Summary

Samenvatting Samenvattende nota's chemische en biomedische analyse

9 purchases

Course
Chemische en biomedische analyse (D013080B)

Institution
Universiteit Gent (UGent)

Grondige nota's van het vak chemische en biomedische analyse onderwezen door professor Peter van Eenoo. Samenvatting gebaseerd op hoorcolleges, Powerpoint en boek. Geslaagd in eerste zit.

[Show more]

Last document update: 2 months ago

Preview 10 out of 109 pages

View example

Uploaded on February 17, 2024
File latest updated on December 30, 2024
Number of pages 109
Written in 2023/2024
Type Summary

notas
cursus
biomedische
biomedische wetenschappen
bmw
d013080
d013080b
samenvatting
chemische en biomedische analyse

Institution
Universiteit Gent (UGent)
Education
Biomedische Wetenschappen
Course
Chemische en biomedische analyse (D013080B)

emmapot

Member since 1 year 47 documents sold

$12.21

Add to cart

Save

100% satisfaction guarantee
Immediately available after payment
Both online and in PDF
No strings attached

CHEMISCHE EN BIOMEDISCHE ANALYSE
Inhoud
1. Inleiding ........................................................................................................................................... 6
1.1 Instrumentele analytische chemie .......................................................................................... 6
1.2 De analytische benadering ............................................................................................................ 7
2. Algemene principes van de spectroscopie ........................................................................................ 10
2.1 Interactie tussen elektromagnetische straling en materie .......................................................... 10
2.2 Atoom- en molecuulspectroscopie.............................................................................................. 12
2.3 Absorptiewetten .......................................................................................................................... 12
2.4 Monochromators of golflengteselectie ....................................................................................... 13
3. Nucleair magnetische resonantie ...................................................................................................... 15
3.1 Inleiding ....................................................................................................................................... 15
3.2 Opname van het NMR-spectrum................................................................................................. 16
3.3 Relaxatieprocessen ...................................................................................................................... 17
3.4 Instrumentatie ............................................................................................................................. 17
3.5 Chemische shift ........................................................................................................................... 18
3.6 Hyperfijnstructuur: spin-spin koppeling ...................................................................................... 19
3.7 Toepassing van NMR.................................................................................................................... 20
4. Infraroodspectroscopie ..................................................................................................................... 21
4.1 Absorptie van IR-straling door moleculen ................................................................................... 21
4.2 Instrumentatie ............................................................................................................................. 23
4.3 onderdelen van de IR spectrometer ...................................................................................... 24
4.4 monsteranalysetechnieken.......................................................................................................... 25
4.5 toepassingen ............................................................................................................................... 26
5. UV/Vis absorptiespectroscopie ......................................................................................................... 27
5.1 Principe ........................................................................................................................................ 27
5.2 Elektronenspectra van moleculen ............................................................................................... 27
5.3 Lichtabsorptie door moleculen.................................................................................................... 27
5.4 Absorptiecurven .......................................................................................................................... 28
5.5 Instrumentatie ............................................................................................................................. 28
5.6 Toepassingen van UV/VIS spectrofotometrie .............................................................................. 31
5.7 Visuele colorimetrie .................................................................................................................... 32
5.8 Kwantitatieve bepaling in het UV/VIS .......................................................................................... 32
5.9 Multicomponent analyse (MCA) ................................................................................................. 32
6. Fluorimetrie ....................................................................................................................................... 33

1

, 6.1 Principe ........................................................................................................................................ 33
6.2 Verband tussen fluorescentie en concentratie............................................................................ 33
6.3 Instrumentatie ............................................................................................................................. 34
6.4 Toepassingen ............................................................................................................................... 35
6.5 Chemiluminiscentie = CL ............................................................................................................. 35
6.6 Lichtverstrooiing: turbidimetrie en nefelometrie ........................................................................ 36
7. Atomaire absorptiespectroscopie ..................................................................................................... 37
7.1 Absorptie van straling door atomen ............................................................................................ 37
7.2 Instrumentatie ............................................................................................................................. 37
7.3 Niet-specifieke absorptie ............................................................................................................. 39
7.4 Interferenties ......................................................................................................................... 40
7.5 Concentratiebepaling ............................................................................................................ 40
7.6 Toepassingen ......................................................................................................................... 41
8. Atomaire emissiespectroscopie......................................................................................................... 42
8.1 Atomaire emissiespectra ............................................................................................................. 42
8.2 Vlamfotometrie ........................................................................................................................... 42
8.3 Inductief gekoppeld plasma = ICP ............................................................................................... 43
8.4 Gehyfeneerde technieken ........................................................................................................... 44
8.5 Toepassingen ............................................................................................................................... 44
9. X-straalspectroscopie......................................................................................................................... 45
9.1 X-straalspectra ............................................................................................................................. 45
9.2 X-straalmethoden .................................................................................................................. 46
Absorptie van X-stralen ..................................................................................................................... 46
X-straalfluorescentie .......................................................................................................................... 46
Diffractie van X-stralen ...................................................................................................................... 47
9.3 X-straal generators....................................................................................................................... 47
9.3 X-straal fluorescentiespectrometers...................................................................................... 48
9.5 Kwalitatieve en kwantitatieve analyse met XRF .......................................................................... 51
9.6 X-straalkristallografie ................................................................................................................... 53
10. Massaspectroscopie ........................................................................................................................ 55
10.1 Principe ...................................................................................................................................... 55
10.2 Bepaling van de massa/lading verhouding: principe van brainridge MS .................................. 55
10.3 Het massaspectrum ................................................................................................................... 56
10.4 Monsterintroductietechnieken.................................................................................................. 56
10.5 Instrumentatie: ionisatie ........................................................................................................... 57
10.6 Instrumentatie: massa-analysator ............................................................................................. 59

2

, 10.7 Performantie van massaspectrometers..................................................................................... 61
10.8 Instrumentatie: iondetectoren .................................................................................................. 61
10.9 Toepassingen ............................................................................................................................. 62
11. Elektrochemische methoden........................................................................................................... 63
12. Conductometrie............................................................................................................................... 63
12.1 Elektrische geleidbaarheid ........................................................................................................ 64
12.2 Bepaling van de conductiviteit .................................................................................................. 65
12.3 Moleculaire conductiviteit......................................................................................................... 65
12.4 Toepassingen ............................................................................................................................. 66
13. Potentiometrie ................................................................................................................................ 67
13.1 Algemene principes ................................................................................................................... 67
13.2 De pH-elektrode ........................................................................................................................ 68
13.3 Ionselectieve elektroden ........................................................................................................... 68
13.4 Potentiometrische methoden ................................................................................................... 69
14. Voltametrie-Polarografie ................................................................................................................ 71
14.1 Algemene principes micro-elektrolyse ...................................................................................... 71
14.2 Werkelektroden ..................................................................................................................... 72
14.3 De diffusiestroom .................................................................................................................. 73
14.4 Gelijkstroommethoden ......................................................................................................... 73
14.5 Pulspolarografie......................................................................................................................... 75
14.5 Stripping voltametrie ............................................................................................................. 75
14.6 Voltametrie als detectiemethode .......................................................................................... 76
15. Coulometrie ..................................................................................................................................... 77
15.1 Principe ...................................................................................................................................... 77
15.2 Karl Fischer methode voor de bepaling van water .................................................................... 78
16. Algemene principes van de chromatografie .................................................................................... 79
16.1 Inleiding ..................................................................................................................................... 79
16.2 Indeling van de chromatografische technieken......................................................................... 79
16.3 Het chromatogram ................................................................................................................ 81
16.4 Het theoretische plaatmodel................................................................................................. 82
16.5 Retentieparameters ................................................................................................................... 83
16.6 Scheidingsfactor tussen 2 componenten .................................................................................. 84
16.7 Piekresolutie .............................................................................................................................. 84
16.8 Kolomvariantie........................................................................................................................... 84
16.9 Extra kolomvariantie .............................................................................................................. 86
16.10 Optimalisatie van de chromatografische analyse .................................................................... 86

3

, 16.11 Ontwikkelen van een chromatogram ...................................................................................... 87
16.12 Kwalitatieve en kwantitatieve chromatografische analyse ..................................................... 87
17. Gaschromatografie .......................................................................................................................... 88
17.1 De gaschromatograaf ............................................................................................................ 88
17.2 Draaggas en debietregeling ................................................................................................... 88
17.3 Injectiesystemen .................................................................................................................... 88
17.4 Kolomtyypes .............................................................................................................................. 90
17.5 Vloeibare stationaire fasen (GLC) .......................................................................................... 90
17.6 Vaste stationaire fasen (GSC) ................................................................................................. 91
17.7 Detectiesystemen ...................................................................................................................... 91
17.8 Derivisatie van verbindingen ..................................................................................................... 94
17.9 Kovats retentie index ................................................................................................................. 94
18. Hoge druk vloeistofchromatografie (HPLC) ..................................................................................... 95
18.1 Pompen en gradiëntelutie ......................................................................................................... 95
18.2 Injectors ..................................................................................................................................... 96
18.3 Kolommen ................................................................................................................................. 96
18.4 Stationaire fasen ........................................................................................................................ 96
18.5 Detectoren ................................................................................................................................. 97
19. Ionchromatografie (IC) .................................................................................................................. 101
19.1 Mobiele fasen .......................................................................................................................... 101
19.2 Stationaire fasen .................................................................................................................. 101
19.3 Het scheidingsprincipe ............................................................................................................ 102
19.4 Detectoren ............................................................................................................................... 102
20. Exclusie chromatografie ................................................................................................................ 103
20.1 Principe .................................................................................................................................... 103
20.2 Stationaire fasen ...................................................................................................................... 103
20.3 Instrumentatie ......................................................................................................................... 104
20.4 Toepassingen ........................................................................................................................... 104
21. Elektroforetische technieken ......................................................................................................... 105
21.1 Principe van de elektroforese .................................................................................................. 105
21.2 Elektroforetische en elektro-osmotische mobiliteit ................................................................ 105
21.3 Zone-elektroforese .................................................................................................................. 106
21.4 Capillaire vrije-zone elektroforese (CZE) ................................................................................. 107
21.5 Micellaire elektrokinetische capillaire chromatografie (MEKC) .............................................. 107
21.6 Capillaire gelelektroforese (CGE) ............................................................................................. 108
21.7 Capillaire iso-elektrische focusering (CIEF).............................................................................. 108

4

,21.8 Injectiemethoden .................................................................................................................... 108
21.9 Detectiemethoden .................................................................................................................. 109
21.10 Capillaire elektroforese versus HPLC ............................................................................... 109

5

,1. Inleiding
− Chemische analyse
• Informatie verschaffen over …
o Natuur van de materie
o Samenstelling van de materie
o Structuur van een bestanddeel (geheel of gedeeltelijk) in monsters van
uiteenlopende complexiteit
• Gebaseerd op fysicochemische metingen met uitgebreid instrumentenpark
! analytische apparatuur van groot belang voor onderzoek in de …
o Proteïnechemie
o Moleculaire biologie
o Medische wetenschappen
o Voedingsindustrie: zware metalen, PCB’s, hormonen, …
o Milieuwetenschappen
o Materiaalwetenschappen
➔ inzicht en kennis van apparatuur is essentieel
− Taak van de biomedicus
• Doordachte keuze van meest geschikte meetmethode maken
• Keuze in praktijk toepassen
• Onderkennen van mogelijke beperkingen en/of moeilijkheden
• Problemen oplossen

1.1 Instrumentele analytische chemie
− kwalitatieve en kwantitatieve karakterisering van de materie
• Kwalitatieve analyse
= identificatie van één of meer chemische bestanddelen
• Kwantitatieve analyse
= bepaling van de hoeveelheid van species in een monster
! a.d.h.v. meting van fysicochemische parameters
o Molariteit = # mol bestanddeel per liter monster = M = mol/l
o Gewichtspercentage = # gram bestanddeel per gram monster = % = %w/w
o Parts per million = # microgram bestanddeel per gram monster = ppm = μg/g
• Chemisch bestanddeel = species = element, ion of (an)organische verbinding
• Materie
o Ganse monster = bulk analyse
o Oppervlak van het monster = oppervlakteanalyse
− Nat chemische methoden  instrumentele methoden
• Nat-chemische methode: gebaseerd op chemische reactie om componenten in een
monster te identificeren en te bepalen
! hoge mate van ervaring + tijdrovend + inherent destructief
• Niet-destructieve instrumentele methode
o Uitgevoerd door specifiek ontworpen elektronische instrumenten
gecontroleerd en gestuurd met computers
o Werking:
- Interactie van materie met elektromagnetische straling
- Specifieke eigenschap van de materie

6

,1.2 De analytische benadering
Probleemstelling
= definiëren van probleem
− Vraagstelling: welke informatie wenst men te bekomen over monster/materiaal/proces
• Samenstelling van het monster
o Analyt = het te bepalen bestanddeel
o Matrix = begeleidende bestanddelen
! nagaan of deze interfereren met metingen
 Interfererende bestanddelen

Kwalitatieve analyse
− Elementanalyse: elementen in monster identificeren
• Niet-destructief
Bv. XRF (= X-straal fluorescentiespectroscopie)
• Destructief
Bv. ICP-OES of ICP-AES (plasma atoom emissiespectrometrie): identificatie van alle
elementen van PSE uit oplossing
− Moleculaire analyse: moleculen in een materiaal identificeren
• Niet-destructief
Bv. NMR (=nucleaire magnetische resonantiespectroscopie): protonen, koolstof,
andere atomen in chemische verbindingen en hoe atomen verbonden zijn
Bv. IR (infrarood spectroscopie): organische functionele groepen
• Destructief

Kwantitatieve analyse
− Elementanalyse
• Niet-destructief
Bv. XRF, elektrochemische methoden
• Destructief
Bv. AAS (=atoom absorptiespectrometrie), AES (=atoom emissiespectrometrie)
− Moleculaire analyse
• Niet-destructief
Bv. CE (= capillaire elektroforese): bepaling specifieke bestanddelen,
GC (=gaschromatografie) en IR: meet hoeveelheid vrijgesteld gas
• Destructief
Bv. GC, CE, GC-MS (=gehypeneerde techniek)

Keuze van de analytische methode en meettechniek
− Gevoeligheid van concentratiegebied
− Blanco: vergewissen van interferenties bij analyse
• Zuiver oplosmiddel (gebruikt voor bereiding van monsters): instellen basislijn
• Reagens blanco = alle reagentia om monster voor te bereiden op analyse: instellen
basislijn
• Matrix blanco = chemische identiek aan monster (zonder bestanddeel): corrigeren
van spectraallijnen afkomstig van matrix

7

, − Kalibratiestandaard = laboratoriumstandaard
• Bevat gekende concentratie van het te bepalen bestanddeel
• Legt verband tussen
o Analytisch signaal gemeten door instrument
o Concentratie van het te bepalen bestanddeel
− Referentiestandaard
• Bevat gekende samenstelling + concentratie van het te bepalen bestanddeel
• Controle van analytische procedure
• Bepaalt nauwkeurigheid en precisie van de methode

Monstername, monstervoorbereiding en bewaring
− Monstername
• Representatief voor het materiaal
! Niet gecontamineerd
− Monstervoorbereiding
• Verwijderen van gead(ab)sorbeerde onzuiverheden
• Omzetten in een meetbare vorm
o Scheiding of verwijderen van interfererende bestanddelen
Bv. verkleinen, oplossen, extractie, precipitatie, vervluchtigen, …
− Bewaring
• Samenstelling mag niet veranderen door
o Reactie met lucht of licht
- Bewaren onder inert gas of donker
- Invriezen van het materiaal
- Hoge temperaturen of vochtigheid vermijden
- Bewaringsmiddel toevoegen
o Interactie met recipiënt: contaminatie of adsorptie

Uitvoering van de bepaling
− Gemeten fysische parameters
Bv. geabsorbeerd licht, geëmitteerd licht, potentiaalverschil, elektrische stroom
➔ hoeveelheid te bepalen bestanddeel aanwezig in oorspronkelijke monster
• Waarneming van signaal
o Detector: meet fysische, chemische of elektrische signalen
OF Transducer: zet niet-elektrische signalen om in elektrische signalen
- Basislijn + analytisch signaal
! ruis op basislijn = achtergrondschommelingen
- Signaal-tot-ruis verhouding = S/N
▪ Betrouwbare meting: grote S/N
• Kalibratie: verband tussen meetsignaal en concentratie van het te
bepalen bestanddeel
o Kalibratielijn: grootte van meetsignaal i.f.v. concentratie
= S = a + b*C ➔ C = (S-a)/b
- S = gemeten signaal
- C = concentratie
- b = richtingscoëfficient
- a = intercept

8

, o Grafische bepaling
 Mathematische bepaling
Bv. Excel, calculator of instrumentele software
▪ Standaardfout
▪ Niet-lineaire kalibaratie

Evaluatie van de meetresultaten
− Specificiteit: mogelijkheid om enkel en alleen een specifiek bestanddeel te bepalen in
aanwezigheid van interferenties
+ selectiviteit
− Sensitiviteit of gevoeligheid
= richtingscoëfficiënt van kalibratielijn
− Lineair werkingsgebied
= interval tussen laagste en hoogste concentratie van bestanddeel
! met gestelde nauwkeurigheid, precisie en lineariteit

Juistheid en precisie
− Accuratesse of juistheid
= aangeven van verschil tussen gemeten concentratie en werkelijke waarde: bias
− Precisie of herhaal-/reproduceerbaarheid
= aangeven van hoeverre herhaalde metingen van concentratie overeenkomen

Detectielimiet – aantoonbaarheidsgrens
= detectiegrens (LOD)
= laagste concentratie van een bestanddeel die men in een monster kan detecteren
! detecteren ≠ kwantificeren
• Concentratie waarvoor S/N = 2 (95% betrouwbaarheidsgrens)
• Concentratie waarvoor S/N = 3 (99% betrouwbaarheidsgrens)

Bepalingslimiet
= bepalingsgrens (LOQ)
= laagste concentratie van bestanddeel die met bepaalde nauwkeurigheid en precisie kwantitatief kan
bepaald worden
• Concentratie waarvoor S/N = 10
• Concentratie waarvoor c = 10 * Sblanco (=standaardafwijking van blanco)

9

, 2. Algemene principes van de spectroscopie
2.1 Interactie tussen elektromagnetische straling en materie
Bv. wit licht na doorgang doorheen kaliumpermangaat kleurt purper
Elektromagnetische straling
− Interactie van stralingsenergie met materie
 Absorptie of emissie van elektromagnetische straling
• Kwalitatief criterium
= golflengte/energie van de geabsorbeerde of geëmitteerde straling
• Kwantitatief criterium
= intensiteit
− Straling: dualistisch of tweeslachtig karakter
• Stroom energiedeeltjes (=fotonen)
o Quantumenergie = hoeveelheid energie per foton
-
▪ eV = elektronenvolt = 1.602 * 10-19 C*V
= 8065 cm-1

-
▪ h = constante van Planck = 6.626 * 10-34 Js
▪ Na = 6.0221 * 1023 mol
▪ = golfgetal: aantal golven in cm-1

! korte golflengte = hoge frequentie = hoge energie
• Golfverschijnsel
o Vormt basis voor optische eigenschappen
Bv. reflectie, dispersie, breking en lenswerking
o Voorplanting: transversale golfbeweging
⊥ elektrisch veld = Eyz: verandert sinusoïdaal van grootte en teken
⊥ magnetisch veld = Bxy: verandert sinusoïdaal
o Golfkarakter

- v = frequentie = aantal golven per seconde in Hz
- λ = golflengte
- u = voortplantingssnelheid
▪ In vacuüm: u van EM overal gelijk

▪ In materie: u vertraagt door breking

! n: afhankelijk van golflengte
Spectroscopie
− Studie van interactie tussen stralingsenergie en materie
• Interactie met atomen = atoomspectroscopie
• Interactie met moleculen = molecuulspectroscopie
− Golflengte van de betrokken straling

10

The benefits of buying summaries with Stuvia:

Guaranteed quality through customer reviews

Stuvia customers have reviewed more than 700,000 summaries. This how you know that you are buying the best documents.

Quick and easy check-out

You can quickly pay through credit card or Stuvia-credit for the summaries. There is no membership needed.

Focus on what matters

Your fellow students write the study notes themselves, which is why the documents are always reliable and up-to-date. This ensures you quickly get to the core!

Frequently asked questions

What do I get when I buy this document?

You get a PDF, available immediately after your purchase. The purchased document is accessible anytime, anywhere and indefinitely through your profile.

Satisfaction guarantee: how does it work?

Our satisfaction guarantee ensures that you always find a study document that suits you well. You fill out a form, and our customer service team takes care of the rest.

Who am I buying these notes from?

Stuvia is a marketplace, so you are not buying this document from us, but from seller emmapot. Stuvia facilitates payment to the seller.

Will I be stuck with a subscription?

No, you only buy these notes for $12.21. You're not tied to anything after your purchase.

Can Stuvia be trusted?

4.6 stars on Google & Trustpilot (+1000 reviews)

66184 documents were sold in the last 30 days

Founded in 2010, the go-to place to buy study notes for 15 years now

Start selling

Summary

Samenvatting Samenvattende nota's chemische en biomedische analyse

Document information

Subjects

Written for

Seller

Reviews received

Content preview