V5 H13.4 IJklijnen_ voorbeeld colorimetrie

• Scheikunde
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 5

H13.4 ijklijnen - colorimetrie

Deze les:

• Uitleg H13.4 Bepaleingen met ijklijn m.b.v. colorimetrie

Leerdoelen H13.4

Na deze paragraaf weet / kan ik:

• uitleggen hoe een spectrofotometer globaal werkt;
• het verschil tussen een monster en blanco uitleggen;
• uitleggen wat een ijklijn is en hoe je die gebruikt;
• zelf de concentratie van een onbekende oplossing berekenen.

Colorimetrie =

• Techniek die licht gebruikt om chemische samenstellingen      te meten. 
• Kwalitatief: Informatie krijgen over het soort stof, de vorm    van een stof of de aanwezigheid van een stof
• Kwantitatief: Het bepalen van concentraties van opgeloste      stoffen.

Is een alcoholtest voor een schoolfeest een kwalitatitatieve of een kwantitatieve analyse?

1. kwalitatieve analyse
2. kwantitatieve analyse

Dat hangt ervan af

Toont het alleen aan of een leerling wel of geen alcohol heeft gedronken, dan is het een kwalitatieve analyse.

Geeft de test aan hoeveel alcohol een leerling heeft gedronken, dan is het een kwantitatieve analyse.

• zichtbare licht, rontgen, UV, IR,...

• licht bevat energie 

Licht = elektromagnetische straling

Waarom zien wij een blauwe trui?

Waarom zien wij een blauwe trui?

De blauwe trui weerkaatst blauw licht. Hij absorbeert juist alle andere kleuren licht. Vooral oranje licht wordt geabsorbeerd, omdat dat de complementaire kleur van lichtblauw is.

Colorimetrie

• Je meet hoeveel licht een stof absorbeert.
• De golflengte die gebruikt wordt ligt in het zichtbare gebied.
• Metingen worden uitgevoerd met een spectrofotometer.
    Als het apparaat alleen metingen kan doen bij golflengtes in
    het zichtbare gebied wordt het ook wel een colorimeter
    genoemd.

Hoe werkt een spectrofotometer?

• Stralingsbron: komt de straling (licht met een bekende golflengte) vandaan
• Te onderzoeken stof in het midden: het monster
• Detector aan het einde
• Hoe meer licht geabsorbeerd wordt door de stof, hoe minder op de detector valt.

Extinctie

Een colorimeter (spectrofotometer) meet hoeveel 

van het oorspronkelijke licht (I0) geabsorbeerd

wordt door het monster. 

Dit wordt extinctie genoemd (E).

De extinctie is rechtevenredig met de concentratie:

hoe hoger de concentratie, hoe hoger de extinctie 

Monster en blanco

• Het invallende licht wordt geabsorbeerd door de te meten stof
• Maar deels óók door het oplosmiddel of andere deeltjes die aanwezig zijn

• Je meet daarom ook een
    blanco = oplosmiddel en alle stoffen, behalve de stof die je onderzoekt
• Je moet de gemeten extinctie van het monster daarom bij elke golflengte corrigeren voor de gemeten extinctie van de blanco

Colorimetrie: kwalitatief

• je meet de absorptie van 1 monster
    bij verschillende golflengtes
• resultaat: absorptiespectrum

Je werkt bij Rijkswaterstaat. Er is vermoedelijk een lekkage van een wateroplosbare giftige stof geconstateerd in de Noordzee. Met behulp van spectroscopie wil je de concentratie van de giftige stof in een zeewatermonster bepalen.
Wat zou je als blanco gebruiken?

Voorbeeld: Absorptiespectra van biologische moleculen

Chlorofyl a en b zit in groene bladeren

Carotenoïden komen bv voor in de gele, oranje & rode wortels

Absorptiespectrum = kwalitatieve bepaling

Je kunt een stof herkennen aan de golflengte(s) waarbij het licht maximaal wordt geabsorbeerd (absorptiespectrum)

Colorimetrie: kwantitatief

• Je meet de absorptie van 1 monster
    met een onbekende concentratie bij één golflengte

• Je vergelijkt de extinctie van het monster met de extincties van oplossingen met een bekende concentratie: de ijklijn

Intensiteit

• Intensiteit van doorgelaten licht: I
• Intensiteit van licht door blanco: I0
• Transmissie (T)
• => de verhouding tussen I en I0.

• In praktijk meten apparaten niet de transmissie, maar de extinctie (de uitdoving)

• Extinctie wordt gebruikt omdat deze recht evenredig is met de concentratie van de te meten stof, de transmissie niet.

Extinctie

• In praktijk meten apparaten niet de transmissie, maar de extinctie (de uitdoving)

• Extinctie wordt gebruikt omdat deze recht evenredig is met de concentratie van de te meten stof, de transmissie niet.

• E = - log(T)

• Als concentratie van stof 0 is, dan is de transmissie 1 en de extinctie 0.       (want -log(1) = 0)

Extinctie

De extinctie E van een oplossing met een intensere kleur is

1. lager dan van een oplossing met een minder intense kleur
2. hoger dan van een oplossing met een minder intense kleur

Indirecte spectrofotometrie

• Niet alle deeltjes die je wilt weten hebben een kleur, dus dan werkt spectrofotometrie niet.
• Dan voer je een reactie uit waarbij wel een kleur ontstaat
• Vb: ijzer(III)ionen reageren eerst met SCN--ionen tot rode FeSCN2+-ionen

IJklijn

• Voor bepalen van de concentratie van een onbekend monster maak je een ijklijn.
• Daarvoor meet je de extinctie van meerdere standaardoplossingen met verschillende concentraties.
• Het resultaat noem je een ijkreeks.

IJkreeks  

verdeelpipet

stockoplossing 

[E133] = 1,0*10^-5 M

IJklijn

• Grafiek van extinctie als functie van de concentratie.
• Lijn trekken tussen de punten van de gemeten extincties.

• Daarna extinctie van het onbekende monster meten en aflezen wat de concentratie is.

Welke manier om een ijkreeks te maken is het netste?

1. links
2. rechts

Bij 1 mL stockoplossing wordt 4 mL water gedaan om te verdunnen voor een ijkreeks.

Wat is de verdunningsfactor?

1. 10 keer
2. 4 keer
3. 5 keer
4. 2 keer

Je wil de concentratie bepalen van de stof met de blauwe lijn. Welke golflengte is het beste?

1. 450 nm
2. 550 nm
3. 600 nm
4. 700 nm

Het monster in dit onderzoek werd 2x verdund en daarna gemeten. De extinctie was 0,6.

Wat is de concentratie?

1. 0,1 gram/L
2. 2,6 gram/L
3. 5,2 gram/L
4. 10,4 gram/L

Volgens de Europese norm mag drinkwater maximaal 50 mg nitraat per L bevatten. Aan 25 mL Voorburgs drinkwater wordt 25 mL demi-water toegevoegd. De extinctie van de verkregen oplossing bedraagt 0,45. Bereken het nitraatgehalte (in mg per L) van Voorburgs drinkwater om te controleren of dit aan de Europese norm voldoet. Gebruik de gegeven ijklijn.

Zie het absorptiespectrum.
Bij welke golflengte ga je de concentratiemetingen van "stof X" meten?

1. 400 nm
2. 500 nm
3. 650 nm
4. 800 nm

Belangrijke begrippen

• Monster: te onderzoeken stof
• Blanco: alle stoffen behalve de te onderzoeken stof
•       : intensiteit door het monster
•       : intensiteit door de blanco
• T: transmissie (I/I(o))
• E: extinctie (uitdoving)

I

I​0​​

eigen werk

1. Maak groepje van drie en bereken in de practicum-handleiding tabel 1: de concentraties van de ijkoplossingen. 
2. Bekijk filmpje Kemia: Bediening van de spectrofotometer

Eigen werk

• Doorlezen H13.4  - blz 127 (titratie komt niet in TW4)
• Bestuderen voorbeeldopdracht 8
• Maken + nakijken opgave 31 + 37

De volgende twee filmpjes zijn handig als je de uitleg nog een keer wil horen.