H10.2 Kwalitatieve analyse

• Scheikunde
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 5

H10.2 Kwalitatieve analyse

Leerdoelen

Je kunt na afloop van de les:

• uitleggen wat een ir-spectroscopie, uv/vis spectroscopie en een kwalitatieve analyse is;
• met behulp van een ir‑spectrum iets zeggen over de bindingen in een molecuul;
• de kleur van een oplossing bepalen aan de hand van een absorptiespectrum.

Spectrometrie

Enkel een klein deel van het elektromagnetisch spectrum is voor de mens zichtbaar als kleur. Dit is dan het 

zichtbare gedeelte.

Spectrometrie kanworden uitgevoerd
met:- UV, - zichtbaar licht,- IR

Wordt veel gebruikt alsanalysetechniek.

Kwantitatief vs kwalitatief

Kwantitatief: bepalen van een hoeveelheid 

UV-VIS, titraties, chromatografie

Kwalitatief: bepalen van een eigenschap/ structuur

IR-spectrometrie, massaspectrometrie,

NMR (MRI in medische wereld)

Spectrofotometrie

Bij spectrofotometrie meten we de elektromagnetische straling (EM) die geabsorbeerd of uitgezonden wordt wanneer atomen, moleculen of ionen van een monster overgaan van de ene toestand van energie naar de andere.

Elk deeltje heeft zijn unieke en

karakteristieke interactie met

EM-straling.

Spectroscopie

Infrarood Spectroscopie

Bij infrarood spectrofotometrie kan IR-straling met de juiste frequentie moleculen (de atoombindingen en dus moleculaire stoffen) laten trillen:

- strekvibraties: de bindingen tussen atomen worden korter en langer

- buigvibraties: de bindingshoeken tussen atomen worden groter en kleiner

De frequenties van deze vibraties komen overeen met die van infrarood licht. Elke soort atoombinding absorbeertIR-straling bij een andere golflengte.Hierdoor wordt informatie verkregenover de bindingen in een molecuul.

IR heeft een grotere golflengte dan licht en dus een lagere energie, dus niet naar een aangeslagen toestand.

door de warmte gaan de bindingen in elektronen wel vibreren 

strek: de bindingslengte verandert

buig: de hoek verandert

juiste golflengte meer bewegingen temperatuur omhoog

Wat zie je wel?

• C=O groepen 
• O-H groepen
• N-H groepen
• C=C bindingen
• C-O bindingen
• Aromaticiteit (benzeen)
• C-H in een alkaan
• C-X (zelden)

Wat zie je niet?

• massa van het molecuul
• hoe vaak een groep voorkomt
• hoe de groepen ten opzicht van elkaar zitten

Golfgetal

Het golfgetal is het omgekeerde van de golflengte (dus 1/golflengte)

De as loopt 'verkeerd om' van hoog naar laag

T

Transmissie = het percentage van de opvallende straling dat wordt doorgelaten

T=​I​0​​​​I​​

Voorbeeld van een IR spectrum

Binas 39 C 1/2

- Deze tabellen geven een overzicht van soorten pieken

- C1 geeft een overzicht gezien vanuit een spectrum

(snel overzicht, maar geeft nooit alle benodigde informatie)

- C2 tabel: de verschillende groepen gesorteerd op golfgetal -> hier staat extra informatie en de intensiteit van banden

voorbeeld: O-H alcohol -> een brede OH piek tussen 3200-3525

Alcoholen

Alcoholen

Alcoholen zijn karakteristieke groepen waar een koolstofatoom aan een ~OH groep zit

Ze hebben als voorvoegsel: ~hydroxy~

Ze hebben als achtervoegsel: ~ol

Meerdere -OH groepen dan weer gebruik maken van di, tri etc.

Oefenen

Ethers

Ethers

Ethers zijn koolwaterstoffen met de kenmerkende groep:

Hier zijn R1 en R2 een willekeurig aantal C-tjes en H-tjes.

Ethers worden alkoxyalkanen genoemd(alkoxyalkanen is een verzamelnaam).

Naamgeving Ethers

Naamgeving ethers:

• De langste keten C-tjes is de stam.
  
• De kortste keten is de zijgroep.
  
• De kortste keten krijgt als voorvoegsel alkoxy.
  
• De langste keten wordt erachter aan genoemd.
  
• Een locatiegetal geeft aan op welke plek de zijgroep vast zit aan de stam.
  

Oefenen

2-methoxypropaan

Ethoxyethaan

        (di-ethylether)

De OH-groep

O-H & C-O (de OH zit vast aan de rest)

De NH₂-groep

N-H & C-N

O-H strek (3525-3200 cm^-1)

Brede piek -> zeer herkenbaar

Een OH bult

C-O strek (alcohol, fenol)

1255-1000 cm^-1

N-H strek (~3500, ~3400 cm^-1)

Primair amine

Lijkt op de OH-bult maar dubbel

N-H buig 1650-1560 cm^-1

primair amine

De pieken van N-H buig uit het vlak 910-660 cm^-1

en C-N strek ~1410 cm^-1 zijn in dit geval te zien

maar lastig duidelijk te herkennen

C=O (ester groep)

C=O (zuur groep)

Acetic Acid

Afwezigheid van een OH groep

C=O scherpe piek tussen 1700 en 1800 cm^-1

Deze piek kan op veel groepen duiden

Er is altijd ondersteunend bewijs nodig

C-O strek ester

1290-1150 en 1125-1000 cm^-1

C=O scherpe piek tussen 1700 en 1800 cm^-1

Deze piek kan op veel groepen duiden

Er is altijd ondersteunend bewijs nodig

O-H groep carbonzuur

3400-2500 cm^-1 hele brede piek

C-O strek carbonzuur

1320-1210 cm^-1

Stappenplan voor ophelderen structuur (Vraag 11):

• Molecuulformule bekend
  
• Kunnen dubbele bindingen voorkomen?
  
• Teken alle isomeren
  
• Welke karakteristieke groepen zijn er? (Binas 39C)
  
• Teken de juiste stof
  
• Geef de stof de juiste systematische naam

Leerdoelen

Je kunt na afloop van de les:

• uitleggen wat een ir-spectroscopie, uv/vis spectroscopie en een kwalitatieve analyse is;
• met behulp van een ir‑spectrum iets zeggen over de bindingen in een molecuul;
• de kleur van een oplossing bepalen aan de hand van een absorptiespectrum.

Huiswerk

Leer HS10.2 (blz. 79-82)

Maak de vragen 8 t/m 12 + 14 (blz. 83-84)

Kijk de opdrachten goed na, wanneer je ze gemaakt hebt.

Maak een notitie van de vragen die je niet snapte of waarvan je meer uitleg wil hebben.

Stel deze vragen de volgende les.

Match de volgende groepen met hun pieken

O-H strek

N-H strek

C-H strek (alkaan)

C=C strek

C=O strek

C-H strek (alkyn)

C-O strek (alcohol)

C-O strek (carbonzuur)

~3400 breed

dubbele band tussen ~3500-3400

~2950 medium

dubbele banden rond ~1580 en ~1470

~1715 scherp

~3400 scherp

~1100 scherp

~1250 scherp

~1410 medium

~1600 breed

dubbele band

rond ~1810 en ~1755

dubbele band

rond ~2830 en ~2755

~850 scherp