Dit dictaat bevat alle informatie die nodig is voor het tentamen van Analytische Chemie. Het dictaat is gebaseerd op de colleges. De tekst bevat uitgebreide uitleg over de stof en de termen zijn dikgedrukt. Daarnaast staan er nuttige afbeeldingen ter ondersteuning van de tekst.
Introductie in analytische chemie
Analytische chemie is belangrijk in elk onderdeel van geneesmiddelenonderzoek. Het begint met het
meten bij de synthese of de stof die je wil is gevormd. Vervolgens bij proefdieren hoe het
geneesmiddel inwerkt op deze dieren. Als laatste komen de klinische trials waarbij
farmacokinetische modellen worden opgesteld aan de hand van analytische chemie aan het bloed
van patiënten.
Statistisch bewijs is erg belangrijk en zegt meer over iets dan anekdotisch bewijs. Iemand kan 100
worden na 80 jaar gerookt te hebben, echter betekend niet dat roken niet ongezond is. Uit de
statistiek blijkt dat 2 van de 3 rokers overlijden aan de directe gevolgen van roken.
Bij personalized medicine worden er vragen gesteld als: waarom wordt de ene persoon ziek en de
andere niet? Waarom reageert de ene patiënt goed op een behandeling en de andere niet? Kunnen
we patiënten met dezelfde ziektes onderverdelen in verschillende subtypes? Personalized medicine
is erop gericht om zoveel mogelijk persoonlijke paramaters mee te nemen in het behandelen van
een patiënt. Op het moment worden er voor heel veel therapieën gegeven met het idee ‘one
treatment fits all’. Dit zorgt ervoor dat sommige mensen geen effect ondervinden of zelfs
bijwerkingen ondervinden. Door de individuele parameters mee te nemen kan er een individuele
therapie worden opgesteld. Hierdoor kunnen patiënten effectiever behandeld worden. Analytische
chemie speelt een belangrijke rol bij het vaststellen van de individuele parameters.
Er worden allemaal handige apparaten ontwikkeld om snel testen uit te voeren voor snelle
diagnostiek. Hierdoor moet er allereest gekeken worden welke meetmethodes er gebruikt moeten
worden en hoe betrouwbaar ze zijn. Uit de tests moeten resultaten komen die geïnterpreteerd
kunnen worden aan de hand van eerder verkregen datasets met behulp van statistische tools die
betrouwbaar zijn. Dan uiteindelijk moet er een makkelijk te gebruiken techniek ontwikkeld worden
waarbij de meetmethode wordt toegepast en snel resultaat geeft zonder gecompliceerde
handelingen uit te voeren.
Het lichaam is te versimpelen tot een tal van chemische reacties die vrijwel allemaal op elkaar
inwerken. Genetica geeft weer wat kan gebeuren, proteomica is wat lijkt te gebeuren en
metabolomica geeft weer wat er daadwerkelijk gebeurt. Analytische chemie onderzoekt de
metabolomica. Het chemisch fenotype zijn alle chemische reacties die in een individu plaatsvinden
en die mensen onderling verschillend maakt.
De analytische chemie is het onderdeel van de scheikunde dat zich bezig houdt met de analyse van
chemische verbindingen in mengsels. Daarbij wordt zowel ingegaan op de bepaling van de
aanwezige stoffen, als de concentratie ervan. Dit wordt respectievelijk kwalitatieve en
kwantitatieve analyse genoemd. De stappen die altijd worden doorlopen zijn:
1. Het nemen van monsters.
2. Het bewerken van de monsters door de stof van interesse te scheiden van het
oninteressante. Zonder deze stap zou data oninterpreteerbaar worden.
3. Het meten van de bewerkte monsters.
4. Het interpreteren van het resultaat.
,Fysicochemische parameters
Fysicochemische parameters zijn chemische parameters die nauw samenhangen met de fysiologie
van het lichaam. Belangrijke hoofdparameters zijn polariteit, ook wel hydrofiliciteit genoemd, lading
en vluchtigheid, ook wel volatiliteit genoemd. De polariteit en lading vormen samen een andere
belangrijke parameter, namelijk de distributiecoëfficiënt.
Hydrofiel betekend waterminnend en zijn dus stoffen die goed kunnen binden aan water en
hydrofoob betekend watervrezend en zijn dus stoffen die slecht binden aan water. Hydrofobiciteit
kan onderverdeeld worden in hydrofobe oppervlakten en chemische hydrofobiciteit. De eerste valt
bijvoorbeeld een regenjas onder. De hydrofobiciteit wordt veroorzaakt door oppervlaktespanning.
De tweede is belangrijker voor dit vak. Hierbij wordt namelijk gekeken naar de mate van
intermoleculaire aantrekking tot water. Dit hangt af van de aanwezigheid van waterstofbruggen wat
weer wordt bepaald door onder andere de polariteit van een stof.
Waterstofbruggen zijn relatief zwakke bindingen die worden gevormd door de aantrekkingskracht
tussen twee polaire functionele groepen. Er zijn waterstofbrugdonoren en
waterstofbrugacceptoren. Waterstofbrugdonoren bieden een waterstof aan en
waterstofbrugacceptoren hebben een groep die interacties aan kan gaan met deze waterstof.
Groepen die zowel acceptoren als donoren zijn, vormen de sterkste waterstofbruggen. Dit zijn onder
andere de volgende groepen:
De volgende groepen zijn alleen waterstofbrugacceptoren:
Apolaire, of hydrofobe, groepen zijn stoffen die geen waterstofbrugvormende groepen bevatten.
Hieronder vallen voornamelijk koolstofketens en ringstructuren. Hieronder staan een reeks
voorbeeld groepen in toenemende apolairiteit:
Je kan de polariteit van een stof gebruiken om het te scheiden van andere stoffen. Wanneer een stof
in een bekerglas wordt gedaan waarin evenveel water als organische vloeistof zit, zal aan de hand
van de polariteit een fractie van de stof in de waterfase eindigen en een fractie in de organische
,fase. Een apolair molecuul zal vooral in de organische laag zitten en een polair molecuul vooral in de
waterlaag. De verhouding tussen deze twee concentraties wordt ook wel de partitiecoëfficiënt
genoemd en wordt als volgt berekend:
[𝐻𝐴]𝑜𝑟𝑔
𝐾=
[𝐻𝐴]𝑤𝑎𝑡𝑒𝑟
Hierbij is [HA]org de concentratie stof in de organische fase en [HA]water de concentratie in de
waterfase. Wanneer K groter dan 1 is dan zit meer dan de helft van de stof in de organische fase en
wanneer K kleiner dan 1 is dan zit er meer dan de helft van de stof in de waterfase. De standaard K
wordt gemeten met 1-octanol als organische laag. De K voor 1-octanol en water wordt ook wel
gedefinieerd als P. Voor de leesbaarheid wordt dit omgezet naar log(P). Wanneer de log(P) groter
dan nul is dan is het molecuul hydrofoob en wanneer de log(P) kleiner is dan nul dan is het molecuul
hydrofiel.
De polariteit van oplosmiddelen wordt ook bepaald door waterstofbrugvormende groepen. Apolaire
oplosmiddelen worden gedefinieerd als sterke oplosmiddelen en polaire oplosmiddelen als zwakke
oplosmiddelen. Hele sterke oplosmiddelen worden gebruikt voor zeer apolaire stoffen en zeer
zwakke oplosmiddelen voor zeer polaire stoffen, zoals ionen. Niet alle oplosmiddelen mengen met
elkaar. Oplossingen zijn mengbaar als ze in elke verhouding mengen. Als een oplosbaarheid
mengbaar met water is, is het hydrofiel. De mengbaarheid wordt onder andere beïnvloedt door de
polariteit. Een mengbaarheidstabel wordt gebruikt om de mengbaarheid van gangbare
oplosmiddelen te zoeken.
Lading is een belangrijke fysicochemische parameter. Het staat aan de basis voor zuren en basen. De
Bronsted-Lowry zuur-base theorie is dat een zuur een proton (H+) kan afstaan (hij wordt
gedeprotoneerd) en dat een base een proton kan opnemen (hij wordt geprotoneerd). Elk zuur (AH)
heeft een geconjugeerde base (A-), en elke base (B) heeft een
geconjugeerd zuur (BH+). Hiernaast staat een zuur-basevergelijking.
De pH is een maat voor de hoeveelheid protonen in de oplossing en wordt berekend met:
𝑝𝐻 = log([𝐻 + ])
Moleculen kunnen protoneren en deprotoneren onder invloed van pH. Wanneer water in een zure
omgeving is wordt er H3O+ gevormd. In een basische omgeving reageert water tot OH -. Een zuur kan
goed deprotoneren in een basische omgeving en een base kan goed protoneren in een zure
omgeving. Elke zuur en base heeft een pH waarbij 50% geladen is en 50% ongeladen. Dit wordt ook
wel de evenwichtsconstante of pKa genoemd en wordt als volgt berekend:
[𝐻 + ][𝐴− ]
𝐾𝑎 =
[𝐴𝐻]
𝑝𝐾𝑎 = −log(𝐾𝑎 )
Hierbij is de Ka de evenwichtsconstante, [H+] de protonconcentratie, [A-] de concentratie geladen
molecuul en [AH] de concentratie ongeladen molecuul.
, De functionele groepen bepalen het zuur-basegedrag van een stof. De pKa geeft
aan hoe gemakkelijk een stof kan (de)protoneren. Een zuur met een lage pKa kan
gemakkelijk deprotoneren en een base met een hoge pKa kan gemakkelijk
protoneren. De structuur rondom de functionele groep beïnvloedt de pKa.
Hiernaast staan enkele voorbeelden van stoffen. Zoals te zien is bepaald de pKa
niet of een stof een zuur of een base is.
De lading van een stof wordt beïnvloed door de pH. Bij een
veranderende pH veranderd de verhouding tussen
ongeladen en geladen moleculen volgens de Henderson-
Hasselbalch vergelijking:
[𝐴− ]
𝑝𝐻 − 𝑝𝐾𝑎 = log ( )
[𝐴𝐻]
De grafiek van deze vergelijking ziet eruit als hiernaast staat weergeven. Als
vuistregel wordt gehanteerd dat wanneer bij een zuur de pH 2 lager is dan
de pKa het zuur neutraal is en bij een pH 2 hoger dan de pKa volledig gedeprotoneerd is. Bij een base
geldt dat bij een pH die 2 lager is dan de pKa, de base volledig geprotoneerd is en bij een pH die 2
hoger is dan de pKa neutraal is.
De pKa van een molecuul wordt beïnvloed door de groepen zelf. Er zijn een aantal typische pKa
waarden voor veelvoorkomende groepen, zoals carbonzuur. Aangrenzende groepen kunnen
elektronstuwend en elektrontrekkend zijn. Ook dit beïnvloed de pKa. Als derde wordt de pKa ook
beïnvloed door resonantiestructuren.
Hiernaast zijn een aantal typische waarden te zien van
een aantal functionele groepen. Er zijn een aantal
uitzonderingen. Amides zijn extreem zwakke basen en
hebben een pKa die veel kleiner is dan 0. Ze zijn
praktisch niet te protoneren. Zie afbeelding hieronder.
Sulfonamides lijken op amides,
echter door de zwavelgroep
wordt de groep een zuur. De
zwavel stabiliseert het vrije
elektron namelijk bij het deprotoneren. Zie afbeelding hiernaast.
Elektronegatieve groepen stabiliseren het
vrije elektron na deprotoneren. Dit zijn groepen met o.a. F,
O en Cl. Deze groepen verlagen de pKa waardoor zuren
makkelijk kunnen deproteneren en basen moeilijk kunnen
protoneren. Hiernaast staat een voorbeeld met Cl.
Naarmate de Cl dichter bij de OH-groep komt, daalt de pKa.
Er zijn ook groepen die een elektron destabiliseren. Dit zijn elektronenstuwende groepen. Deze
stoffen verhogen de pKa en maken deprotoneren moeilijker. Koolstofketens zijn elektronstuwende
Voordelen van het kopen van samenvattingen bij Stuvia op een rij:
Verzekerd van kwaliteit door reviews
Stuvia-klanten hebben meer dan 700.000 samenvattingen beoordeeld. Zo weet je zeker dat je de beste documenten koopt!
Snel en makkelijk kopen
Je betaalt supersnel en eenmalig met iDeal, creditcard of Stuvia-tegoed voor de samenvatting. Zonder lidmaatschap.
Focus op de essentie
Samenvattingen worden geschreven voor en door anderen. Daarom zijn de samenvattingen altijd betrouwbaar en actueel. Zo kom je snel tot de kern!
Veelgestelde vragen
Wat krijg ik als ik dit document koop?
Je krijgt een PDF, die direct beschikbaar is na je aankoop. Het gekochte document is altijd, overal en oneindig toegankelijk via je profiel.
Tevredenheidsgarantie: hoe werkt dat?
Onze tevredenheidsgarantie zorgt ervoor dat je altijd een studiedocument vindt dat goed bij je past. Je vult een formulier in en onze klantenservice regelt de rest.
Van wie koop ik deze samenvatting?
Stuvia is een marktplaats, je koop dit document dus niet van ons, maar van verkoper erikmeijer98. Stuvia faciliteert de betaling aan de verkoper.
Zit ik meteen vast aan een abonnement?
Nee, je koopt alleen deze samenvatting voor €3,99. Je zit daarna nergens aan vast.
