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 = hf = hc/

Inleiding

E = hf = hc/

waarin:

E = energie f = frequentie

= golflengte c = lichtsnelheid

h = constante van Planck

Inleiding

Bij toenemende energie E van het foton wordt

de energie gebruikt voor:

• het verhogen van de rotatie-energie van

het molecuul• het verhogen van vibratie- en rotatie energie• excitatie van een elektron

E hoog

E laag

klein

groot

Gebieden van het elektronen-vibratie-rotatie-spectrum

Inleiding

Vacuum UV Nabije UV

Zichtbaar (Vis)

Nabije IR

100 200 400 500 600 700 800 1000

viol

et

bla

uw

groe

n

geel

oran

je

rood

420

470

530

580

620

(nm)

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 vormvan elektromagnetische straling (fotonen)

Inleiding

Grond toestand

Aangeslagen toestand

Absorptie Emissie

En

ergi

e

signaal

I0 I

cuvet

Spectrofotometer

lichtbron monochromator detector

mon

ster

Blokschema van een spectrofotometer

SpectrofotometerUV vs. zichtbaar

Onderdeel UV Zichtbaar

Lichtbron Deuterium-lamp Wolfraam-lamp

Monochromator Rooster / tralie Filter

Cuvet Kwarts Plastic

Kwantitatieve analyseWet van Lambert-Beer

I0 I

b

c b ε T log - A: Absorptie

I

I T :eTransmissi 0

Kwantitatieve analyse

Waarin:

I0 = 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)

Wet van Lambert-Beer

cbε I

I log T log A 0

Kwantitatieve analysemethoden

• 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 analysecalibratiemethode

Calibratiecurve y = 0.0147x + 0.0011

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

Concentratie in mg/L

Ext

inct

ie

onbekende

Via interpolatie m.b.v. vergelijking:

• extinctie “onbekend monster” is bekend

• concentratie “onbekende” berekenen

Kwantitatieve analysemethoden

• 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 analysevoorwaarden 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:

gemetencorr A VΔVV

A

Kwantitatieve analysefotometrische titratie

Equivalentiepunt ligt bij het snijpunt van de twee raaklijnen

Fotometrische titratie

y = -1.4955x + 16.958

y = -0.0054x + 0.27010.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

1.40

1.60

9.00 10.00 11.00

ml titrant

Ext

inc

tie (g

eco

rrig

eerd

)

Kwantitatieve analyseFoutenbronnen

• Strooilicht; door niet monochromatisch licht.

• Het optreden van nevenreacties.

• Te hoge concentratie van de te bepalen

component.