Elektromagnetische straling en golflengte

Elektromagnetische straling

• Elektromagnetische straling is licht en andere straling zoals radiogolven, infrarood, UV en röntgenstraling.
• Alle elektromagnetische straling beweegt met de lichtsnelheid (3.10⁸ m/s).
• De golflengte is de afstand tussen twee golftoppen. Golflengte wordt vaak uitgedrukt in nanometer (nm).

Golflengte

• De golflengte van verschillende soorten elektromagnetische straling verschilt.
• Een overzicht van verschillende soorten elektromagnetische straling gerangschikt op golflengte is te vinden in Binas tabel 19B.

Energie van fotonen

• Elektromagnetische straling kan gezien worden als een bundel energiepakketjes, fotonen.
• De energie van een foton is omgekeerd evenredig met de golflengte.
• Fotonen met een kleine golflengte hebben een hoge energie. Dit is bijvoorbeeld röntgenstraling.
• Zichtbaar licht is niet gevaarlijk voor mensen omdat de fotonen een relatief grote golflengte en lagere energie hebben.

Spectra

• Een spectrum is een weergave van alle golflengtes die een bepaalde straling bevat.
• Een regenboog laat het spectrum van zonlicht zien, waarbij het witte licht wordt gebroken in verschillende kleuren met elk een eigen golflengte.
• Een glazen prisma kan het licht ook breken en de verschillende kleuren laten zien.

Absorberen van elektromagnetische straling

• Stoffen kunnen elektromagnetische straling absorberen.
• De kleur van een object is afhankelijk van welke golflengten straling het object reflecteert. Andere golflengten worden geabsorbeerd. Gras bijvoorbeeld reflecteert groen licht.

Uitzenden van elektromagnetische straling

• Atomen, moleculen en ionen kunnen elektromagnetische straling uitzenden.
• Neon lampen zenden rood licht uit en keukenzout in een vlam geeft een geeloranje kleur.
• Een absorptiespectrum laat alleen zien welke golflengtes worden geabsorbeerd door een stof.
• Een emissiespectrum laat precies zien bij welke golflengtes een stof straling uitzendt.

Energieniveaus

• Elektronen in atomen bevinden zich in verschillende schillen rond de kern, met elk hun eigen energieniveau.
• Een elektron kan naar een hogere energie schil gaan door een foton te absorberen en weer naar een lagere schil wanneer het een foton uitstoot.
• Het energieverschil tussen schillen correspondeert met een specifieke golflengte; ieder element heeft specifieke energieniveaus.

Infraroodspectroscopie

• Ir-spectroscopie bestudeert absorptie van infrarode straling door moleculen.
• Ir-straling maakt de atoombindingen in moleculen sterker te vibreren.
• Er zijn twee soorten vibraties mogelijk: strek en buig.
• Iedere soort atoombinding absorbeert ir-straling bij een andere golflengte, wat informatie geeft over de structuur van het molecuul.

UV/VIS-spectroscopie

• UV/VIS-spectroscopie meet de absorptie van ultraviolette en zichtbaar licht door moleculen.
• Hierbij gaat een elektron naar een aangeslagen toestand.
• Chlorofyl absorbeert vooral blauwe en rode straling en reflecteert groen licht.

Kwantitatieve analyse

• Spectrofotometrie meet hoeveel elektromagnetische straling een stof absorbeert om de concentraties van opgeloste stoffen te meten, zoals in thee.
• Een blanco wordt gebruikt om de invloed van oplosmiddel en andere stoffen te verwijderen.
• Een ijklijn wordt gemaakt door de extinctie van oplossingen met verschillende bekende concentraties te meten.

Chromatografie

• Chromatografie scheidt stoffen in een mengsel op basis van verschillen in oplosbaarheid of andere eigenschappen.
• Papierchromatografie en dunnelaagchromatografie zijn voorbeelden van chromatografische technieken.
• De Rf-waarde kan gebruikt worden om stoffen in een mengsel te identificeren.
• Kolomchromatografie scheidt stoffen op basis van de retentietijd. Deze tijd hangt af van de soort kolom, de temperatuur en de snelheid van de mobiele fase.
• Gaschromatografie en vloeistofchromatografie (HPLC) zijn varianten van kolomchromatografie.

Massaspectrometrie

• Massaspectrometrie meet massa-lading verhouding van ionen.
• Door moleculen te ioniseren en fragmenteren, kan de samenstelling van een mengsel worden bepaald.
• Massaspectroscopie kan bijvoorbeeld de ouderdom van zirkoon kristallen of de aanwezigheid van bepaalde elementen of isotopen vaststellen.

Massaspectrum

• Een massaspectrum laat zien welke fragmenten van een molecuul ontstaan bij ionisatie.
• Piekhoogten in het massaspectrum geven de relatieve hoeveelheid van verschillende deeltjes.
• Kwalitatieve en kwantitatieve analyses zijn mogelijk met behulp van massaspectroscopie.

Test je kennis over elektromagnetische straling, inclusief de verschillende types zoals radiogolven en röntgenstraling. Leer meer over golflengte, energie van fotonen en spectra. Dit quiz helpt je de basisconcepten in de moderne natuurkunde te begrijpen.