overzicht chromatografie en massaspectrometrie 5Vsk2

• Scheikunde
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 5

samenvattend

Chromatografie

massaspectrometrie

herhaling analyse

Chromatografie 

Polaire binding

Apolaire binding

OH binding

CO binding

CH binding

NH binding

HH binding

Polaire molecuul

Apolair molecuul

Waterstof

Methaan

Methanol

Waterstofchloride

Koolstofdioxide

Water

Voorkennis: Waterstofbruggen

• Een waterstofbrug is simpelweg een sterke dipool-dipool binding.
  
• Bij OH-groep of NH-groep
• Er zijn ook waterstofbrug ontvangende atomen (bv F)
  

papierchromatografie of dunnelaag chromatografie (TLC)

verdelingsconstante

Welke van de vlekken heeft de hoogste K_v?

Hoogste Kv?

1. A
2. B
3. C
4. D

Bij kolom-chromatografie worden stoffen gescheiden door de stoffen in een 'kolom' met stationaire fase-materiaal te gieten. 

Stoffen die goed hechten aan de stationaire fase, komen er later vanaf. In het plaatje: blauw is het langzaamst.

chromatografie is een analyse methode waarbij gescheiden wordt op basis van...(meerdere antwoorden mogelijk)

1. oplosbaarheid van de stof in de loopvloeistof
2. adsorptie van de stof aan de stationaire fase
3. polariteit van de stof en van de loopvloeistof
4. hydrofoob/hydrofiel zijn van de stof en van de stationaire fase

Gaschromatografie

• Analysemethode veelgebruikt bij geneesmiddelen en geurstoffen
  
• Lijkt op papierchromatografie!
• Bevat ook een stationaire en een mobiele fase

De tijd die een stof nodig heeft om van het injectie punt naar de detector te gaan heet de retentietijd

Kwalitatief vs Kwantitatief

• We kunnen twee dingen uitvinden met gaschromatografie!
  
• Een kwalitatief resultaat dat laat zien welke stof aanwezig is.
  
• Een kwantitatief resultaat dat aanduid hoeveel van een bepaalde stof aanwezig is

Analyse met gaschromatographie

Het signaal op de detector word verzonden naar een computer die er een gaschromatogram van maakt.

• De detector registreert waneer een een bestanddeel van van het mengsel voorbij komt en sent een signaal door.
• Uit het patroon van de pieken is op te maken uit hoeveel en welke componenten het mengsel bestaat
• Het piekoppervlak is een maat voor de hoeveelheid stof die de detector passeert. Hieruit is dus een mol verhouding te bepalen.

De stationaire fase van de kolom was

1. hydrofoob
2. hydrofiel

stationaire fase hydrofoob of hydrofiel

pentaan (5 C)) is sneller uit de kolom dan heptaan (7C) . Heptaan is apolairder (hydrofober) dan pentaan. Dus stationaire fase is hydrofoob 

• De detector registreert waneer een een bestanddeel van van het mengsel voorbij komt en sent een signaal door.
• Uit het patroon van de pieken is op te maken uit hoeveel en welke componenten het mengsel bestaat
• Het piekoppervlak is een maat voor de hoeveelheid stof die de detector passeert. Hieruit is dus een mol verhouding te bepalen.

Wanneer de stationaire fase polair is...

1. bereikt een hydrofobe stof eerder de detector dan een hydrofiele stof
2. bereikt een hydrofiele stof eerder de detector dan een hydrofobe stof

druk op het luidsprekertje voor toelichting

Je ziet twee pieken, dus twee verschillende stoffen: een mengsel

Wanneer je gaschromatografie als kwantitatieve analysemethode toepast...

1. gebruik je de hoogtes van de pieken
2. gebruik je de breedtes van de pieken
3. gebruik je de oppervlaktes onder de pieken
4. gebruik je de retentietijden van de pieken

druk op het luidsprekertje voor toelichting

samenvattend: eigenschappen belangrijk bij chromatografie

bepalend voor de scheiding/retentie tijd zijn:

- stationaire fase en loopvloeistof of draaggas

- polariteit en/of hydrofiliciteit van de stoffen

denk aan: soort zoekt soort! 

polair blijft langer bij de polaire fase

polair: bijv -OH of -NH

(zoek het eventueel op, verschil in elektronegativiteit, Binas 40A)

apolair: C-H en aromatisch (ringstructuren, alleen VDW)

Geef de volgorde waarin de onderstaande stoffen uit een polaire kolom komen.

Als 1e

Als 2e

Als 3e

Als 4e

Als 5e

Propaan

Pentaan

Ether

Ethanol

Ethaan-1,2-diol

Maak kloppend door groot of klein in te vullen:
1. De oplosbaarheid van een stof die hoog op een papierchromatogram eindigt is ...
2. Het absorptievermogen van die stof is ...

1. 1. Groot, 2. Groot
2. 1. Groot, 2. Klein
3. 1. Klein, 2. Klein
4. 1. Klein, 2. Groot

Maak kloppend door groot of klein in te vullen:
1. De retentietijd van een stof die goed hecht aan de stationaire fase is ...
2. De retentietijd van hexaan op een polaire kolom is ...

1. 1. Groot, 2. Groot
2. 1. Klein, 2. Klein
3. 1. Groot, 2. Klein
4. 1. Klein, 2. Groot

 Massaspectrometrie

Wat is een massaspectrometer?

Hoe gebruik je massaspectrometrie voor kwalitatieve en kwantitatieve bepalingen?

Massaspectrometer

• Een stof wordt in de vacuümkamer geïoniseerd door een elektronenbundel:
• M + e- -> M+ + 2 e-
• Er ontstaan positieve ionen, M+.
  
• Deze ionen zijn onstabiel en vallen uiteen in fragmenten

Massaspectrometer

• De geladen deeltjes worden door een elektrisch veld versneld
• Ze worden aan het einde gedetecteerd
• Doordat de massa van de fragmenten verschilt, verschilt ook de versnelling:
• Grotere massa's doen er langer over dan lichtere massa's

In het massaspectrum van pentaan, C5H12, komt ook een piek voor bij een m/z waarde van 29. Door welk fragmention kan deze piek veroorzaakt zijn? Ga uit van een lading van fragmentionen van z = 1+.

1. CH3+
2. C2H5+
3. C4H9+
4. COH+

Massaspectrometrie mbv Binas 39D

Hier kun je uithalen welke fragmenten zijn afgesplitst

Massaspectrometrie mbv Binas 39D

Hier kun je uithalen welke fragmenten in het spectrum staan (dus waarvan de m/z gemeten zijn)

Broomatomen komen in de natuur voor als verschillende isotopen (zie Binas 25A). Wanneer we enkele microliters van de stof broom in een massaspectrometer onderzoeken, kunnen we in het resulterende spectrum pieken verwachten bij m/z waarden van...(uitgaande van z = 1+)

1. alleen bij 79 en 81
2. bij 79, 81, 158 en 162
3. bij 79, 81, 158, 160, 162
4. ik heb geen idee

Massaspectrum van Br2

• Br-79 en Br-81
• Voorkomen in natuur:
  50,7 en 49,3 %
• Komt overeen met dit spectrum
• 158: Br-79 Br-79
• 160: Br-79 Br-81 en Br-81 Br-79
• 162: Br-81 Br-81

Kwantitatieve analyse

• De piekhoogte is recht evenredig met de hoeveelheid van dat deeltje.
• Gebruik bij isotopen: Br-79 en Br-81 hebben verschillende massa, dus ook andere piek.

Waar verwacht je pieken bij Cl2? Er bestaan Cl-35 en Cl-37 isotopen

Massaspectrum van Cl2

• Cl-35 en Cl-37
• Voorkomen in natuur:
  75% en 25 %
• Komt overeen met dit spectrum
• 70: Cl-35 Cl-35
• 72: Cl-35 Cl-37 en Cl-37 en Cl-35
• 74: Cl-37 Cl-37

Dit is het massaspectrum van.....(zoek het molecuulion)

1. ethaan
2. ethanol
3. propaan
4. propanol

De piek bij m/z = 31 wordt veroorzaakt door....

1. C​2​​H​5​+​​
2. C​2​​H​7​+​​
3. CH​2​​OH​+​​
4. CH​2​​OH

wat is de massa van het molecuul-ion?

1. 3.5
2. 100
3. 72
4. 73

molecuul-ion = m/z = 72

Een “gek” verschijnsel is dat er een piek met massa M+1 voorkomt. De piek M+1 wordt veroorzaakt door de isotopen 13C en 2H. 

Ca. 1% van alle C-atomen is  13C . Van alle H-atomen is slechts 0,01% de isotoop 2H.

Deze piek is dus meestal erg klein, niet groter dan 1% van het molecuul-ion.

Er is ook een piek bij m/z = 27.
Welke groep heeft een massa van 72-27
èn past bij het profiel tot nu toe?

Binas 39D

kijk welk fragment kan horen bij een m/z van 45

1. m = 45, dit komt overeen met -COOH
2. m/z = 27, dit komt overeen met -C=C-
3. m = 45, dit komt overeen met CH3CH3CH3
4. m/z = 27, dit komt overeen met C2H3

oplossing

m=72 u in totaal

er zit een -OH en een -COOH in

de -OH is onderdeel van de -COOH

Als de -COOH afsplitst, hou je 72-45 = 27 over

Als er verder C's en H's inzetten:

CH3-CH2-(COOH) zou m/z 29 geven

2 u minder, dus 2 H minder dus: CH2=CH-(COOH) 

tip

-COOH

CH2=CH-COOH 

propeenzuur

welke opdrachten van H10 bespreken?

welke opdrachten van H10 bespreken?

als er tijd over is...

maak uit oefenboekje opdracht 8 en 9