corrigeren van de gemeten absorptie in verband met verdunning tijdens titratie:

A corr  V  V ΔV  A gemeten

Kwantitatieve analyse fotometrische titratie Fotometrische titratie 1.60

1.40

1.20

1.00

0.80

0.60

0.40

0.20

0.00

9.00

y = -1.4955x + 16.958

10.00

ml titrant y = -0.0054x + 0.2701

11.00

Equivalentiepunt ligt bij het snijpunt van de twee raaklijnen

Kwantitatieve analyse Foutenbronnen

• • •

Strooilicht; door niet monochromatisch licht.

Het optreden van nevenreacties.

Te hoge concentratie van de te bepalen component.