SK SAMENVATTING H10
10.3: Kwantitatieve analyse
Concentratie van opgeloste stoffen (geur en smaak) in een vloeistof kun je
meten met spectrofotometrie. Je meet hoeveel elektromagnetische straling
een stof absorbeert met een spectrofotometer. Hoe meer straling er door de
stof wordt geabsorbeerd hoe minder er op de detector valt.
Spectrofotometrie is een kwantitatieve analyse. Het resultaat is een getal +
eenheid. Je berekent hiermee dus een hoeveelheid stof. Bij de
concentratiebepaling laat je licht van de gevonden golflengte vallen door een
oplossing van de te onderzoeken stof (het monster). Het licht wordt
geabsorbeerd door de stof, het oplosmiddel en eventueel andere aanwezige
stoffen. Om te onderzoeken of deze invloed hebben gebruik je een blanco,
deze bevat alle stoffen die zich ook in het monster bevinden, behalve de stof
die je wilt onderzoeken. Je meet bij het monster (I) en de blanco (I0) de
I
intensiteit van het doorgelaten licht. Verhouding is de transmissie: T =
I0
Als de concentratie van de opgeloste stof 0 is, geldt I = I0 en T=1 of 100%.
Vaak gebruik je de T niet maar de extinctie (E). Het is de negatieve logaritme
van T: E = -log T. Als T=1, E=0, dus de extinctie van de blanco stel je dan in op
0.
Bij het bepalen van de concentratie maak je eerst een ijklijn. Hiervoor meet je
de extinctie van meerdere standaardoplossingen met verschillende bekende
concentraties ionen. Een ijkreeks is een reeks oplossingen met dezelfde
bestandsdelen als het te onderzoeken mengsel, maar dan met bekende
concentraties. De extincties zet je dan uit tegen de ijkreeks in een grafiek. Er is
een recht evenredig verband. Dus na het meten van de extinctie van je
monster, kun je de bijbehorende concentratie van de ijklijn aflezen. Als de stof
zelf geen kleur hebt, is spectrofotometrie niet direct mogelijk. Eerst wordt er
dan een reactie uitgevoerd, zodat de stof wordt omgezet in een gekleurd
reactieproduct.
10.4: Chromatografie
Met papierchromatografie kun je een mengsel van kleurstoffen in een stof
scheiden. Er wordt gebruik gemaakt van het verschil in oplosbaarheid van de
stoffen in de loopvloeistof (= mobiele fase) en het verschil in
aanhechtingsvermogen aan het chromatografiepapier (= stationaire fase). Als
de stof beter oplost in loopvloeistof ® stof komt hoger terecht op het papier.
Met chromatografie zie je makkelijk welke stoffen in een mengsel zitten. Je
gebruikt daarvoor een referentiestof. Als een stof op het papierchromatogram
even hoog komt als de referentiestof, zit die stof in je mengsel. Hiervoor kun je
ook gebruikmaken van de Rf-waarde: Rf =
afstand van startlijn tot middelpunt van een vlek
. Nu zijn de stationaire fase vaak plastic,
afstand van startlijn tot vloeistoffront
metalen of glazen plaatjes met een dun laagje silica (SiO2) =
dunnelaagchromatografie (TLC).
Bij alle vormen chromatografie gaat de scheiding uit op een verdeling van
stoffen over de mobiele en stationaire fase. Als we uitgaan van stof A in
contact met een stationaire en mobiele vloeistoffase, dan ontstaat het
, [A] s
volgende: Am ⇌ As. De evenwichtsvoorwaarde is dan Kv = . Als stof A een
[A] m
voorkeur heeft voor de mobiele fase zal het grootste deel van de stof worden
meegenomen in die fase. Stof A komt dan in een gedeelte van de stationaire
fase waar nog geen stof A aanwezig is. Evenwichtsverschuiving ® stof A hecht
aan stationaire fase. Maar later wordt het weer meegenomen in een nieuw deel
van de mobiele fase. Er is dus een voortdurende uitwisseling tussen Am en As.
Afhankelijk van de voorkeur van de stof voor de fase zal de stof op een andere
plaats in het chromatogram eindigen.
Bij kolomchromatografie verloopt de scheiding niet op papier maar in een
kolom (= dunne buis waarin zich de stationaire fase bevindt). De mobiele fase
zit in het injectiepunt en kan een gas of vloeistof zijn. Omdat stoffen in het
mengsel een kortere of langere stationaire fase hebben komen ze gescheiden
uit de kolom. Aan het eind meet je de stoffen met een detector. Is de mobiele
fase een vloeistof ® vloeistofchromatografie, is het een gas ®
gaschromatografie.
Bij vloeistofchromatografie (HPLC) wordt het te onderzoeken mengsel
opgelost. In de kolom zit een dun laagje van de stof die als stationaire
fase geldt. Onder hoge druk wordt een vloeistof, zoals water, hexaan
(mobiele fase) met de stoffen uit het mengsel door de kolom geleidt.
Bij gaschromatografie wordt het mengsel verhit, waardoor alle stoffen
verdampen. De ontstane gassen worden met een draaggas (helium,
stikstof) in een kolom geleid. Aan de binnenkant van de kolom zit
dragermateriaal waarin de stationaire fase zit.
Bij deze technieken is de tijd die ene stof in de kolom verblijft de bepalende
factor. Dit heet de retentietijd (tR). Hier gaat het dus om tijd, bij papier ging
het om afstand. Elke stof heeft zijn eigen retentietijd, deze is o.a. afhankelijk
van het soort kolom, temperatuur en stroomsnelheid van de mobiele fase. De
scheiding in de kolom komt door de specifieke eigenschappen van de
stationaire fase. Apolaire stoffen bewegen in een apolaire stationaire fase
langzaam en deze komen dus later uit de kolom dan polaire stoffen. Bij polaire
kolom andersom.
In het vloeistof of gaschromatogram staat op de x-as de tijd. En op de y-as
staat de spanning (U) in volt (V). Met kolomchromatografie zijn zowel
kwalitatieve als kwantitatieve analyses mogelijk:
Bij kwalitatief wil je alleen weten uit welke stoffen je mengsel bestaat
en niet de concentratie. Je maakt gebruik van de retentietijden, hiermee
kun je het chromatogram analyseren.
Bij kwantitatief wil je ook weten wat de concentratie van de
verschillende stoffen is. De piek in een chromatogram is recht evenredig
met de concentratie van de stof in het mengsel. Deze kun je berekenen
via de oppervlakte van de pieken. zie blz. 95
10.5: Massaspectrometrie
Via de uranium-lood methode kun je het radioactief verval van uranium naar
lood meten. De vervaltijd van uraniumisotopen is bekend, zo kun je een
verhouding maken tussen uranium en loodisotopen en daarmee de ouderdom
van een materiaal bepalen. Om die verhouding te bepalen maak je gebruik van
de massaspectrometrie. Je brengt daarbij een monster van de stof in een
massaspectrometer. De moleculen van de stof krijgen in de meter een lading
10.3: Kwantitatieve analyse
Concentratie van opgeloste stoffen (geur en smaak) in een vloeistof kun je
meten met spectrofotometrie. Je meet hoeveel elektromagnetische straling
een stof absorbeert met een spectrofotometer. Hoe meer straling er door de
stof wordt geabsorbeerd hoe minder er op de detector valt.
Spectrofotometrie is een kwantitatieve analyse. Het resultaat is een getal +
eenheid. Je berekent hiermee dus een hoeveelheid stof. Bij de
concentratiebepaling laat je licht van de gevonden golflengte vallen door een
oplossing van de te onderzoeken stof (het monster). Het licht wordt
geabsorbeerd door de stof, het oplosmiddel en eventueel andere aanwezige
stoffen. Om te onderzoeken of deze invloed hebben gebruik je een blanco,
deze bevat alle stoffen die zich ook in het monster bevinden, behalve de stof
die je wilt onderzoeken. Je meet bij het monster (I) en de blanco (I0) de
I
intensiteit van het doorgelaten licht. Verhouding is de transmissie: T =
I0
Als de concentratie van de opgeloste stof 0 is, geldt I = I0 en T=1 of 100%.
Vaak gebruik je de T niet maar de extinctie (E). Het is de negatieve logaritme
van T: E = -log T. Als T=1, E=0, dus de extinctie van de blanco stel je dan in op
0.
Bij het bepalen van de concentratie maak je eerst een ijklijn. Hiervoor meet je
de extinctie van meerdere standaardoplossingen met verschillende bekende
concentraties ionen. Een ijkreeks is een reeks oplossingen met dezelfde
bestandsdelen als het te onderzoeken mengsel, maar dan met bekende
concentraties. De extincties zet je dan uit tegen de ijkreeks in een grafiek. Er is
een recht evenredig verband. Dus na het meten van de extinctie van je
monster, kun je de bijbehorende concentratie van de ijklijn aflezen. Als de stof
zelf geen kleur hebt, is spectrofotometrie niet direct mogelijk. Eerst wordt er
dan een reactie uitgevoerd, zodat de stof wordt omgezet in een gekleurd
reactieproduct.
10.4: Chromatografie
Met papierchromatografie kun je een mengsel van kleurstoffen in een stof
scheiden. Er wordt gebruik gemaakt van het verschil in oplosbaarheid van de
stoffen in de loopvloeistof (= mobiele fase) en het verschil in
aanhechtingsvermogen aan het chromatografiepapier (= stationaire fase). Als
de stof beter oplost in loopvloeistof ® stof komt hoger terecht op het papier.
Met chromatografie zie je makkelijk welke stoffen in een mengsel zitten. Je
gebruikt daarvoor een referentiestof. Als een stof op het papierchromatogram
even hoog komt als de referentiestof, zit die stof in je mengsel. Hiervoor kun je
ook gebruikmaken van de Rf-waarde: Rf =
afstand van startlijn tot middelpunt van een vlek
. Nu zijn de stationaire fase vaak plastic,
afstand van startlijn tot vloeistoffront
metalen of glazen plaatjes met een dun laagje silica (SiO2) =
dunnelaagchromatografie (TLC).
Bij alle vormen chromatografie gaat de scheiding uit op een verdeling van
stoffen over de mobiele en stationaire fase. Als we uitgaan van stof A in
contact met een stationaire en mobiele vloeistoffase, dan ontstaat het
, [A] s
volgende: Am ⇌ As. De evenwichtsvoorwaarde is dan Kv = . Als stof A een
[A] m
voorkeur heeft voor de mobiele fase zal het grootste deel van de stof worden
meegenomen in die fase. Stof A komt dan in een gedeelte van de stationaire
fase waar nog geen stof A aanwezig is. Evenwichtsverschuiving ® stof A hecht
aan stationaire fase. Maar later wordt het weer meegenomen in een nieuw deel
van de mobiele fase. Er is dus een voortdurende uitwisseling tussen Am en As.
Afhankelijk van de voorkeur van de stof voor de fase zal de stof op een andere
plaats in het chromatogram eindigen.
Bij kolomchromatografie verloopt de scheiding niet op papier maar in een
kolom (= dunne buis waarin zich de stationaire fase bevindt). De mobiele fase
zit in het injectiepunt en kan een gas of vloeistof zijn. Omdat stoffen in het
mengsel een kortere of langere stationaire fase hebben komen ze gescheiden
uit de kolom. Aan het eind meet je de stoffen met een detector. Is de mobiele
fase een vloeistof ® vloeistofchromatografie, is het een gas ®
gaschromatografie.
Bij vloeistofchromatografie (HPLC) wordt het te onderzoeken mengsel
opgelost. In de kolom zit een dun laagje van de stof die als stationaire
fase geldt. Onder hoge druk wordt een vloeistof, zoals water, hexaan
(mobiele fase) met de stoffen uit het mengsel door de kolom geleidt.
Bij gaschromatografie wordt het mengsel verhit, waardoor alle stoffen
verdampen. De ontstane gassen worden met een draaggas (helium,
stikstof) in een kolom geleid. Aan de binnenkant van de kolom zit
dragermateriaal waarin de stationaire fase zit.
Bij deze technieken is de tijd die ene stof in de kolom verblijft de bepalende
factor. Dit heet de retentietijd (tR). Hier gaat het dus om tijd, bij papier ging
het om afstand. Elke stof heeft zijn eigen retentietijd, deze is o.a. afhankelijk
van het soort kolom, temperatuur en stroomsnelheid van de mobiele fase. De
scheiding in de kolom komt door de specifieke eigenschappen van de
stationaire fase. Apolaire stoffen bewegen in een apolaire stationaire fase
langzaam en deze komen dus later uit de kolom dan polaire stoffen. Bij polaire
kolom andersom.
In het vloeistof of gaschromatogram staat op de x-as de tijd. En op de y-as
staat de spanning (U) in volt (V). Met kolomchromatografie zijn zowel
kwalitatieve als kwantitatieve analyses mogelijk:
Bij kwalitatief wil je alleen weten uit welke stoffen je mengsel bestaat
en niet de concentratie. Je maakt gebruik van de retentietijden, hiermee
kun je het chromatogram analyseren.
Bij kwantitatief wil je ook weten wat de concentratie van de
verschillende stoffen is. De piek in een chromatogram is recht evenredig
met de concentratie van de stof in het mengsel. Deze kun je berekenen
via de oppervlakte van de pieken. zie blz. 95
10.5: Massaspectrometrie
Via de uranium-lood methode kun je het radioactief verval van uranium naar
lood meten. De vervaltijd van uraniumisotopen is bekend, zo kun je een
verhouding maken tussen uranium en loodisotopen en daarmee de ouderdom
van een materiaal bepalen. Om die verhouding te bepalen maak je gebruik van
de massaspectrometrie. Je brengt daarbij een monster van de stof in een
massaspectrometer. De moleculen van de stof krijgen in de meter een lading
