Basiskennis chemie/Kwantitatief/Spectrometrie

Spectrometrie

In de spectrometrie wordt gebruik gemaakt van de interactie tussen licht en stoffen. Sommige stoffen zijn in staat bepaalde kleuren licht tegen te houden. Een bekend voorbeeld is glas in lood. De kleurstof in de verschillende stukjes glas laten elk hun eigen kleur licht door.

Glas in lood in de Notre-Dame van Parijs

Wit licht en kleuren

Omdat wit licht uit alle kleuren van de regenboog bestaat, kun je ook zeggen dat de stukjes glas in het glas in loodraam verschillende kleuren licht tegenhouden. De kleur van het overblijvende licht is dan de kleur die je uiteindelijk ziet.

Alle kleuren van de regenboog.

Complementaire kleuren

In de chemie wordt vooral gekeken naar het licht dat tegengehouden wordt. Elke kleurstof houdt een specifieke kleur licht tegen. De overblijvende kleuren in het licht vormen dan de kleur die je ziet. Een kleurstof die rood licht tegenhoudt, chlorofyl bijvoorbeeld, zal er voor jou als groen uitzien. Chlorofyl is de kleurstof in de bladeren van planten.

Bladgroen

Kleur zien en golflengte

In de kleurencirkel wordt aangegeven hoe de tegengehouden kleur door het glas samenhangt met de kleur die je ziet. Een mengsel van kleuren die tegenover elkaar op de kleurencirkel liggen ziet er voor mensen uit als grijs licht. Afhankelijk van de hoeveelheid licht zie je dat als lichter (veel) of donkerder (weinig licht) grijs. Worden alle lichtkleuren doorgelaten, dan wordt de som van de grijze tinten steeds lichter en uiteindelijk wit.

De getallen die naast de cirkel staan zijn de golflengtes die bij de verschillende klreuren horen. Getallen zijn een universele aanduiding voor de kleuren, want wat is precies de kleur die bedoeld wordt met bijvoorbeeld rood met een zweempje oranje?

Kleurencirkel

Wordt rood licht tegengehouden dan gebeurt het volgende:

oranje en blauw vormen samen voor jou een grijs licht
geel en paars vormen voor jou ook een grijs licht.
van het koppel rood en groen wordt het rode licht tegengehouden en zul je dus vooral groen licht zien.

Afhankelijk van de totale hoeveelheid licht wordt het resultaat dan licht (veel licht) of donker (weinig licht) groen.

Omgekeerd, wordt groen licht tegengehouden, dan zie je het overblijvende licht als een tint rood.

In de grafiek hiernaast zie je de hoeveelheid licht die tegengehouden wordt door twee verschillende soorten chlorofyl. Je ziet hierin dat de hoeveelheid licht die tegengehouden wordt niet alleen van de golflengte van het licht afhangt, maar ook van de stof!

Vooral rood en blauw licht wordt tegengehouden door bladgroen.

Molaire Extinctie

De grootheid waarmee de hoeveelheid licht tegengehouden licht wordt aangeduid wordt weergegeven met de Griekse letter "e", de epsilon:

\epsilon _{stof}^{golflengte}

. De toevoeging van de stof in het subscript geeft aan dat dit getal afhankelijk is van de stof, de golflengte-aanduiding in het superscript geeft de kleur-afhankelijkheid aan. De naam voor deze grootheid is molaire extinctiecoëfficient. Extinctie hangt samen met het Engelse woord "extinct" wat "uitsterven of "uitdoven" betekent. Deze grootheid geeft aan hoe goed een stof is in het uitdoven van licht van een bepaalde golflengte.

molaire excinctiecoëfficient

Weglengte

De titel van deze paragraaf zegt het al: de hoeveelheid licht die tegengehouden wordt is ook afhankelijk van de lengte van de weg die het licht door de oplossing aflegt. Je kent dit verschijnsel vast wel: probeer je door één glas gekleurde limonade te kijken dan lukt dat goed, maar naarmate het aantal glazen groter wordt wordt, wordt het steeds moeilijker en wordt de hoeveelheid licht steeds minder.

In de figuur hiernaast zie je twee keer dezelfde cuvet, alleen vanaf twee verschillende kanten bekeken. De weg die het licht door de oplossing aflegt is links ongeveer 5 keer groter dan rechts.

Weglengte

Concentratie

Ook dit aspect van het absorberen van licht ken je. Als je moeder een glas ranja, smaakt het vaag naar sinaasappel en heeft het een kleurtje. Maak jij met de zelfde siroop limonade dan is het veel zoeter en veel donkerder: jij gebruikt meer siroop in het zelfde glas. De smaak is dus sterker en, hier belangrijk, de kleur is een stuk donkerder. Dat laatste wil zeggen: er komt minder licht door de limonade. Je kunt ook zeggen: er wordt meer licht tegengehouden.

Concentratie