Samenvatting IA - Instrumentele Analysen (Odisee hogeschool) PDF

lOMoARcPSD|2420591 Samenvatting IA Instrumentele Analysen (Odisee hogeschool ) StuDocu wordt niet gesponsord of ondersteund door een hogeschool of universiteit Gedownload door Wolf de Walsche ([email protected]) ...

lOMoARcPSD|2420591 Samenvatting IA Instrumentele Analysen (Odisee hogeschool ) StuDocu wordt niet gesponsord of ondersteund door een hogeschool of universiteit Gedownload door Wolf de Walsche ([email protected])  lOMoARcPSD|2420591 Samenvat ting I nst rument eleAnal ysen1 Instrumentele analysen 1 1 Spect romet rieal gemenebeschouwi ngen 1. 1Inl eidi ng  Optischeanal yseme thoden: o Deelvandeanal yt ischechemi e o Me thodedi ebe trekki nghebbenopEMS( elektromagne ti schest r ali ng) afkomst igvanofi nwi sselwerki ngme tmat er i e.  EMS:g- s t ral ingt otr adiogolven  Al lemogel ijkei nteractiewi j zenvanEMSme tmat eri e  Spectrome tr ischeme thoden: o Me tenvanst r al i ngsi ntensi t eitengol flengte o Ont staanvanspect radoorover gangent ussenkar akteri stieke ener gi eni v eaus. o Gebaseer dopemi ssieofabsor pt ievanEMSdoormat eri e  Nie t-spect rome trischeme thoden: o I nteract i evanEMSme tmat erie  Br eki ng;di sper sie;weer kaat si ng;ver strooi ing;interferenti e; di ffractie;pol arisatie;… o Resul teer tinr icht ingswi j zigingofver ander ingvaneenofmeer derefysi eke eigenschappenvanEMS o Vb:pol ar i me t r i e;r efractome trie;turbidimet ri e;ne f elome t rie;X- straaldiffract i e;… 1. 2El ekt romagnet ischest ral ing =ener giediezichi nder uimt evoor tbeweegtz ondert ussenkoms tvaneni gemat eri e - >golf karakter  Wisselende lektrischv el d  Wisselendmagne tischv eld  Vel denst aanl oodr echtope lkaaren l oodr echtopvoor tplant i ngsr ichting  C =Snel heid o Vacuüm:c~=3* 108 m/s  λ=gol flengte= afstand 2 opeenvolgende maxima of minima  A=ampl itude  T=per iode=1/f  I=i ntensi t eit~A²  f=f requent ie= aantal golflengtes per seconde  C =λvac *f in vacuüm (in middenstof landa vervangen door waarde middenstof) Foto-elektrisch effect verklaren: straling beschouwen als een regen/flux van energiedeeltjes of fotonen 1 Gedownload door Wolf de Walsche ([email protected])  lOMoARcPSD|2420591 Samenvat ting I nst rument eleAnal ysen1  Golfplantz ichmi nder snelvoortindi cht er medium  E =h*f( deeltj es karaktervanhe tlicht) o f=f requent i evan he tf ot on soms symbool v o h=const ant evan planck = 6,62 ·10^-34 Js o E evenr edi gme tf enomgekeer devenr edi gme tλ -19  1eV=1. 6*10 J  Hoekl ei nerdegol flengte=>gr ot ereener gie=>gevaar lij ker  Zicht baarl icht:λ:300nm –700nm 1. 3Absor pti evanEMS Absor pti e=deelvanEMSwor dtont trokkendoori nter act iemetmat eri e bepaalde golflengten onttrokken  El ektr omagne tischeener giewor dtover gedragenopat omenofmol ecul envanhe t monst er  At omengaanvan naa rhoger eE- grondtoestand t oest naar and=E-toestand hogere geëxcit eer (=deofaangesl agent oest aangeslagen/geëxciteerde and toestand) o Energieniveausz ij ngekwant i seer d  St udievanλoffl aatt oehe tmat er i aalkwal i tati efenkwant itatieft ebepal en o Absorptiespect r um  Gr afiekvandeabsor tbant ieA (=mat evanaf namevan str alingsi nt ensi teitt engevol gevanabsor pt ie)i nfunct ievande golflenf te o Spectrum ( algemeen) :  Gr afiekvangr oot hei ddi eaf hankelijki svandei nt ensi teit  Inf unct i evandegol flengteoff requent ie 1. 3.1 At oomabsor ptie  Bijdoor gangvanpol ychr omatischUVofz i cht baarlicht  Doormedi um datmono- atomigedeel t jesbevat o Bv:kwi k-ofnat riumdamp  Ger i ngaant alwel bepaal defrequentiesofgolflengtewor dtgeabsor beer d. o =>eenvoudi gl i jnenspect rum o Tewi j t enaankl einaant almogel ij keener gie toestandenvoorde onafhankel i jkeat omen. o Eront st aaneendubbel el i jndoordet weemogel i jkewaar denvanhe t spinquant umge tal.  Enkel ebuitenst eelektronenkunnengeëxci t eer dwor dendoor uv en zichtbare straling  X-stralenkunnenookel ektr onendi chterbijdeker nexciter en 2 Gedownload door Wolf de Walsche ([email protected])  lOMoARcPSD|2420591 Samenvat ting I nst rument eleAnal ysen1 1. 3.2 Mol ecuulabsor ptie  Compl exerdoor  Meeraant almogel ij keenergietoestanden --> meer energieniveaus  Total eE =Ee +Ev +Er totale energie van molecule o Ee:el ektronischeenergie o Ev:vi brat i oneleenergie o Er:r otatie-energie o Ee Ev Er  Bredeabsor ptiebanden o El kebandbest aatui tmeer derescherpek pie kendi edi chtbi jel kaarl iggen absorptiepiek o I nvast etoest andofi nopl ossi ngver dwi jnendei ndi viduel epi eken=> absor pti ebanden o  I nfr arood: o KangeenEe veroor zaken o Welvibr ati onele-enrotat ie- exci tat ie  Rel axat ieprocessen: o Zeerkor tel evensduurvaneengeëxci t eerdatoom ofmolecul e o Terugvalnaardegr ondt oestand(=r elaxati e):  St ral i ngsloos:  Ener gieaf gi fteinv el ekl einestapjes  Exci t atie- energiewordtomgez etinkineti scheener gievi a botsi ngme tander emol eculen  Ver waar loosbar eT-sti jging  Emi ssi evanfluor escenti estrali ng( z ielaterhoof dstuk) *  M - >M +war mt e 3 Gedownload door Wolf de Walsche ([email protected])  lOMoARcPSD|2420591 Samenvat ting I nst rument eleAnal ysen1 4 Gedownload door Wolf de Walsche ([email protected])  lOMoARcPSD|2420591 Samenvat ting I nst rument eleAnal ysen1 2 Absorpt iemet ingeni nhetzi cht bar eenul travi olet te gebi ed 2. 1Begr ippen:Absor pti e,Tr ansmi ssi e,Absor bant ie,…  Stofindecuve tabsor beerti nval lendestral ing( I 0)  Uitt redendes t rali ngi sgedaal dtotI t It  Transmi ssi e:T = I0  Absorptie=1–T 1 I0  Absorbant i e:A =-l og( T)=log =l og T It  Eenheidi nt ensit eit=Wat t T als procent --> A = 2 - log %T (T invullen als %) 2. 2WetvanLamber t-Beer Re fer ent ie- opl ossi ng: =wat erofl ucht Teme tenopl ossi ng:  I0 =Ia +I t  Allegebruikt eopl ossi ngenmoe tenhel derenhomogeenz ijn. Bl anco- opl ossi ng:  Kanal sref erentiegebr ui ktwor den.  Bevatall esui tdeopl ossi ngbehal vehette bepalenanalyt  Kanbv:kl eurreagentiabevatt en  Refer enti eme twat erofluchtisabsoluter We tvanLamber t:  Detransmi ssi eisaf hankel ij kvandel engt ebdi edes tral ingdoor loopti nde opl ossi ng. 5 Gedownload door Wolf de Walsche ([email protected])  lOMoARcPSD|2420591 Samenvat ti ng I nst rumenteleAnalysen1 afzwakking intensiteit volgens: b  I t =I0 *k ( k=t ransmi ssievoordeeenhei dslaag;groterehell ing=> groot stegevoeligheid( klei neref out )->absor pt iemaxi mum =topplat eauvande absorpt ieband grafiek zie cursus pg 15!!!! 2. 3Af wij kingenopdewetvanLamber t-Beer Fundament elebeper kingen:  WetvanLamber t-Beer :enkelvoorver dundeopl ossingen o cabsor pt iekarakteristi ekenver anderen=> afwijkingen op lineaire evenredigheid tussen A en c Chemi scheaf wijki ngen:  Associ atieendi ssoci ati evandeabsor berendestoffenof chemische reacties met het solvent  Chemischer eactiesmethetsolvent  Bv:niet -gebufferddichr omaat - chromaatsysteem o Evenwi chtafhankel ij kvandepH o Omst andighedenz okiezendatsl echtséénchr oom- houdendei onvor m voorkomt I nst rument eleaf wij kingen: Wet Lambert-Beer alleen gevolgd indien gebruikte straling monochromatisch is. 6 Gedownload door Wolf de Walsche ([email protected])  lOMoARcPSD|2420591 Samenvat ting I nst rument eleAnal ysen1 Li  cht bundeli snooi tperfectmonochr omat isch=>pseudochr omat i sch o Pol ychr omat ischest al inggeef taanl eidingt otaf wi jkingen afwijking minst waarneembaar als straling constante absorptiecoëfficiënt vertoont 2. 4Kwant itatieveanal yse op grafiek: op top van berg meten 2. 4.1I nlei di ng 1.Opnemenvaneenabsor pti espectrum  Om mee tgol flengteofoptimalegol flengt etebepalen 2.Makenvaneenst andaar dverdunningsr eeks  Aant aloplossingenme tbekendeconcent r aties 3.Opstellenvaneenkal i brati eli jn  Absor bantiealsfunctievandeconcent rati e 4.Bepalenvandeonbekende  Somswor dtkleur reactieingezet o Kleurlozeme taali onen o Omgez etingekl eurdecomplexen o A. d. h.v.compl exvormers o Ermoe taltij deenkal i brati eli jnopgest eldworden  He tvolstaatnietdemol ai reabsorbanti ecoëffici ëntopt ezoekeni n del i teratuur  Gr ootheidisgevoeli gvoorkleineinvl oeden 2. 4.2 Kenmer kenvaneengoedespect rome ter sbepal i ng  Absor bant i eisint i jdenr uimt est abi el  Absor bant i ewor dtnietbeïnvloeddoorkl ei neverander i ngeni n: o pH,T,hoeveel heidhul pstoffen o =r obuustheidvandeme t hode  ai shoog  Kal i bratieli jnisrecht o Ni e techtnoodzakeli jk,maarwe lwenseli jk (krom --> peusdomonochromatisch licht  Debepal ingmoe tzoveelmogel ijkspecifiekzi jn uitgezonden) o Ander ecomponent enmogenz omi nmogelij kst or en. 2. 4.3 Vast stel lenmeetgol flengt e =gol flengt ewaar bi jabsor bant i emaxi maali s  Li neairekal ibr at i eli jnver kr egen  Klei never ander i ngvandegol flengt einst ell ingvandemonochr omat orheef t weiniginvloed  Tinvloedisger ing  Detecti egrensi she tlaagst  Gevoeli ghei dishe tgrootst. 2. 4.4 Opgaven zie pg 19 Oefeningen: Zi ep18 7 Gedownload door Wolf de Walsche ([email protected])  lOMoARcPSD|2420591 B en C absorberen bij dezelfde golflengte Samenvat ting I nst rument eleAnal ysen1 landa b landa c 2. 4.5 Additi efkarakt ervandewe tvanLamber t-Beer Analysevaneenmengselvancomponent enme tover lappende absorbanti ebanden afwezigheid C afwezigheid B Toepassenme t3component en!--> coëfficiënt = 9 rico = a Oef eni ngenp21 2 2. 4.6Isosbestischpunt( IP)  avant wees toffeni neenopl ossi ngi sgel ijkbijminst enséénλ  Absor bant i eonder gaatgeenver ander ingal sdever houdi ngvandet weest offen varieert. En som van de concentraties constant is. want b en a zijn gelijk dus A= c1 + c2  Handi gindeber ekeni ngvandet otaleconcent r atievandet weest offenzie figuur 20 pg 23 hexacyanokobaltaat: absorberen 2. 4.7F inouv, ut edat nkabsorptiespectrum rommen( precis(verschillende i e) tijdstippen) kunnen we meten , we zien dat er weinig veranderd NU met uv licht zal het spectrum veranderen (hier zien we ook isosbestische punten --> wijst op eenvoudig Kennen? reactieverloop 2. 4.8 Standaar dadditiemethode 1.Aaneenr eeksmaat kolvenwor dttelkensdezelfdehoeveel heidonbekende toegevoegd  Conconbe kendei sover alge li jk 2.Var iërendehoeveel heidst andaar doplossingtoevoegenaane l kemaatkolf  Concst andaar dkanbi jelkemaat kol fwor denberekend 3.Event ueelkleurreagent i at oevoegen 4.Aanl engent otdemaat st r eepme tdemiwat er. 5.Absor bantiegrafischui t ze t teni. f.v.deconcst andaard 6.Recht eme tvolgendever gelij king:  Sni jpuntme tdeY- as= absorbant ievoordeopl ossingdi e geenst andaardbevat  Sni jpuntme tdeX- as= concent r at i evandeonbekendei ndemaat kol f zie oef pg 25 2. 4.9 Fot ometr ischeti trati e Ti trat iesmeerpreci esvolgendoorgebr uikt emakenvaneenf otome ter.  Fotometr ischesensorstuurtli cht bundeldoordeopl ossi ng  Licht bundelwordtweerkaatstopspi egel  Licht bundelwordtteruggel eidnaarf otometervi adeopt i schegl asvez elkabel  Veranderi nginAbi j1λi. f. v.Vtitrans wordtgeregi str eerd zie oef pg 26 !!! 8 Gedownload door Wolf de Walsche ([email protected])  lOMoARcPSD|2420591 Samenvat ting I nst rument eleAnal ysen1  Molair eabsor pti ecoëffici ënt envandeabsor ber endecomponent enbepal enhe t ver loopvandeti trati e kromme 2. 5Mol ecul air eel ekt roni scheexci tat ies 2. 5.1 UVenz icht baargebi ed( UV- VIS) 2. 5.2 Exci tatie t ype * M +h*f->M * M :z eerkortel evensduur=>r elaxat i oces:M*- epr >M +war mte  Hoeveel heidther mischeener giei sni etmee t baar  Absor ptieprocesbr engtmeest algeenver st or ingmee  Indienf otodecomposi ti eopt r eedt=>welver storing  Terugkeerkangepaar dgaanme temi ssi evans trali ng:fluor -enf osf orescent ie ( z i el ater)  3t ypesel ektronischet r ansi ti es: - o pi ,sigmaofne--> voor organische verbindingen en enkele anorganische ionen o doffe---> voor transitiemetalen (vormen complexen) o Ladi ngstransfere---> door extractie tijdelijke redoxreactie ontstaan 2.5.2.1 Absorberende de stoffen met , σ of n e-  Al l eor gani schemol eculen  Enkel eanor gani schei onen σ→ σ*t ransi ti es:  MeestE ver eisendeover gang  Bijvacuüm UV- f otonen( 10-200 nm) o Dusbui tenhe tgebieddatnor maalvooronder zoekge brui ktwor dt  Bv:C- H n→ σ*t ransi ti es: (n= vrije elektronenparen)  Meest al:λ=150-250nm o Meestfr equent:λvacuüm UV 9 Gedownload door Wolf de Walsche ([email protected])  lOMoARcPSD|2420591 Samenvat ting I nst rument eleAnal ysen1  Molai reabsor pti ecoëfficiënt en:laagtotmati g l o 100–3000 mol∗cm  Bv:verz adi gdeverbi ndi ngme theter o-at oom enkele binding atoom anders dan C of H n→ π*enπ→ π*t ransi ti es:  Belangr ijkst et r ansit i esinabsor ptiespect r ome t r ie.  Molecul emoe tonver z adigdef unct i onel egr oepbez it ten=chr omof oor (dubbele binding)  Lageavoorn→ π*exci t aties l o 10- 100 mol∗cm  Hogereavoorπ→ π* l o 1000–10000 mol∗cm o Meestalλvacuüm UV  Conj ugati e=>bat hochr omeshi ft o Absor ptiemaxi mum ver schuiftnaarl angeregolflengte o Opt i mal egol flengtekomti nnabi jeUV- gebi ed  Hypsochromeshi ft o Omge keerdevanbat hochr omeshi ft o Verschui vingvanhe tabsor ptiemaxi mum naarkor t egolflengte  Hyperchroom effect o Verhogenvandeadoorsubst ituti e o Me teenauxochr omegr oep  Gr oepdi ezelfni e tabsor beer t  Zi jnaanwez igheidver grootweldeabsor ptiekarakt er ist iekenvande absor ber endemol ecule  Le t t erlijk:hel penom kl eurtegeven  Bv:OH;NH2  Omgekeerd:Hypochr oom effect o Dalenvanadooreenbepaal dei nteractie 2.5.2.2 d en f elektronen d- transitiemet alen:  Liganden Opspl i tsbinden ingvan opdcentraal ed- orbi metaal talen ion --> verkrijgen splitsingen van de d-orbitalen o Elekt r onendensi tei tisver schi llend o Ener getischeopspl i tsingaf hankel ijkvandest ructuurvanhe t transitiemet aalcompl ex o Ookaf hankel i jkvandest erkt evanhe tl igand  El ektronenover gangent ussendever schi ll endeener gieni veausver eisen fotonenui the tnabi jeUVofVI S- gebi ed  Br edeabsor ptiepieken (VIS = zichtbaar licht)  Lagea’ s 10 Gedownload door Wolf de Walsche ([email protected])  lOMoARcPSD|2420591 Samenvat ting I nst rument eleAnal ysen1 f -tr ansi ti eme tal en: ligandonafhankelijk  e-i norbi taalvandonorgaatovernaaror bit aalvanaccept or  Absor pti evanUVofVI S-fot on l o Grotea(>10000 ) mol∗cm 2. 6Fi lter fot omet ersenspect rof otomet ers Fi lter fotometer :nietnauwkeurigspectrum - >goedkoper Spectr ofotometer :Betrouwbaarspectr um ->gebruikteenmonochr omat or Me ting( tel kensbi jzel fde,opt imal e,λ) : 1.Donkerstroomcor rectie  Gebeur tautomat i schbi jhe topst artenbijdehui di getoest ell en  St r alingsbronwor dtafgeschermdenme terwor dtingest eldop0% T 2.Kali bratevandespect i rofotometer  Cuve tme tr e ferentie-opl ossinggevuldenTi ngestel dop100% 3.Cuvetmett eme tenoplossi ngwor dtinhettoestelgebracht  TofAwor dtafgelezen Bepal envanabsor pti espect rum:  Tel kensz el fdehandeli ngenbi jverschi ll endeλ=>tij drovend  MetDubbel st raal spectrof otome t er=>spectral eopnamekanaut omat isch ger egis treerdworden=gol flengtescan 2. 6.1 Emi ssi evanUV-ZL- stral ing Enkelemi ssi ebi jhogeTbeschouwd( ther mischest ral ing) (Temp) 2.6.1.1 Vaste stoffen en vloeistoffen bij hoge temperatuur  Vast est offenopwar ment otgl oeihi t te o Cont inuspect rum uitgestraald dat meer karakteristiek is voor T dan voor emitterend opp.  Al legol flengt enz ijnaanwez igineenr ui m gol flengt e-inter val  At omenz i jnz odi chtope l kaargest apel d=>geeni ndi vidueelgedr ag  Onder lingebeï nvl oedi ngenver stor i ng=>onei ndi gaant al ther mi scheexci tatiemogel i jkheden  Zeerveelt erugval mogel ij kheden Temp o Meerkar akt er istiekvoorTvanemi tter endopp. o Ni etechtkar akt er istiekvoormat eriaal o Gebr ui ktvoorpr oduct i evanI R,ZLennabi jUV- straling totale geëmitteerde E  Gl oeilamp: o Sl echt8% vant otal eemi ssi e-energiei sz icht bar es tral ing=>l aag rendement 11 Gedownload door Wolf de Walsche ([email protected])  lOMoARcPSD|2420591 Samenvat ting I nst rument eleAnal ysen1 o 3000K o λmax =1000nm  Zon: o 6000K o λmax =500nm (inhe tmi ddenvanz icht baargebi ed) o 42% r endement 2.6.1.2 Atomen in gasfase bij hoge temperaturen  Gr ot eE kin  At omenbot senhevi gt egene lkaaraan  Exci tati evanval ent ie-elektr onen o Speci fiekebouw vanel keat oomsoor t o =>beper ktaant alnieuweener gie toest andenmogel ij k  At oom inaangesl agent oestand:onst abiel -  e val lent erugnaaroor spronkel ij kebaanme tafgiftevanener gi e o Vr ijgekomenE ver toontz ichal sZLofUV- str aling  Waar genomengol flengt enaf hankel ij kvanbouw v/hat oom =emi ssi espectrum o Ver schi l tvanel ementt ote l ement o Li jnenspect r um o Soor tvi nger af dr ukv/dat oomsoor t  Temper at uurheef teffectopwaar genomenspect rum o Hoger eT:spect rum wor dtr ij keraanl ijnen  Hoger eEkin v/dbot sendedeel t jes=>hoger egelegenelektr onische ener gieni veauswor denber eikbaar  Li jnenwor denooki ntenser( efficiëntiev/dbot singenneemtt oe=> meerf ot onenui tgestraaldpert ijdseenhei d)  At omenkunnenookgeëxci t eer dwor dendoore l ektrischeont ladi ng=>z el fde li jnenspect rum 2.6.1.3 Moleculen in gasfase bij hoge temperatuur  Gl oeiendegassenvan2-ofmeer - at omigemol ecul endieni e tther mischgespl it st zi jn  Naastel ekt roni scheE ookvi bratie-enr ot atieE beschouwen  =>Gr ot er ij kdom aanl i jnen,di edi chtbijelkaaraansluit en  =Bandenspect r um 2.6.1.4 Ionen in gasfase bij hogere temperatuur  At omai rsyst eem kangedeel teli jki oniseren  Gevor mdkat i onheef ttot aalverschi l lendeenergiet oestanden  Dez eionenemi tter enookeenl ijnenspect rum  Hoger eT=>i oni sat i egraad =>at oomspect rum verz wakt=>i onenspect rum neemtt oei ni ntensi tei teni nl i jnenaant al o Erkunnenz el fs2-of3- waar di gi onenspect raont st aan 12 Gedownload door Wolf de Walsche ([email protected])  lOMoARcPSD|2420591 Samenvat ting I nst rument eleAnal ysen1 2. 6.2 Lichtbr onnenbi jUV- ZL-spectroscopie  I deal elicht bron:af stembarekleur stof -laser(t unabledyel aser ) o Gol flengtegebiedvan250- 650nm o Hogekost prijs o Beper ktebe trouwbaarhei d o Nie tvaakgebr ui ktinpr aktijk  Al ter natief:St r al i ngsbr onme tcont i nuemi ssi espect rum 13 Gedownload door Wolf de Walsche ([email protected])  lOMoARcPSD|2420591 Samenvat ting I nst rument eleAnal ysen1 o Gl oeilamp:  St r al ingi ngol flengt egebiedt ussen350nm en2. 6µm  Best aatui tgl az enomhul selme tdaarineendr aadvanz uiver wolfraam ( t ungst en)  Elekt r i sches tr oom =>Tt ot2800K  Wor dtz wartnaeni get i jddoor datver damptwol f r aam neerslaatop degl az enwand Gl oeilamp: o Halogeenlamp:  Kwar tsomhul sel  Bevateenbee tjej odi um:  Ver damptbi j473K  Vor mtchemi schebi ndingme tver damptwol fr aam  Gevor mdewol f raamj odidekomtophe tegl oeidraadenont l eedt  Wol f raam wor dtafgez etopdedr aad  =>l anger el evensduur  Gr oter el i cht opbr engst infrarood  Emi ssie- i ntensi teiti smaxi maali nnabi jI R enneemtsnelafi nUV o Wat er stof -deut er iuml amp:  Cont inuspect rum i nhe tnabi jUV  Omhul selvankwar tsoff usedsi l ica  Emi ssie- i ntensi teitmaxi maalr ond280nm  Dr i ekeergr ot ereint ensiteitalswat erstofver vangenwor dt doordeut er ium ( H²1 ) o Be trouwbar eme tingen:  Ver eisengr otest abi li tei tvanemi ssi e-intensi teitv/dst r ali ngsbr on  =>l ampspanni ngmoe twor dengest abi l iseer d 2. 6.3 Fi ltersenmonochr omat oren Fi lter s:l at enslechtsdeelv/dinval lendes trali ngdoor Monochromat oren:sprei denli chtvanmeer deregol flengt enr uimt eli jk 2.6.3.1 Absorptiefilters nominale golflengte  =Kl eur fil ter s: o Aanz ienl i jkebandbr eedte o Lagepi ektransmi ssi e  Absor ber endeelv/di nvall endest r ali ngdoor aanwez ighei dvanpi gmenteni neenglaspl aatje  Nomi nal egol flengt e=zwaar epuntv/dfil t ter =gol flengt ewaar bijtr ansmi ssi emaximaalis  Spect ralebandbr eedte:breedteinnm vande tr ansmi ssiebandophal vehoogte  Pi ektr ansmi ssi e=t ransmissiebijdenominalegol flengt e 2.6.3.2 Interferentiefilters  2pl anpar allel legl aspl aat jes 14 Gedownload door Wolf de Walsche ([email protected])  lOMoARcPSD|2420591 Samenvat ting I nst rument eleAnal ysen1 o Zi jdennaare lkaarz ij nbel egdme thal fdoor laat bar espi egel ende me taal fil ms o Tussendespi egels:dunl aagj eCaF2 ofMgF2  Wer kenopbasi svanhe ti nter fer enti ever schi jnsel o Ver schi linwegl engt e  Geheelaant alkeerdegol flengt e=>ver st erking o I nval l endel icht bundel┴ opfil t er=>m* λ=2* d* n  m:or de  n:br e ki ngsi ndexv/dt ussenl aag  d:di kt ev/dt ussenl aag Bv. Een filter met een tussenlaag van 200 nm dik  Verkrijgbaari nUV( duur )enZL en n = 1,35 laat in de eerste orde licht door van 540 nm en 270 nm licht in tweede orde.  Hoger etransmi ssi emaxi ma  Kleinerespect r alebandbr eedtes  Beterschei dendver mogen  Strali ng=pseudomonochr omat isch  Meest alinf otome tervoorepde tecti evanf otome trischet itrat ie 2.6.3.3 Monochromatoren  Bestaatui t: o Pr ismaofr ooster  Dr aai baar  Kaat stdest rali ngi nver schill endeλi nverschi ll ender i chtingen terug  Bevatgr ootaant alparallel legroevenopeengepol i jstoppervlak  UVenZL:300t ot2000gr oeven/mm  Meest al1200t ot1400gr oeven/mm gebrui kt  I R:100gr oeven/mm  Const ructieveinter f erenti e:S=CD –AB =m* λ=d* ( sini+sinr )  Zi ep44voorfiguur o Aant alopt ischeel ement en  Lenz enofspi egels  Voorhe tri cht enenf ocussenvandest ral ing o I ntreespl ee t(entrancesl it )  Doe tdi enstal s secundai relichtbron o Ui ttr eesplee t(exi tsl it )  I soleer téénbepaal de golflengt euitdes tr ali ng o Gol flengtet rommel  Hi er opi sdenomi nale golflengt ev/d monochr omat oraft elezen. De eerste holle spiegel werpt een evenwijdige bundel op een draaibaar reflectierooster. Door dit rooster worden stralen met verschillende golflengten in verschillende richtingen teruggekaatst. De tweede holle spiegel is nodig opdat er in de buurt van de uittreespleet een spectrum zou ontstaan. Door het rooster te draaien komt er een ander golflengtegebiedje uit de uittreespleet. Op de golflengtetrommel van de monochromator is de nominale golflengte van de uittredende straling 15 af te lezen. Gedownload door Wolf de Walsche ([email protected])  lOMoARcPSD|2420591 Samenvat ting I nst rument eleAnal ysen1  Str alingsbron,maaktgeendeelui tv/dmonochr omat orenbevi ndtz i chvoorde i ntreesplee t hoe nauwer de spleet, hoe kleiner het golflengtegebied dat de monochromator verlaat  Br eedt evandei nt ree-enui t treespl eet : o Spl eetzonauw mogelij kvooreenbe ter e monochromati cit eit o Spl eetzowijdmogelij kvooreengoede wer kingvandede tect or( meerenergie opdedetect or) o Opti malewerking;intr ee-enui t treesplee tevenbr eed (50 - 250 µm) comproni tussen voldoende kleine bandbreedte met toch genoeg licht die op detector valt o Doorgelateni ntensi teiti. f. vdegol flengte~gel i jkbeni gedr i ehoek o Spectralesplee t breedt e=gehel ebandvangol flengtendi eaandespl ee t passeren=2*spect ral ebandbr eedt e o Spectralebandbr eedt e=gol flengt ebandophal vehoogt evande pie kintensiteit  Bevat¾ v/dt ot alest ral ingsi ntensi teitdi edoordeui ttreesplee tkomt spectrale bandbreedte  Hoekl einer,hoemeermonochr omati schhe tdoorgelatenl i cht=> meerbe t rouwbar eabsor bant i es  Tekl ein=>ger ingest r alingsi ntensit eit=>onst abi elsignaal( =ruis) =>geenver be ter ingv/dpi ekhoogt eofschei dendver mogen  Idealiter:spect ralebandbr eedt emaxi mal epi ekhoogteen goedschei dendver mogen( resoluti e)  Pr akti jk:spect r alebandbr eedt e~1nm 2. 6.4 Cuvettenenopl osmi ddelen  Moe tendest rali ngz owei nigmogel ijkabsor beren  Cuve t-venster,waardest alingdoor heengaat ,vrij houdenvanve ten vi nger afdrukken  St r alingsbundelwor dtloodr echtopcuve tgestuurdom weer kaat si ngt oteen minimum t ebeperken  Me tingenboven320nm:cuve tme tevenwi j diggesl epengl azenvenster s  UV o Boven180nm:kwar ts(zuiverSiO2)cuve t o Sol ventenmoe tenaans tr engez uiverheidseisenvol doen= spectroscopischez ui veresolventen  Kunnenal leenboveneenbepaal degol flengt egebr uiktwor den=cut ofwavel engt h,wantabsor berent ester kbijkor t eregolflengten  Veelz orgbest edenaanz uiverhouden  Rout inebepal i ngen:door stroomcel len 16 Gedownload door Wolf de Walsche ([email protected])  lOMoARcPSD|2420591 detectie signaal gevoelige detector Samenvat ting I nst rument eleAnal ysen1 minder gevoelige detector 2.6. 5 De tect or en intensiteit invallend licht  Lever tel ekt rischsi gnaalal serst r al ingsener gi eopval t  Moe tl ineai rgedr agver t onen  Gr ot egevoel i ghei di swensel ijk o =gr ot esi gnaal s- ver ander ingbi jr el at iefkl ei nei nt ensi teitsverander ingv/h inval lendl icht  Lager ui swaar de,snel ler esponsi eengr ootdynami schber eik( handi ge kenmer ken)  UVenZl :meest alf ot over meni gvul di gi ngsbui s= fotomul tiplicat or=PM- bui sgebr ui kt o Beant woor daangunst igekenmer ken o St ralingval tdooreenkwar tsvenst eropf ot okat hode di ebedekti sme teenal kal i me taal o Di tmaakte le kt r onenvr ij=f ot o- e lekt r ischeffectvan licht E= h*c/landa = 6.62*10 ^-34 Js * 3*10 ^8 m/s = 3.45 *10^-19 J 575 * 10^-9 m berekening zie pg 48 -->  E-Fo ton los ener maken g iefoto-energie --> >=bdgsEmoet v/he le kt minimaalrongelijk inh e t bindingsenergie in het aan kat hodemat er i aal~2eV=>komtover eenme tf otongol flengt evan bindings E 621nm 2.5 eV * 1.6 * 10^-19 = 4.00 * 10^-19 J  =>sommi gePM- bui z enni etbr ui kbaari nr oodl icht (650-780 nm)  Speci alef ot okat hodemat er ial en=>PM- bui z enme tgev oel igheidvoor str al ingt ussen200en750nm o Losgemaakt eel ekt r onenbewegenver snel dnaardi cht stbijzij ndedynode (=secundai rekat hode)  St aatop50- 100Vhoger epot ent iaaldanf ot okat hode -  e sl aanme tgr ot eEkini n=>erkomennogmeere-vr i j o Ni euwee lekt r onenbewegennaarvol gendedynode  St aatweerondereenhogerpot ent i aal -  Maaktnogmeere vr ij --> versterking o … o El ekt ronenber ei kenophe tei ndedeanode o Ver st erki ngsf act orperdynodel igtt ussen2en5 o St room wor dtomgez e ti ne le kt rischespanni ng=>br ui kbaarvoorr ecor der ofcomput er o Gevoel ighei di st er egel endoorhe ts panni ngsver schi lt ussenf ot okathodeen anodet evar iër en o Donker st r oom =r est st room  I naf wez ighei dvanst ral ing  Ont st aatdoort her mi scheemi ssi evanel ekt ronenui tdekat hodeen dynodes  Kal i br er enbi jopst ar tv/ht oest el  Fot odi ode- arr ay: o Recent eont wi kkel ing o De tector meer en meer bij HPLC 17 Gedownload door Wolf de Walsche ([email protected])  lOMoARcPSD|2420591 Samenvat ting I nst rument eleAnal ysen1 o Ri jvanli cht gevoeligedi oden  Eenf otodiodebevateenpn- j unct i e( posi ti ve-negative)diest rali ng absorbeer t  p- typeSi li cium: element  Sidoper enme teenkl einehoeveelheidonz uiverhei dv/eel.uit aan Si toedienen groep3A  Eront staateenvacancyofeenhol e  n- typeSi li cium:  Sidoper enme tkl einehoeveel hei donz uiverheidv/eel.uit groep5A  Ext r ae lektroni nr oost er  For war dofr ever seschakel ing  Rever sewor dtmees tgebr uikt  Depl etionl ayer=Ui tput ti ngl aag rooster: monochromator scheiding in verschillende golflengten gaan naar fotodiode array rij met diodes elke diode zal 1 golflengten meten hoe meer dioden hoe nauwkeuriger spectrum Elekt ronengaanvandeval enti ebandnaardegelei dingsbandover Eront staane l ektron-gat-paren Wer kz aam t ussen200–1100nm  Maxi mal egevoeli ghei dbij950nm o Bv:1000f ot odiodesi neenr ijopdepl aatsv/dui ttr eespleetv/d monochr omat or o Spectrum wor dtni etontleedvoorde cuvett en,maarpasvoordede tector  Ieder efotodiodewer ktalseen onaf h.de tectorvooreenkl ein golflengtegebied=mee t kanaal 2. 6.6 Enkelst raal -endubbel str aal spect rome tri e Enkel straal apparaat : Doorgel  atenl ichtintensit eit(I)wor t dtvergeleken me tl ichtint ensit eitv/dr ef erenti e-opl(I 0) It  A= −log I0  Tr ansformat i esz ij nz uivere l ektr onisch  Lampi nt ensit eitende t ect or- gevoel igheidz ijnaf hankel i jkv/dgebr uiktegolflengt e o I0 mo e tui t gevoerdwordenbijzelfdeλal sIt 18 Gedownload door Wolf de Walsche ([email protected])  lOMoARcPSD|2420591 Samenvat ting I nst rument eleAnal ysen1  Uit stekendvoorkwanti tat ievebepal ingenvanéénbepaal decomponentopeen gr ootaantalmonster s Dubbel str aal spect rof otome ter :  Kaneenspect rum aut omat i schr egist reren  1lichtbron  1monochr omat or  Str alingsbundelui tmonochr omat orvaltop chopper o =sneldr aai endeschijf schui f o Tweespi egelendeent weeopen sector en o St raalwor dtaf wissel endweer kaatst(r eferenti ebundel)endoorgel aten (monst erbundel ) o De t ect oront vangtafwi sselendstrali ngdi elangsdereferent ie-enlangsde monst ercuve tisgepasseer d  Doordatt elkensI te nbij behor endeI 0bi jnagelij kt i jdi gwordengeme ten,kanin hethel egol flengtegebi eddeabsor banti edi r ectbepaal dworden 19 Gedownload door Wolf de Walsche ([email protected])  lOMoARcPSD|2420591 Samenvat ting I nst rument eleAnal ysen1 3 Mol ecuul emi ssi espect romet rie 3. 1Lumi nescent ie ZL = zichtbaar lichtgebied =el ekt romagne tischest ral ing( vaaki nZL)ui tges traal ddooreenmol ecul e  Chemi elumi nescent ie:ener gi edi ebi jeenchemi scher eact ievrijkomtonderde vorm vanl i cht o A+B → C*+D → C +D +hf o Bv:l ightsticks,l umi nol( react i eme tbl oed)  Biol umi nescent ie=chemi elumi nescent iei nor gani smen o Bv:vuur vlieg:l umi nescent iedoorl uciferine (reageer tme tO2 t otoxyl uci f erine, gekat alyseer ddoorhe tenzym l ucifer ase)  Fot olumi nescent ie:eer steabsor bti evan stralingsener gie( exci tatietothoger ee lekt roni scheener gietoestand) ,daarna afgiftevandeover maatener gieom naardeel ekt roni schegr ondt oestandterugte keren o Tweesoor ten: o Fl uorescent ie:onmi ddel ijkeemi ssi evanl ichtdoordemol ecul e  Gevol gvaneensi glet-singl ett ransi t ie o Fosf orescent ie:ver traagdeener gieafgifte  Gevol gvant riplet-singl etover gang  Veelmi nderwaar schi jnl ijk  Bevor der ddoorver laagdeTenver hoogdevi scositeit  Bevor der ddoorst offendi edeemi ssie-int ensiteitverlagen( quencher s =st offendi ehe tli chtdoenui tdoven)t ever wijder en 3. 2Ener giedi agr am metexci tat ie-enr elaxat iepr ocessen  Resonan tiefluore scent ie: resonantiefluorescentie vr ijkomendeener gi ewordtalsl ichtgeëmit teer dendi tgeef tst ral ingme tdez elf de gol flengteal sdegeabsor beer des t ral ing. Als fluorescentie zich voordoet in een oplossing, zal de overgang steeds gebeuren 20 vanuit het laagste vibratieniveau in de elektronisch geëxciteerde toestand naar één van de vibratieniveaus in de elektronische Gedownload grondtoestand door Wolf de Walsche ([email protected])  lOMoARcPSD|2420591 Samenvat ting Ins tr ument eleAnal ysen1 veel straling vrij van langere golflengten komt namelijk ook veel straling vrij van langere golflengten -->  St okesshi ft:ver schui vi ngi n gol flengt evoorhe temi ssi epr oces t. o.v.he tabsor pt i epr oces van de geëxciteerde naar de elektrische grondtoestand  Meestgebr uikt :compl exe or gani schest offendi eeenof meer der ear omat i schef unct ionele gr oepenbevat t en=>conj ugat ie  Si ngl et :mol ecul ai reel ekt ronischet oest andwaar bijal lespi nsvandeel ekt ronen gepaar dz ijn o Ne ttoe lekt rospi n=0 o Bi jdemeest emol ecul en singlet o Di amagnet i sme o 2*net toel ekt r ospi n+1=1--> daarom singlet triplet  Tr ipl et:éénv/de lekt roneni neenmol ecul ewor dtgeëxci teer dnaareenhoger ener gieni veauéndespi nsvandet weee lekt r oneni sgel ijkenduspar all el o Ne ttoe lekt rospi n=1=2*1/2 o 2*net toel ekt r ospi n+1=3( vandaart ri ple t) spin: + 0.5 + 0.5=1 o Par amagnet isme o 2*net toel ekt r ospi n+1=1 diamagnetisch paramagnetisch o Levensduurvangeëxci teerdet oest andi sveell anger( 1st.o. v.10-8s) o Exci tat iedi rectnaart riplett oest andkomtbi jnanooi tvoor  Ont st aatui tgeëxci t eer desi ngl ett oest and=i nt er syst eem kr ui si ng (int ersyst em cr ossing)  Gevol g:fosf or escent ie  Ter ugvalnaardegr ondt oest and=r el axat ie: o Vel emechani stischewegen  Fosf or escent ie,fluor escent ie,s tr alingl oos,…  Vi br at ierel axat ie=st ral ingl oz edesact iver ingpr ocessen desactivering door fluorescentie snel --> emissie  Zeereffici ëntr elaxat iepr oces waargenomen - 13 - 10  Gem.10 à10 si ngeëxci teer det oest and  Gebeur ti neenopl ossi ng:deover maatvi br at ie- ener giewor dt onmi ddel li jkover gedr agenophe tsol ventdoorbot singen  Gevol g:z eermi nuscul eT- s tijging  λexcitatie ≤ λemissie ( doorT- st i jginggaaterE ver lor en) o Resonant iefluor escent i eal sλexc =λemis  Emi ssi eloz es tralingbi jover gangnaareenl ager eel ekt r onische toest and  I nter nalconver si on:i nt ramol ecul ai rproces  Ext er nalconver sion:ener giet r ansf ert ussengeëxci teer de mol ecul enensol venten/ofopgel ost est offen o Meest alwegdi el evensduurvandegeëxci t eer det oes tandver mi nder t 21 Gedownload door Wolf de Walsche ([email protected])  lOMoARcPSD|2420591 Samenvat ting I nst rument eleAnal ysen1 3. 3Rel ati efluor escent ie- int ensi tei t-concent rat ie ' I F IF' is intensiteit van totale fluorescentiestraling Kwant umopbr engst=kwant umr endementΦ = IF is deel van IF' I a Ia is geabsorbeerde intensiteit zie pg 60  Theoret ischt ussen0en1  Inpraktij kt ussen0. 1en0. 6  Beïnvl oeddoor : --> hogere T --> stimuleert stralingsloze relaxatie m.a.w de o T( omge keerdevenredig)fluorescentie-intensiteit en kwatumrendement dalen o Vi scositei t(rechtevenredi g)--> viscositeit hoger --> vermindering botsingsfrequentie --> rendement stijgt o Quencher s:->opgelosteO2 ( omgekeer devenr edig) --> de aanwezigheid van opgeloste zuurstof vermindert frequent de o Sol ventsamenst el li ngendepH vandeopl ossi ng emissie-intensiteit van een fluorescerende oplossing. I F =K* I0* C quenchers: stoffen die fluorescentie-intensiteit uitdoven  Fluorescentie-int ensi t eit:Rechtevenr edigme tdeemi ssi e-i ntensit eiten concentrat ievandefluor escerendestofi ndiendezevoldoendekleinis o Concent ratiemagl agerz i jn,naar matedes tral ingsbrondeexci t ati est ral ing emi t teert(uitzendt) o =>vaakxenonl ampengebr uikt o Benader i ngi sgel imiteerd,wanti nvloedvani nt erferent iesti jgtals concentrat i evandet ebepal encomponentdaal t o Fotodecomposi t iemagni etoptreden 3. 4Appar atuurvoorfluor escent iemet ingen  4hoof delement en: o Br onvoordeexci t aties tral ing o Monst ercuve t o De tector  Me tenvanfluor escentiestraling o Paarfil t er sofmonochr omat ors  Exci t at i e-enemi ssiestralingst r ali ng  Fi lter fluor i met er bestaat uit: o Kwi kdampl amp  Spect raall ijnenbi jbepaal degol flengt en (bv 254 nm) o I nter f erent i efil ter( primai refil ter )--> straling van gewenste excitatiegolflengte afgezonderd o St ral i ngondereenhoekvan90°gaatdoorsecundai refil ter  Laatenkelgol flengt eover eenkomendme tfluorescent iemaxi mum door o Fl uor escent i eme tingdoorde tector  Gewoonl ij kPM- buis  Spect r ofluor i met er o Paarmonochr omat ors  Nauwebandsel ectievoorexci tat ie-enemi ssi elicht o Xenonl amp 22 Gedownload door Wolf de Walsche ([email protected])  lOMoARcPSD|2420591 Samenvat ting I nst rument eleAnal ysen1  Hogei nt ensiteit en  Geef tcont i nuemi ssi espect r um t ussen200en800nm o Exci t at i emonochr omat or  Sel ecteer tmonochr omat ischlichtdatdemee topl ossingexci teer t o St ral i ngvr i jgest elddoorgeëxci teerdmonst ergaatnaar emi ssi emonochr omat or o De tect or=PM- buis Een spectrofluorimeter o Kanexci tatie-enemi ssi espect rum me teneen van fluorescerend monster  Absor pt iespect rum wor dtgeme tendoorspect rofot ome t er  Emi ssi espect r wor um wordt dt geregis treer geregistreerd d doo door rg de olflengt e-inter valvanhet emissiemonochromator golflengte-interval deemi ssi estralvan i ngt de el emissiestraling atendoor l te laten opendefluor doorlopen escent i e-en i ntgelijktijdig ensi t eit de fluorescentie-intensiteit geli jktijdi gter egistr ter e eregisteren, n.Deexci terwijl tatiemo excitatiemonochromator nochr omat orst aatva vast stop staat op golflengte van excitatiemax. En de emissiemonochromator laten variëren degol flengt evanhe texci tat iemaxi mum  Exci tat iespect rum wor dtgeme tendoordeexci tat i emonochr omat or eengol flengtescant el atenui tvoer ent er wijldeemi ssie-intensi teit geregist reerdwor dt.Deemi ssiemonochr omat ori svas ti ngest el dop demaxi mal eemi ssi egol flengteen excitatiemonochromator laten variëren  Exci tat ie-enemi ssi espect rum z ij