Cursus Instrumentele chemie.pdf

# Spectroscopische methodes en het elektromagnetisch spectrum Spectroscopische methoden zijn analytische technieken die gebaseerd zijn op de interactie tussen elektromagnetische straling en materie, waarbij absorptie of emissie van straling wordt gemeten [4](#page=4). ### 1.1 Inleiding tot spectroscopische methoden Spectroscopische methoden vormen een belangrijke groep analytische technieken die gebruikmaken van de wisselwerking tussen elektromagnetische straling (EM-straling) en materie. Deze interactie kan leiden tot absorptie of emissie van straling door een stof. In de spectrometrie wordt óf de absorptie óf de emissie van straling door een staal geregistreerd. Men kan onderscheid maken tussen moleculaire spectrometrie, waarbij een verbinding het analyt is, en atomaire spectrometrie, waarbij atomen worden geanalyseerd. Om deze wisselwerking te begrijpen, is kennis van de eigenschappen van EM-straling essentieel [4](#page=4). ### 1.2 Het elektromagnetisch spectrum en het lichtspectrum #### 1.2.1 Soorten elektromagnetische straling (EM) Het elektromagnetisch spectrum wordt opgesplitst op basis van de energie-inhoud van de straling, waaronder gammastraling, röntgenstralen (X-stralen), ultraviolette stralen, zichtbaar licht, infraroodstralen, microgolven en radiogolven. Alleen een klein deel van dit spectrum is voor de mens zichtbaar als kleur, wat het zichtbare licht wordt genoemd [4](#page=4). Het zichtbare licht kan, op basis van golflengte, worden onderverdeeld in: * **Ultraviolet (UV) licht:** 190 nm – 380 nm [5](#page=5). * **Zichtbaar licht:** 380 nm – 780 nm [5](#page=5). * **Infrarood (IR) licht:** 800 nm – 25000 nm [5](#page=5). Het zichtbare licht zelf wordt verder onderverdeeld in kleuren op basis van hun golflengte: violet (< 400 nm), indigo, blauw, groen, geel, oranje en rood (> 800 nm) [5](#page=5). Twee kleuren licht die samen wit licht vormen, worden complementair genoemd [5](#page=5). #### 1.2.2 Eigenschappen van elektromagnetische straling Elektromagnetische straling kan worden benaderd vanuit een golfkarakter (wat blijkt uit reflectie, refractie, diffractie en interferentie) en vanuit een deeltjeskarakter (kwantumtheorie), wat de emissie- en absorptie-eigenschappen beter verklaart. De ware natuur van straling blijft echter onbekend [5](#page=5). **Licht als golfverschijnsel:** * **Polarisatievlak:** Het vlak waarin het elektrische veld van de EM-straling varieert. Niet-gepolariseerd licht heeft golven met verschillende polarisatierichtingen, terwijl vlak gepolariseerd licht alle polarisatierichtingen gelijk heeft [5](#page=5) [6](#page=6). * **Amplitude ($A$):** De maximale sterkte of grootte van het wisselende elektrische veld [6](#page=6). * **Intensiteit ($I$):** De hoeveelheid energie die per tijdseenheid een loodrechte doorsnede van de bundel passeert. De intensiteit is evenredig met het kwadraat van de amplitude ($I \propto A^2$) [6](#page=6). * **Frequentie ($\nu$):** Het aantal golven per tijdseenheid, uitgedrukt in Hertz (Hz = s⁻¹) [7](#page=7). * **Voortplantingssnelheid ($c$):** De afstand die de straling per tijdseenheid aflegt. In vacuüm is dit ongeveer $2,998 \times 10^8$ m.s⁻¹ [7](#page=7). * **Golflengte ($\lambda$):** De afstand afgelegd door één volledige trilling. De eenheid is meter, maar praktischer zijn nanometer (nm = 10⁻⁹ m), micrometer (µm = 10⁻⁶ m) en Ångström (Å = 10⁻¹⁰ m) [7](#page=7). * **Trillingstijd of periode ($T$):** De tijd nodig voor één volledige golfbeweging. Dit is het omgekeerde van de frequentie ($T = 1/\nu$) [7](#page=7). De relatie tussen deze parameters is: $$c = \frac{\lambda}{T} = \nu \lambda$$ Hieruit volgt dat als de golflengte toeneemt, de frequentie afneemt, en vice versa. De frequentie kan ook worden uitgedrukt als $\nu = c/\lambda$ [7](#page=7). * **Golfgetal ($\bar{\nu}$):** Het aantal golven per lengte-eenheid (meestal per cm of per meter). Wordt vaak gebruikt in IR-spectrofotometrie. $\bar{\nu} = 1/\lambda$ [7](#page=7). **Licht als stroom van energiedeeltjes (kwanta/fotonen):** De intensiteit van een lichtbundel kan ook worden gezien als een stroom van energiedeeltjes, kwanta of fotonen genoemd [8](#page=8). De energie ($E$) van een foton is evenredig met de frequentie ($\nu$) van de straling, volgens de wet van Planck: $$E = h\nu$$ waarbij $h$ de constante van Planck is ($h = 6,625 \times 10^{-34}$ J.s). De energie van een foton neemt dus evenredig toe met de frequentie en omgekeerd evenredig met de golflengte. Deze formule kan ook worden geschreven als $E = hc/\lambda$ [8](#page=8). #### 1.2.3 Interactie tussen materie en straling: absorptie Materie bestaat uit moleculen, atomen of ionen. Deze deeltjes bewegen en hebben kinetische energie, waarvan de gemiddelde waarde afhangt van de temperatuur. Daarnaast bezitten ze potentiële energie. Voor atomen wordt deze bepaald door de elektronenverdeling, en voor moleculen door de positie van elektronen en atomen. De potentiële energie van atomen en moleculen is gekwantiseerd, wat betekent dat deze alleen bepaalde discrete waarden kan aannemen, de energieniveaus [8](#page=8). Wanneer elektromagnetische straling materie treft, kunnen de deeltjes deze straling absorberen. De energie van de fotonen wordt dan overgedragen aan de materie, waardoor de deeltjes naar een hogere potentiële energietoestand gaan. Dit proces kan worden voorgesteld als [9](#page=9): `atoom + hν → atoom*` waarbij `atoom*` een aangeslagen of geëxciteerde toestand aangeeft [9](#page=9). Energieopname is alleen mogelijk als de fotonenergie precies overeenkomt met het energieverschil ($\Delta E$) tussen twee energieniveaus. Als een atoom van een lage energietoestand ($E_0$, de grondtoestand) naar een hogere energietoestand ($E_1$) gaat, is de geabsorbeerde fotonenergie [9](#page=9): $$\Delta E = E_1 - E_0 = h\nu$$ De energieverschillen tussen energieniveaus zijn uniek voor elke stof. Door de geabsorbeerde golflengtes te bestuderen (absorptiespectrum), kan een stof worden geïdentificeerd [9](#page=9). **Atoomspectra:** De elektronenconfiguratie van een natriumatoom in de grondtoestand is bijvoorbeeld Na: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^1$. Bij absorptie kan een elektron van een lager naar een hoger energieniveau springen. De excitatie van een laag-energetisch elektron (bv. 1s) vereist fotonen met zeer hoge energie (bv. X-stralen). Zichtbaar licht of UV-stralen kunnen leiden tot de overgang van het 3s-elektron naar een hoger niveau. Dit resulteert in een lijnenspectrum, gekenmerkt door intense absorptiepieken voor specifieke overgangen (bv. van 3s naar 3p) [10](#page=10). **Molecuulspectra:** De absorptie van EM-straling door moleculen is complexer dan bij atomen vanwege het grotere aantal mogelijke potentiële energietoestanden. De totale energie van een molecuul ($E_{tot}$) is de som van elektronische energie ($E_{el}$), vibratie-energie ($E_{vib}$) en rotatie-energie ($E_{rot}$) [10](#page=10). $$E_{tot} = E_{el} + E_{vib} + E_{rot}$$ Deze energievormen zijn ook gekwantiseerd [10](#page=10). Absorptie van straling kan leiden tot: * Sprong van een elektron naar een hoger energieniveau ($\Delta E_{el}$). * Verhoging van de vibratie-energie van de atomen ($\Delta E_{vib}$). * Verhoging van het rotatie-energieniveau ($\Delta E_{rot}$). Hierbij geldt de relatie: $\Delta E_{el} \gg \Delta E_{vib} \gg \Delta E_{rot}$ [11](#page=11). * Absorptie die voornamelijk rotaties bepaalt, vindt plaats in het verre infrarood [11](#page=11). * Absorptie door vibraties vindt plaats in het infrarood [11](#page=11). * Elektronenexcitatie vindt plaats met zichtbaar of ultraviolet licht [11](#page=11). Vaak treden deze absorpties gecombineerd op. Rotatie-absorptie treedt voornamelijk op bij moleculen in gasvorm. Voor opgeloste stoffen beperkt de interactie met de omgeving de vrije rotatie, waardoor voornamelijk vibratie- en elektronenexcitatie het absorptiespectrum bepalen. Dit resulteert in veel absorptielijnen met kleine golflengteverschillen, wat leidt tot een continu verlopend spectrum of een bandenspectrum, in plaats van een lijnenspectrum. Het absorptiespectrum van bijvoorbeeld KMnO₄ is continu, maar vertoont wel pieken die ontstaan door extra vibratie-overgangen [11](#page=11). --- # Moleculaire spectroscopie: UV-Vis, Fluorescentie en Infrarood Dit hoofdstuk introduceert drie belangrijke moleculaire spectroscopische technieken: UV-Vis, fluorescentie en infraroodspectrometrie, waarbij de principes, apparatuur en toepassingen worden behandeld [13](#page=13). ### 2.1 UV-vis spectrometrie UV-Vis spectrometrie maakt gebruik van het golflengtegebied van ongeveer 250 nm tot 1000 nm, waarvan 380-780 nm zichtbaar licht is en kortere golflengten ultraviolet (UV) licht zijn [13](#page=13). #### 2.1.1 De wet van Lambert-Beer De wet van Lambert-Beer beschrijft de relatie tussen de absorptie van licht door een oplossing en de concentratie van de opgeloste stof. De intensiteit van het uitgaande licht ($I_t$) is gerelateerd aan de invallende lichtintensiteit ($I_0$) en de absorptie door de oplossing via de volgende relaties: * $I_0 = I_a + I_t + I_r + I_s$, waarbij $I_a$ de geabsorbeerde intensiteit is, $I_t$ de getransmitteerde intensiteit, $I_r$ de gereflecteerde intensiteit, en $I_s$ de verstrooide intensiteit [13](#page=13). * Om ongewenste verliezen te compenseren, wordt de intensiteit gemeten ten opzichte van een blanco oplossing ($I_0'$), waardoor $I_0' = I_a + I_t$ [13](#page=13). De **wet van Lambert** beschrijft de relatie tussen de intensiteit van het licht en het lichtpad ($b$): $$I_t = I_0 \cdot 10^{-kb c}$$ Hierin is $k$ een constante [14](#page=14). De **transmissie** ($T$) en **procentuele transmissie** ($T\%$) worden gedefinieerd als: $$T = \frac{I_t}{I_0}$$ $$T\% = \frac{I_t}{I_0} \times 100\%$$ De **absorptie** ($A$), ook wel absorbantie of extinctie genoemd, is: $$A = -\log T = \log \frac{I_0}{I_t}$$ Dit leidt tot: $$A = k' b c$$ [14](#page=14). De **wet van Beer** beschrijft de relatie tussen absorptie en concentratie ($C$): $$A = k_2 \cdot C$$ [15](#page=15). Het combineren van beide wetten geeft: $$A = k \cdot b \cdot C$$ Afhankelijk van de eenheden van concentratie en lichtpad, wordt de evenredigheidsconstante anders benoemd: * **Specifieke absorptiecoëfficiënt ($a$)**: wanneer $C$ in g/L en $b$ in cm. De eenheid is $cm^{-1} \cdot g^{-1} \cdot L$. $$A = a \cdot b \cdot C$$ [15](#page=15). * **Molaire absorptiecoëfficiënt ($\epsilon$)**: wanneer $C$ in mol/L. $$A = \epsilon \cdot b \cdot C$$ Hierbij geldt $\epsilon = a \cdot M$, waarbij $M$ de molaire massa is [15](#page=15). De wet van Lambert-Beer is alleen geldig onder de volgende voorwaarden: * Monochromatisch licht [15](#page=15). * "Optisch lege" vloeistoffen (geen lichtverstrooiende deeltjes) [15](#page=15). * Constante temperatuur (en pH) [15](#page=15). * Niet te geconcentreerde oplossingen [15](#page=15). In de farmaceutische chemie wordt de term $A_{1cm}^{1\%}$ gebruikt, wat de absorptie is van een 1% (m/V) oplossing bij een lichtpad van 1 cm, gemeten bij een specifieke golflengte [16](#page=16). #### 2.1.2 Apparatuur Een spectrofotometer bestaat uit de volgende basisonderdelen: 1. **Lichtbron**: * **Continue bronnen**: zenden licht uit over een breed golflengtegebied. * **Lijnbronnen**: zenden specifieke golflengten uit. * Voor UV-Vis worden meestal twee continue bronnen gebruikt: een **gloeilamp** (wolfraamlamp) voor zichtbaar licht (ca. 250-2500 nm) en een **deuteriumlamp** voor UV-licht (180-375 nm) [16](#page=16) [17](#page=17). * Eisen aan lichtbronnen: voldoende intensiteit, continu spectrum in het gebruiksgebied, en stabiliteit [16](#page=16). 2. **Golflengteselectie**: * Vereist **monochromatisch licht** (één golflengte) [17](#page=17). * **Filters**: * **Absorptiefilters**: absorberen een deel van het spectrum (bv. gekleurd glas). Grote bandbreedte (30-250 nm) [18](#page=18). * **Interferentiefilters**: gebaseerd op reflectie en interferentie. Kleinere bandbreedte [18](#page=18). * **Monochromators**: splitsen licht op in samenstellende golflengten en laten een selectief deel door. Worden gebruikt voor continu variëren van golflengte (scannen) [18](#page=18). * **Prisma's**: dispergeren licht gebaseerd op golflengteafhankelijke brekingsindex [19](#page=19). * **Roosters**: gebaseerd op diffractie en interferentie. Czerny-Turner opstelling (met spiegels en rooster) is veelgebruikt [19](#page=19) [20](#page=20). * De spectrale bandbreedte ($\Delta \lambda$) wordt bepaald door de slitbreedte [20](#page=20). 3. **Cuvettenhuis met cuvetten**: * Cuvetten zijn recipiënten voor de oplossing [20](#page=20). * Materiaal: glas, kwarts (voor UV), kunststof (bv. acrylaten) [20](#page=20). * Weglengte meestal 1 cm [20](#page=20). * Voor fluorimetrie zijn vier gepolijste zijden nodig [20](#page=20). 4. **Detector**: * Zet lichtenergie om in elektrische energie [20](#page=20). * **Fotocel**: zet licht om in een stroom evenredig aan de intensiteit [21](#page=21). * **Fotovermenigvuldigingsbuis (PMT)**: versterkt de oorspronkelijke stroom tot 10^6 maal. Werkt boven 600 nm niet meer [21](#page=21). * **Si-photodiodes**: bestaan uit p- en n-type halfgeleiders. De 'uitputtingszone' reageert op licht. Detecteert golflengtes van ca. 190-1000 nm [21](#page=21) [22](#page=22). * **Diode arrays**: grote aantallen kleine Si-photodiodes (bv. 4096) die spectraal gevoelig zijn in kleine bandbreedtes, maken momentane spectrumopname mogelijk [22](#page=22). 5. **Meetversterker met uitlezing**: * Resultaten kunnen analoog of digitaal geregistreerd worden als absorptie ($A$) of procent transmissie ($T\%$) [22](#page=22). * Sommige apparaten kunnen direct concentraties aflezen indien de richtingscoëfficiënt ($\epsilon$) is ingesteld [22](#page=22). #### 2.1.3 Toepassingen * **Opname van het absorptiespectrum**: * Het absorptiespectrum toont absorptiewaarden over een golflengtegebied. De golflengte met maximale absorptie is de **werkgolflengte** [23](#page=23). * Voorbeeld: Fe$^{2+}$ met fenantroline vormt een rood complex met maximale absorptie rond 530-550 nm [23](#page=23). * **Kwantitatieve bepaling**: 1. Bereiden van een stockoplossing en daaruit een standaardreeks van verdunde oplossingen [23](#page=23). 2. Optioneel: een kleurreactie veroorzaken om voldoende kleurverschil te verkrijgen [23](#page=23). 3. Opnemen van het absorptiespectrum om de werkgolflengte te bepalen (vaak reeds gegeven in procedures) [23](#page=23). 4. Meten van de standaardreeks en onbekende stalen bij de werkgolflengte [23](#page=23). 5. Verifiëren of de absorptiewaarden van de onbekenden binnen het lineaire bereik van de ijkcurve vallen [23](#page=23). 6. Berekenen van de concentratie met de wet van Beer [23](#page=23). * **Wiskundige berekening**: * De molaire absorptiecoëfficiënt ($\epsilon$) kan berekend worden uit de standaardreeks: $c = A / (\epsilon \cdot b)$ [24](#page=24). * Voor onbekende oplossingen geldt: $c = A / (\epsilon \cdot b)$ [24](#page=24). * De absorptiewaarden van de onbekende oplossingen moeten tussen die van de laagste en hoogste standaard liggen; zo niet, moet de onbekende oplossing verdund worden [24](#page=24). * **Grafische bepaling (ijkcurve)**: * Concentraties op de x-as, absorptiewaarden op de y-as. Verkrijgt een lineaire regressierechte ($y = ax + b$) [24](#page=24). * Concentratie van onbekende kan berekend worden met de regressievergelijking: $x_{onbekend} = (y_{onbekend} - b) / a$ [24](#page=24). * **Meercomponentenanalyse**: * De totale absorptie bij een golflengte is de som van de absorpties van individuele componenten: $A_{\lambda 1} = (A_1 + A_2)_{\lambda 1} = (\epsilon_1 \cdot b \cdot c_1 + \epsilon_2 \cdot b \cdot c_2)_{\lambda 1}$ [25](#page=25). * Voor de bepaling van meerdere componenten zijn metingen bij meerdere golflengten nodig om stelsels van vergelijkingen op te lossen [25](#page=25). * Voorbeeld: Analyse van een mengsel van stof A en B bij 450 nm en 600 nm met bekende $\epsilon$ waarden [25](#page=25). * **Fotometrische titraties**: * Worden gebruikt om eindpunten te bepalen door veranderingen in absorptie [26](#page=26). * Een meetcel wordt in de oplossing ondergedompeld [26](#page=26). * De titratiecurve toont absorptie versus toegevoegd volume titrans en bestaat uit twee rechte lijnen met verschillende hellingen [26](#page=26). * Worden toegepast bij titraties met moeilijk zichtbare eindpunten (bv. complexometrie) [26](#page=26). ### 2.2 Fluorescentiespectrometrie (fluorimetrie) Fluorescentie is een vorm van luminescentie waarbij moleculen geabsorbeerde energie weer uitzenden als licht, typisch 10$^{-8}$ tot 10$^{-4}$ s na absorptie [27](#page=27). #### 2.2.1 Principe * Moleculen die straling absorberen gaan naar een hogere energietoestand. Ze kunnen deze energie kwijtraken door: * Stralingsloze desactivatie (omzetting in kinetische energie) [27](#page=27). * Emissie van licht (luminescentie: fluorescentie, fosforescentie) [27](#page=27). * Fotochemische reactie [27](#page=27). * **Jablonski-diagram**: illustreert de overgangen tussen energieniveaus (S$_0$, S$_1$, S$_2$ voor singlets; T$_1$ voor tripletten) en vibrationele niveaus [27](#page=27). * **Interne conversie (IC) / Vibrationele relaxatie (VR)**: snelle, stralingsloze overgang naar lagere vibrationele niveaus binnen dezelfde elektronische toestand [27](#page=27). * **Fluorescentie**: emissie van licht van een geëxciteerde singlettoestand (S$_1$) naar de grondtoestand (S$_0$) [28](#page=28). * **Intersystem crossing (ISC)**: overgang van een singlettoestand (S$_1$) naar een triplettoestand (T$_1$) [28](#page=28). * **Fosforescentie**: emissie van licht van een triplettoestand (T$_1$) naar de grondtoestand (S$_0$). Vaak bij moleculen met zware atomen [28](#page=28). #### 2.2.2 Absorptie en emissie * Er zijn twee spectra geassocieerd: * **Absorptie- of excitatiespectrum**: absorptie als functie van golflengte [28](#page=28). * **Emissiespectrum**: fluorescentie-intensiteit als functie van golflengte [28](#page=28). * **Stokes' shift**: de emissie vindt meestal plaats bij lagere energieën (langere golflengten) dan de absorptie door vibrationele relaxatie [28](#page=28). * Meestal hetzelfde emissiespectrum bij verschillende excitatiegolflengten [28](#page=28). * Emissiespectra zijn vaak een spiegelbeeld van de absorptiespectra (bv. fluoresceïne, peryleen) [28](#page=28). #### 2.2.3 Emissie intensiteit en concentratie De fluorescentie-intensiteit ($I_f$) is recht evenredig met de concentratie ($C$) bij lage concentraties: $$I_f = k \cdot \Phi_f \cdot I_0 \cdot (1 - 10^{-abc})$$ Waarbij: * $k$: evenredigheidsfactor (instrumentafhankelijk) [29](#page=29). * $\Phi_f$: kwantumopbrengst van fluorescentie [29](#page=29). * $I_0$: invallende lichtintensiteit [29](#page=29). * $a$: absorptiecoëfficiënt [29](#page=29). * $b$: cellengte [29](#page=29). * $c$: concentratie [29](#page=29). Bij lage concentraties vereenvoudigt dit tot: $$I_f \approx k'' \cdot c$$ [29](#page=29). **Let op**: **Quenching** kan de fluorescentie-intensiteit verminderen [29](#page=29). #### 2.2.4 Verband tussen structuur en fluorescentie * Fluorescentie wordt voornamelijk waargenomen in **aromatische moleculen**, vooral die met een starre, vlakke, multicyclische structuur (bv. fluoresceïne) [29](#page=29). * **Substituenten hebben invloed**: * **Elektronenpaardonoren** (-OH, -OCH$_3$, -NH$_2$, -NHR, -NR$_2$) versterken de fluorescentie [29](#page=29). * Substituenten die weinig interageren (-SO$_3$H, alkylgroepen) hebben een klein effect [29](#page=29). * **Elektronenzuigende groepen** (-COOH, -NO$_2$, -N=N-, haliden) verminderen de fluorescentie [29](#page=29). * De **pH** van oplossingen kan de fluorescentie beïnvloeden door ladingsstabilisatie [29](#page=29). #### 2.2.5 Apparatuur * Basisonderdelen zijn vergelijkbaar met UV-Vis spectrofotometers, maar de detectie vindt plaats onder een hoek van 90° ten opzichte van het invallende licht [30](#page=30). * Een fluorimeter heeft twee monochromators: * **Excitatie-monochromator**: tussen lichtbron en staal [30](#page=30). * **Emissie-monochromator**: tussen staal en detector [30](#page=30). * **Excitatie spectrum**: gemeten door de excitatiemonochromator te variëren met de emissiemonochromator vast op maximale emissie [30](#page=30). * **Emissiespectrum**: gemeten door de emissiemonochromator te variëren met de excitatiemonochromator vast op maximale absorptie [30](#page=30). * Het emissiespectrum ligt bij langere golflengten en is vaak het spiegelbeeld van het excitatiespectrum [30](#page=30). #### 2.2.6 Analytische toepassingen * Fluorescentie is een gevoelige en selectieve techniek met lage detectielimieten [30](#page=30). * Procedure voor analytische doeleinden: 1. Opname excitatiespectrum [30](#page=30). 2. Bepalen maximale excitatiegolflengte [30](#page=30). 3. Opname emissiespectrum [31](#page=31). 4. Bepalen maximale emissiegolflengte [31](#page=31). 5. Instellen van beide golflengten [31](#page=31). 6. Meten standaardoplossingen [31](#page=31). 7. Meten onbekende oplossingen [31](#page=31). ### 2.3 Infraroodspectrometrie Infrarood (IR) spectroscopie bestrijkt golflengten van 750 nm tot 300.000 nm (300 µm) en wordt onderverdeeld in: * Nabij IR: 780 nm tot 2,5 µm [32](#page=32). * Midden IR: 2,5 µm tot 50 µm [32](#page=32). * Ver IR: 50 µm tot 300 µm [32](#page=32). De term "IR spectroscopie" verwijst meestal naar het midden IR-gebied (2500 tot 250 µm) [32](#page=32). Golflengte wordt vaak aangeduid met het **golfgetal** ($\bar{\nu}$), het omgekeerde van de golflengte ($\bar{\nu} = 1/\lambda$), met eenheid cm$^{-1}$ [32](#page=32). IR-spectra worden meestal weergegeven als procentuele transmissie in functie van het golfgetal [32](#page=32). #### 2.3.1 Absorptie van infrarood straling door moleculen * Moleculen met covalente bindingen kunnen IR-straling absorberen, wat leidt tot hogere **rotationele** (gasfase, golflengte > 100 µm) en **vibrationele** (golflengte 1-100 µm) energietoestanden [32](#page=32). * Gasfasespectra tonen scherpe lijnen, terwijl vloeistof- en vaste-fasespectra bredere absorptiebanden vertonen door beperkte rotatie [32](#page=32). #### 2.2.2 Moleculaire vibraties * **Voorwaarde voor IR-absorptie**: een verandering in dipoolmoment tijdens de vibratie. Zuiver apolaire moleculen (bv. O$_2$, N$_2$) absorberen geen IR-straling [32](#page=32). * Belangrijkste vibraties: * **Rekvibraties (stretching)**: verandering in bindingslengte [32](#page=32). * Symmetrisch rek [32](#page=32). * Asymmetrisch rek [32](#page=32). * **Buigvibraties (bending)**: verandering in bindingshoek [32](#page=32). * Schaarbeweging (in-plane scissoring) [32](#page=32). * Schommelbeweging (in-plane rocking) [32](#page=32). * Wringbeweging (out-of-plane twisting) [32](#page=32). * Schudbeweging (out-of-plane wagging) [32](#page=32). * Voorbeelden: CO$_2$ en H$_2$O vibraties tonen de verschillende bewegingen. CO$_2$ is apolair, symmetrische rek is IR-inactief [33](#page=33). * **Grondtoon (fundamentele absorptie)**: overgang naar de eerste geëxciteerde vibrationele toestand [33](#page=33). * **Overtonen**: absorpties naar hogere vibrationele toestanden (2x, 3x grondtoonfrequentie), zwakker en in nabij-IR [33](#page=33). * **Combinatiebanden**: optelling van frequenties van meerdere fundamentele vibraties [33](#page=33). * **Factoren die vibratiefrequentie beïnvloeden**: * **Bindingsterkte en -lengte**: sterkere/kortere bindingen geven hogere energie [33](#page=33). * **Massa van atomen**: grotere massa's geven lagere energie [33](#page=33). * **Hybridisatie, conjugatie/aromaticiteit**: beïnvloeden bindingseigenschappen [33](#page=33). * Verschillende functionele groepen absorberen bij karakteristieke frequenties (bv. C=O rond 1700 cm$^{-1}$). De exacte frequentie kan variëren door de chemische omgeving (bv. ester: 1740 cm$^{-1}$, keton in benzofenon: 1700 cm$^{-1}$) [33](#page=33) [34](#page=34). #### 2.3.3 Het mid-infraroodspectrum en structuur * **Groepsvibraties/groepsfrequenties**: absorpties karakteristiek voor functionele groepen, meestal in het gebied 4000-1300 cm$^{-1}$. Ook de intensiteit is kenmerkend [34](#page=34). * **Skeletvibraties**: vibraties waarbij bijna alle atomen van het molecuul betrokken zijn, bevinden zich in het gebied 1300-600 cm$^{-1}$. Dit gebied vormt het **fingerprint-gebied**, uniek voor elk molecuul [34](#page=34). * Structuuranalyse vereist kennis van karakteristieke absorpties en vergelijking met referentiedata (visueel of computergestuurd) [35](#page=35). * IR-spectroscopie is ook nuttig voor het volgen van chemische reacties [35](#page=35). #### 2.3.4 Apparatuur Twee typen spectrofotometers voor midden-IR: * **Dispersieve IR spectrofotometer**: * Dubbelstraalinstrument met een monochromator [35](#page=35). * IR-stralingsbron: gloeispiraal (bv. nikkelchroom) of siliciumcarbide staafje [35](#page=35). * Optische elementen (lenzen, prisma's) mogen niet van glas of kwarts zijn voor golflengten > 3.5 µm; spiegels worden gebruikt [35](#page=35). * Cuvettenmateriaal: zouten zoals kaliumbromide (KBr), cesiumchloride (CsCl), natriumchloride (NaCl). Water moet vermeden worden [35](#page=35). * Detectoren: gebaseerd op warmteontwikkeling (bv. temperatuursgevoelige weerstand) of halfgeleiders (duur) [35](#page=35). * **Fourier-transformatie-IR-spectrometrie (FTIR)**: * Snellere meting (één keer opnemen spectrum) en hogere signaal-ruisverhouding [36](#page=36). * Bevat een **interferometer** (vervangt monochromator) en een computer voor analyse met Fourier-transformatie [36](#page=36). * Werkt volgens een enkelstraalprincipe [36](#page=36). * **Michelson interferometer**: splitst lichtbundel, na terugkaatsing worden bundels verenigd; interferentiepatroon geeft informatie over weglengteverschillen [36](#page=36). * In FTIR: één spiegel is beweegbaar. Het signaal (interferogram) tijdens spiegelbeweging bevat informatie over weglengteverschillen, golflengten en intensiteitsverschillen (absorptie) [36](#page=36) [37](#page=37). * Fourier-transformatie zet het interferogram om in een IR-spectrum (transmissie vs. golfgetal) [37](#page=37). * **Voordelen FTIR**: tijdswinst (alle frequenties tegelijk), hogere gevoeligheid (grotere bundeldiameter mogelijk), grotere nauwkeurigheid in frequentiemeting [37](#page=37). --- # Atomaire spectrometrie: AAS, Vlamemissie en ICP Atomaire spectrometrische methoden ontbinden verbindingen tot hun atomen (atoomisatie) om vervolgens de absorptie, emissie of fluorescentie van UV-vis straling door deze gasfase-atomen te meten ter bepaling van de elementaire samenstelling van een staal [38](#page=38). ### 3.1 Inleiding De belangrijkste types atomaire spectroscopische technieken zijn: * Atomaire Absorptie Spectroscopie (AAS): gebaseerd op de absorptie van fotonen door atomen in de grondtoestand [38](#page=38). * Atomaire Emissie Spectroscopie (AES): gebaseerd op de emissie van fotonen door atomen in een aangeslagen toestand [38](#page=38). * Atomaire Fluorescentie Spectroscopie (AFS): gebaseerd op de absorptie van fotonen door atomen in de grondtoestand, gevolgd door onmiddellijke emissie van fotonen door deze atomen in de geëxciteerde toestand [38](#page=38). #### 3.1.1 Toegelaten transities van elektronen in een atoom Alleen valentie-elektronen in de buitenste schil bepalen de spectra in het UV-vis gebied. Een elektron kan een foton absorberen, naar een geëxciteerde toestand gaan, en vervolgens terugvallen naar de grondtoestand met emissie van een foton [38](#page=38). Niet alle transities tussen energieniveaus zijn toegestaan. Selectieregels bepalen welke overgangen mogelijk zijn [38](#page=38): * $\Delta l = -1$ of $+1$ (verandering in nevenkwantumgetal). Overgangen tussen s-orbitalen ($\Delta l = 0$) of van s- naar d-orbitalen ($\Delta l = 2$) zijn niet toegestaan [38](#page=38). * $\Delta m = -1$, $0$, of $+1$ (verandering in magnetisch kwantumgetal) [38](#page=38). Overgangen waarbij de grondtoestand betrokken is, zijn meestal het sterkst qua intensiteit. De resonantielijn is de lijn die overeenkomt met de overgang tussen de grondtoestand en het laagste excitatieniveau; deze is het meest intens en vereist de minste energie voor deze specifieke transitie. Voor natrium is dit bij $\lambda = \pm 590$ nm [38](#page=38) [39](#page=39). ### 3.2 Atoomabsorptie spectrofotometrie (AAS) AAS meet de absorptie van UV- of zichtbare straling door vrije atomen in de gasfase. De fotonenergie moet exact overeenkomen met het energieverschil tussen de niveaus in het vrije atoom. De vermindering in intensiteit van de invallende straling is gerelateerd aan de concentratie van vrije atomen [40](#page=40). #### 3.2.1 Atomisatie Vrije atomen moeten worden gevormd uit ionen of moleculen door het monster op hoge temperatuur te brengen. Dit proces, atomisatie, kan met vlamatomisatie (F-AAS) of elektrothermische atomisatie (GF-AAS) gebeuren. Vaste stoffen moeten eerst in oplossing worden gebracht via een ontsluitingsprocedure (digestie) [40](#page=40). Het omzetten van een oplossing naar vrije atomen verloopt via: 1. Desolvatie: verdampen van het solvent [40](#page=40). 2. Vervluchtigen van het analyt [40](#page=40). 3. Dissociatie van het analyt tot vrije atomen [40](#page=40). 4. Ionisatie (indien voldoende energie wordt toegevoegd), wat ongewenst is bij AAS [40](#page=40). #### 3.2.2 Apparatuur Een atoomabsorptiespectrometer bestaat uit: * Een lichtbron [41](#page=41). * Een atoomcel [41](#page=41). * Een monochromator [41](#page=41). * Een detector [41](#page=41). ##### De lichtbron Voor AAS zijn lichtbronnen met zeer geringe lijnbreedten essentieel, idealiter kleiner dan of gelijk aan de breedte van de absorberende spectrale lijn. Een holle kathodelamp is hiervoor geschikt [41](#page=41). **Holle kathodelamp:** * Bestaat uit een glazen omhulsel gevuld met edelgas (neon of argon), met een kathode van het te meten metaal en een anode [41](#page=41). * Een hoge spanning ioniseert het edelgas, waardoor ionen naar de kathode versnellen [41](#page=41). * Door botsingen komen metaalatomen vrij uit de kathode en raken aangeslagen [41](#page=41). * Terugval naar de grondtoestand met emissie van fotonen produceert de karakteristieke lijnen van het kathodemateriaal [41](#page=41). * Ionisatie: $Ar + e^- \rightarrow Ar^+ + 2e^-$ [41](#page=41). * Atomisatie kathode: $M_{vast} \rightarrow M_{gas}$ [41](#page=41). * Excitatie: $M_{gas} \rightarrow M_g^*$ [41](#page=41). * Emissie: $M_g^* \rightarrow M_g + h\nu$ [41](#page=41). Voordelen: scherpe emissielijnen met dezelfde golflengtes als absorptielijnen van het analyt [41](#page=41). Beperkingen: * Elk element vereist een specifieke lamp [41](#page=41). * Multi-elementlampen zijn beschikbaar maar beperkt in combinaties [41](#page=41). * Zelfabsorptie en lijnverbreding kunnen optreden bij te hoge stroomsterkte (meestal < 20 mA) [41](#page=41). * Afzetting van metaal op de wand kan de intensiteit verminderen [42](#page=42). ##### Atoomcel Hier wordt het te bepalen element omgezet in neutrale, gasvormige atomen. Hoge temperaturen (2000-5000 K) zijn nodig om bindingen te breken [42](#page=42). **Atomisatie met vlam (Vlam-AAS):** * Een monsteroplossing wordt via een verstuiver in de vlam gebracht [42](#page=42). * Een vlamatomisator bestaat uit een opzuigsysteem, verstuivingskamer, brander en vlam [42](#page=42). * De verstuivingskamer zet vloeistof om in nevel, selecteert druppels op grootte, en mengt met brandstof en gassen. Grotere druppels (> 1-5 µm) worden afgevoerd [42](#page=42). * Een gleufvormige brander verhoogt de optische weglengte, wat leidt tot hogere gevoeligheid volgens de wet van Lambert-Beer [43](#page=43). * Vlammengsels: Lucht-acetyleen bereikt circa 2500 K, zuurstof-acetyleen circa 3060 K, lachgas-acetyleen circa 3955 K [43](#page=43) [50](#page=50). * De extinctiemeting vindt plaats op de optimale meethoogte in de vlam [44](#page=44). * Gevoeligheid ligt in de ppm (µg/mL) range [44](#page=44). * Voordeel: reproduceerbaarheid [44](#page=44). * Nadelen: hoge flow rate nodig, deel van oplossing bereikt de vlam niet door druppelafvoer [44](#page=44). **Elektrothermische atomisatie met grafietoven (GF-AAS):** * Biedt hogere gevoeligheid en minder staalverbruik [44](#page=44). * Een grafietbuisje wordt geëlektrisch verhit [44](#page=44). * Monster (5-50 µl) wordt geïnjecteerd [44](#page=44). * Een meerstaps-temperatuurprogramma: 1. Drogen (110-200 °C) [44](#page=44). 2. Verassing/Pyrolyse (350-1200 °C) om matrixcomponenten te verwijderen [44](#page=44). 3. Zeer snelle temperatuurverhoging (2000-3000 °C) voor atomisatie [44](#page=44). * De oven wordt gespoeld met argongas tijdens droog- en pyrolysefasen [45](#page=45). * Voordelen: snelle atomisatie, langere residentietijd van atomen in de oven, lagere detectielimieten (ppb (ng/ml) range) [45](#page=45). * Nadeel: afname in precisie [45](#page=45). ##### Monochromator Is nodig om de analyselijn te isoleren van andere lamp-emissielijnen en vulgaslijnen. De instelbare spleetbreedte bepaalt de spectrale bandbreedte [45](#page=45). ##### Detectie Een fotomultiplier is gebruikelijk voor de detectie en versterking van straling [46](#page=46). #### 3.2.3 Toepassingen * **Welke elementen?** * Vooral metalen met absorptielijnen in het golflengtegebied 200-1000 nm [46](#page=46). * Lichtere golflengtes (< 200 nm) zijn lastig door absorptie door lucht en optische componenten [46](#page=46). * Hogere golflengtes worden beperkt door de detector (< 1000 nm voor standaard fotomultipliers) [46](#page=46). * **Kwalitatieve analyse:** Moeilijk uitvoerbaar vanwege de noodzaak voor specifieke holle kathodelampen per element [46](#page=46). * **Kwantitatieve analyse:** * Gebruikt een stockoplossing en verdunningsreeks [46](#page=46). * De wet van Lambert-Beer geldt: $A = \epsilon b c$ (vereenvoudigd, formule in document is complexer: $\frac{I_A}{I_0} = \log(\frac{1}{A}) = \epsilon b c$, waar $A$ absorptie is en $\epsilon$ de absorptiecoëfficiënt, hier aangeduid met $a$ in de formule $A = a \cdot b \cdot k \cdot c \cdot k'$ ) [46](#page=46) [47](#page=47). * $a$: atomaire absorptiecoëfficiënt [47](#page=47). * $b$: lengte van de brander [47](#page=47). * $k$: evenredigheidsfactor afhankelijk van instrument [47](#page=47). * $c$: concentratie in oplossing [47](#page=47). * $k'$: evenredigheidsconstante vastgelegd door kalibratielijn [47](#page=47). * IJking gebeurt met een blanco-oplossing en standaardreeksen [46](#page=46). ### 3.3 Vlamemissie Vlamemissie (vlamfotometrie) meet de emissie van UV- en vis-straling door atomen in een vlam [48](#page=48). #### 3.3.1 Principe vlamemissie Kinetische energie van botsingen kan valentie-elektronen naar hogere energieniveaus brengen, waardoor atomen in aangeslagen toestand komen. Slechts een fractie van de atomen is aangeslagen, volgens de Maxwell-Boltzmann verdeling [48](#page=48): $$N_i = N_0 \cdot e^{-\frac{(E_i - E_0)}{kT}}$$ Waarbij: * $N_i$: aantal atomen in aangeslagen toestand $E_i$ [48](#page=48). * $N_0$: aantal atomen in de grondtoestand $E_0$ [48](#page=48). * $k$: constante van Boltzmann ($1.38 \times 10^{-23}$ J/K) [48](#page=48). * $T$: absolute temperatuur [48](#page=48). Na verloop van tijd ontstaat een dynamisch evenwicht. Aangeslagen atomen keren terug naar de grondtoestand en zenden daarbij fotonen uit (licht). De uitgezonden energie (lichtintensiteit) is kenmerkend voor de concentratie. De meest intense lijnen komen overeen met de overgang van de eerste aangeslagen toestand naar de grondtoestand [48](#page=48) [49](#page=49). #### 3.3.2 Apparatuur Een vlamfotometer lijkt sterk op een atoomabsorptiespectrometer; een F-AAS kan vaak voor emissiemetingen gebruikt worden [49](#page=49). * **Brander-verstuiver:** Zet vloeibaar staal om in nevel/aerosol. Grotere druppels worden afgevoerd. Brandbare gasmengsels (lucht-aardgas, lucht-acetyleen, zuurstof-acetyleen, lachgas-acetyleen) voeden de brander [49](#page=49) [50](#page=50). * **Monochromator:** Selecteert de te meten golflengte met behulp van filters, prisma's of roosters [50](#page=50). * **Detectie:** Een fotocel zet het licht om in elektrisch energie [50](#page=50). * **Meetversterker en uitlezing:** Versterkt het signaal en geeft dit digitaal weer [50](#page=50). #### 3.3.3 Algemene werkwijze * **Kwalitatief:** Het volledige emissiespectrum wordt genoteerd om de aanwezigheid van specifieke golflengten en dus atomen aan te tonen [50](#page=50). * **Kwantitatief:** Een verdunningsreeks van een stockoplossing wordt gemaakt om een lineaire grafiek concentratie/uitgezonden lichtintensiteit te verkrijgen. De concentratie van onbekende stalen wordt bepaald aan de hand van de ijklijn. Bij hogere concentraties buigt de grafiek af door zelfabsorptie [51](#page=51). #### 3.3.4 Toepassingsgebied Voornamelijk voor elementen met een intens emissiespectrum, zoals alkalimetalen (Li, Na, K, Cs) en aardalkalimetalen (Ca, Mg, Sr, Ba) [51](#page=51). #### 3.3.5 Mogelijke fouten Fouten ontstaan voornamelijk door veranderingen in de vlam: * Schommelingen in gasdebiet of debietverandering in de verstuiver [51](#page=51). * Vervuiling van de brander door onvolledige verbranding [52](#page=52). * Ionisatie (vorming van positieve ionen) is ongewenst en treedt op bij te hoge temperaturen. Alkalimetalen zullen bij voorkeur een lage-temperatuurvlam gebruiken [52](#page=52). ### 3.4 Inductief gekoppeld plasma-atomaire emissie spectrometrie (ICP-AES) ICP-AES werkt vergelijkbaar met vlamemissie, maar gebruikt een plasma dat temperaturen tot 10000 K bereikt, waardoor een breder scala aan elementen geanalyseerd kan worden. Het is een multi-element techniek [52](#page=52). #### 3.4.1 Principe De monsteroplossing wordt verstuiverd en met argon als draaggas naar een inductief gekoppeld plasma geleid. In het plasma worden metalen geatomiseerd en geëxciteerd. Bij terugkeer naar de grondtoestand zenden ze lichtfotonen uit met golflengtes die karakteristiek zijn voor elk element. Kwantitatieve analyse is mogelijk door kalibratie met ijkoplossingen over een breed dynamisch meetbereik (4 tot 6 grootte-orden) [52](#page=52) [53](#page=53). #### 3.4.2 Instrumentatie Bestaat uit: * De verstuiver (zet oplossing om in aerosol, selecteert druppels < 10 µm) [52](#page=52) [53](#page=53). * De plasmatoorts: Drie concentrische kwartsbuizen waar argongas doorheen stroomt (koelgas, hulpgas, dragergas). Een watergekoelde inductiespoel met hoogfrequente wisselstroom genereert een magnetisch veld dat het plasma in stand houdt [53](#page=53). * Radiale observatie (side-on) was oorspronkelijk, maar axiale observatie (end-on) is gevoeliger maar met meer matrixeffecten [53](#page=53). * De multi-element detector: * Kan een scannende monochromator met één detector zijn [54](#page=54). * Of een CCD-detector (Charge Coupled Device) die een volledig spectrum in een bepaald golflengtegebied kan detecteren [54](#page=54). ### 3.5 Inductief gekoppeld plasma – massa spectrometrie (ICP-MS) ICP-MS is een veel gevoeliger techniek dan ICP-AES, geschikt voor sporenelementen in de ng/l niveaus. In plaats van emissie te meten, worden de geioniseerde atomen gescheiden op basis van hun massa/lading verhouding door een massaspectrometer [54](#page=54) [55](#page=55). #### 3.5.1 Principe * Het ICP-gedeelte is identiek aan ICP-AES [55](#page=55). * Atomen in het plasma zijn grotendeels geïoniseerd en aanwezig als eenwaardige kationen (bv. Cd $\rightarrow$ Cd$^+$) [55](#page=55). * De massaspectrometer scheidt kationen op basis van hun massa/lading verhouding [55](#page=55). #### 3.5.2 Instrumentatie Bestaat uit: * Verstuiver, verstuivingskamer en plasma (identiek aan ICP-AES) [55](#page=55). * Een overgang tussen het plasma (atmosferische druk) en de massaspectrometer (hoogvacuum) [55](#page=55). * De massaspectrometer en detector (ionvermenigvuldiger) [55](#page=55). * **Quadrupool massaspectrometer:** Een wisselend elektrisch veld zorgt ervoor dat alleen een welbepaalde massa een stabiel traject naar de detector maakt. Door de spanning te veranderen, kan men het massaspectrum afscannen [56](#page=56). #### 3.5.3 Analytische kenmerken van een ICP-MS apparaat * Geschikt voor multi-element analyses [56](#page=56). * Bepaalt een breed gamma van elementen met concentraties tot in het sub-µg/l gebied [56](#page=56). * Detectielimieten zijn aanzienlijk lager dan bij ICP-AES en GF-AAS, bijvoorbeeld voor Pb is dit 0.01-0.1 ppt (parts per trillion) [57](#page=57). --- ## Veelgemaakte fouten om te vermijden - Bestudeer alle onderwerpen grondig voor examens - Let op formules en belangrijke definities - Oefen met de voorbeelden in elke sectie - Memoriseer niet zonder de onderliggende concepten te begrijpen

| Term | Definition | |------|------------| | Spectroscopie | Een analytische methode die gebaseerd is op de interactie tussen elektromagnetische straling en materie, waarbij absorptie of emissie van straling door een monster wordt gemeten om de samenstelling en structuur ervan te bepalen. | | Elektromagnetisch spectrum (EM-spectrum) | Het volledige bereik van elektromagnetische straling, geordend naar golflengte of frequentie, inclusief gammastraling, röntgenstraling, ultraviolet, zichtbaar licht, infrarood, microgolven en radiogolven. | | Absorptie | Het proces waarbij materie energie van elektromagnetische straling opneemt, wat resulteert in een verhoging van de energietoestand van de absorberende deeltjes. | | Emissie | Het proces waarbij materie energie uitzendt in de vorm van elektromagnetische straling, meestal wanneer atomen of moleculen terugvallen van een hogere naar een lagere energietoestand. | | UV-Vis spectrometrie | Een spectroscopische techniek die de absorptie van ultraviolet en zichtbaar licht door moleculen gebruikt om hun concentratie te bepalen, gebaseerd op de wet van Lambert-Beer. | | Wet van Lambert-Beer | Een fundamentele wet in de spectrometrie die stelt dat de absorptie van licht evenredig is met de concentratie van de absorberende stof en de lengte van het lichtpad door de oplossing. | | Fluorescentiespectrometrie (fluorimetrie) | Een gevoelige spectroscopische techniek die de emissie van fluorescentie door moleculen meet nadat ze geëxciteerd zijn door absorptie van straling, vaak gebruikt voor de detectie van zeer lage concentraties. | | Infraroodspectrometrie (IR-spectrometrie) | Een techniek die de absorptie van infraroodstraling door moleculen bestudeert, waarbij de absorptie leidt tot veranderingen in de vibratie- en rotatie-energieniveaus van de moleculen. | | Atoomabsorptie Spectroscopie (AAS) | Een techniek die de absorptie van ultraviolet of zichtbare straling door vrije atomen in de gasfase meet om de elementaire samenstelling van een monster te bepalen. | | Vlamemissie (Vlamfotometrie) | Een techniek die de emissie van licht door geëxciteerde atomen in een vlam meet, gebruikt voor de kwantitatieve analyse van elementen, met name alkalimetalen en aardalkalimetalen. | | Inductief Gekoppeld Plasma (ICP) | Een techniek die een zeer heet plasma gebruikt om atomen te atomiseren en exciteren, waardoor een breed scala aan elementen met hoge gevoeligheid geanalyseerd kan worden, zoals bij ICP-AES en ICP-MS. | | ICP-AES (Inductief Gekoppeld Plasma-Atoomemissie Spectrometrie) | Een multielementaire techniek die gebruik maakt van een ICP om atomen te exciteren en vervolgens hun emissiespectrum meet, waardoor een breed scala aan elementen gelijktijdig geanalyseerd kan worden. | | ICP-MS (Inductief Gekoppeld Plasma-Massa Spectrometrie) | Een zeer gevoelige multielementaire techniek die een ICP gebruikt om atomen te ioniseren en vervolgens de verhouding tussen massa en lading van deze ionen meet met een massaspectrometer, ideaal voor het bepalen van sporenelementen. | | Monochromator | Een optisch instrument dat wit licht of polychromatische straling opsplitst in zijn samenstellende golflengten, zodat licht van een specifieke, smalle golflengteband geselecteerd kan worden voor meting. | | Cuvet | Een transparant recipiënt, meestal gemaakt van glas, kwarts of kunststof, dat gebruikt wordt om monsters (zoals oplossingen) in een spectrofotometer te plaatsen voor absorptie- of emissiemetingen. | | Fotocel | Een elektronisch apparaat dat lichtenergie omzet in elektrische energie, gebruikt als detector in spectrofotometers om de intensiteit van lichtstralen te meten. | | Kwantum | De minimale hoeveelheid energie die geabsorbeerd of uitgestoten kan worden door een atoom of molecuul, geassocieerd met een foton. | | Foton | Een elementair deeltje dat de eenheid van licht en alle andere vormen van elektromagnetische straling vertegenwoordigt; het draagt energie en heeft geen rustmassa. | | Stokes’ shift | Het fenomeen waarbij de golflengte van het uitgezonden fluorescentielicht langer is dan de golflengte van het geabsorbeerde excitatielicht, veroorzaakt door vibrationele relaxatie in de geëxciteerde toestand. | | Atomisatie | Het proces waarbij een monster, vaak in vaste vorm of oplossing, wordt omgezet in individuele atomen in de gasfase, wat een essentiële stap is in atomaire spectroscopische technieken. |