Deze presentatie wordt gebruikt tijdens het hoorcollege Niet Instrumentele Analytische Chemie zoals dit wordt gedoceerd aan het departement Gezondheidszorg en Technologie van de Katholieke Hogeschool Leuven.

1. Hoofdstuk 1 - Algemene Inleiding
1.1 Definiëring en situering van de analytische chemie
Kwalitatieve analyse Kwantitatieve analyse
“Is dat bepaald element, molecuul of ion “Hoeveel van het element, molecuul of ion is in
aanwezig in het te onderzoeken monster?" het gegeven monster aanwezig is?"
De analyticus identificeert! De analyticus doseert!
Wat? Hoeveel?
Tom Mortier
Analytische 1 BLT – 1 Chemie
Chemie

2. De analyticus doseert! De analyticus identificeert!
Tom Mortier
Analytische 1 BLT – 1 Chemie
Chemie

3. 1.2 Algemene procedure bij een chemische analyse
Vier procedurestappen
1. De probleemstelling of de afbakening van het probleem.
• Wat?
• Nauwkeurigheid?
• Hoe snel?
• Kostprijs?
2. De staalname of bemonstering.
• Representatief?
• Statistisch betrouwbaar?
3. De eigenlijke analyse.
• Afmeten van juiste hoeveelheid
• Voorbereiding monster
• Eigenlijke analyse
4. Verwerking van de meetresultaten en presentatie van de analyseresultaten met statistische evaluatie.
Tom Mortier
Analytische 1 BLT – 1 Chemie
Chemie

4. 1.3 Indeling van de analytische chemie
1. Niet-instrumentele analyse
a) kwalitatieve analyse b) kwantitatieve analyse
Proefbuisreacties of reacties op teststrips • gravimetrie
• anorganische: kationen- en anionenanalyse • volumetrie of titrimetrie of maatanalyse.
• organische: identificatie van functionele groepen
Enkel Chemie Zowel BLT als Chemie
2. Instrumentele analyse
• optometrische
• elektromotorische
3. Scheidingstechnieken.
a) Niet-instrumenteel b) Instrumenteel
• selectieve neerslagvorming + filtratie • Gekoppelde techniek GC + MS
• destillatie • HPLC
• extractie
Tom Mortier
Analytische 1 BLT – 1 Chemie
Chemie

5. 1.4 Inleiding tot de analyse van waterige oplossingen
1.4.1 Chemische samenstelling van waterige oplossingen
a) Elektrolyten
Sterke Elektrolyten Zwakke Elektrolyten
NaCl, K2SO4, HCl, NaOH, Cu(NO3)2, … CH3COOH, HCN, …
Bron: R. H. Petrucci, W. S. Harwood, F. G. Herring, General Chemistry, 8th Ed., Prentice Hall, 2002
Bekijk het filmpje op Toledo!
Tom Mortier
Analytische 1 BLT – 1 Chemie
Chemie

6. 1.4.1 Chemische samenstelling van waterige oplossingen
b) Hoeveelheid stof (n) en concentratie
Hoeveelheid stof (n)
De mol (SI-eenheid) en NA = 6,023£ 1023 deeltjes/mol
Concentratie
Hoeveelheid/volume Concentratie van zuivere stoffen
mol/m3, mol/l, g/l, … , val/l, … Voorbeeld
M N H2O: MM = 18,0 g/mol en d = 1,00 ) ρ = 1,00 g/ml
conc = 1000 g/l of 55,5 M
Begrip molfractie
Voor een binaire oplossing (bevat slechts twee componenten)
en
De som van de molfracties van de aanwezige componenten = 1.
Opmerking – verschil tussen M en F
Begin: Cx = Fx Bij evenwicht: [x] = Mx
Tom Mortier
Analytische 1 BLT – 1 Chemie
Chemie

7. 1.4.2 Chemisch evenwicht
Zwak elektrolyt in H2O
K-waarde
dynamisch evenwicht
Verschillende elektrolyten in H 2O
Voorbeeld: KMnO4 + FeCl2
dynamisch evenwicht K-waarde
Begrip activiteit
aX = activiteit ion = actieve conc. of werkzame conc.
fX = activiteitscoëfficiënt ion
[X] = evenwichtsconcentratie
Verdunde oplossingen Hoge totale ionenconcentratie
Tom Mortier
Analytische 1 BLT – 1 Chemie
Chemie

8. 1.4.2 Chemisch evenwicht
Theoretische uitdrukking voor berekening van activiteitscoëfficiënten van ionen
ZX = lading van het ion X
µ = ionensterkte van de oplossing = 0,5(Z12[1] + Z22[2] + Z33[3]+…)
αX = diameter gesolvateerd ion in nm Peter Debye (1884-1966) Erich Hückel (1896-1980)
Nobelprijs Scheikunde 1936
Thermodynamische evenwichtsconstante versus schijnbare evenwichtsconstante
Thermodynamische evenwichtsconstante
=1
Schijnbare evenwichtsconstante (verdunde oplossingen!)
Tom Mortier
Analytische 1 BLT – 1 Chemie
Chemie

9. 1.4.2 Chemisch evenwicht
Algemeen
Aflopende (of kwantitatieve) reacties
Niet opgaande reacties
Evenwichtsreacties
Tom Mortier
Analytische 1 BLT – 1 Chemie
Chemie

10. 1.4.2 Chemisch evenwicht
p-functies
We zullen vaak getallen tegenkomen die heel klein zijn en kunnen variëren over verschillende grootteordes.
Daarom deze getallen uitdrukken als p-functies. De p-functie of p-waarde is gedefinieerd als het negatieve
tiendelige logaritme van het getal.
Tom Mortier
Analytische 1 BLT – 1 Chemie
Chemie

11. 1.4.3 Zuren en basen
Brønsted-Lowry-theorie
Zuur = protondonor
Base = protonacceptor
Johannes Nicolaus Brønsted Thomas Martin Lowry
(1897-1947) (1874-1936)
Een stof kan zich enkel gedragen als een zuur wanneer er een protonacceptor (of base) aanwezig is en
omgekeerd kan een stof zich enkel gedragen als een base wanneer er een protondonor (of zuur) aanwezig is.
Tom Mortier
Analytische 1 BLT – 1 Chemie
Chemie

12. 1.4.3 Zuren en basen
Geconjugeerde zuren en basen
Voorbeeld
base1 zuur2 zuur1 base2
base1 zuur2 zuur1 base2
Tom Mortier
Analytische 1 BLT – 1 Chemie
Chemie

13. 1.4.3 Zuren en basen
Amfoteren
Opgeloste stoffen die zowel zure als basische eigenschappen vertonen
Voorbeeld
base1 zuur2 zuur1 base2
zuur1 base2 base1 zuur2
Opmerking
Aminozuren behoren tot de amfoteren.
Glycine ondergaat bijvoorbeeld een soort van zuur-base reactie wanneer het wordt opgelost in water!
glycine zwitterion
Tom Mortier
Analytische 1 BLT – 1 Chemie
Chemie

14. Illustratie zuurbase karakter van glycine
1,0
0,8
- -
HO O O O O O
C C C
0,6 CH
+ + CH CH
H3N H H3N H
α
H2N H
0,4
0,2
0,0
0 2 4 6 8 10 12 14
pH
Tom Mortier
Analytische 1 BLT – 1 Chemie
Chemie

15. 1.4.3 Zuren en basen
De zuurgraad van een waterige oplossing
Søren Peter Lauritz Sørensen
1868-1939
Zuiver water en neutrale oplossingen: pH = 7.
Zure oplossingen: pH < 7
Basische oplossingen: pH > 7.
Tom Mortier
Analytische 1 BLT – 1 Chemie
Chemie

16. 1.4.3 Zuren en basen
De autoprotolyse van water
base1 zuur2 zuur1 base2
Concentratie van water t.o.v. H+ en OH– ionen is gigantisch in verdunde oplossingen en is bijgevolg quasi constant!
Ionenproduct van water
Tom Mortier
Analytische 1 BLT – 1 Chemie
Chemie

17. 1.4.3 Zuren en basen
De sterkte van zuren en basen
Tom Mortier
Analytische 1 BLT – 1 Chemie
Chemie

18. 1.4.3 Zuren en basen
Zuurconstanten en baseconstanten
Voorbeeld
Zwak zuur
Zuur dissociatieconstante of
zuurconstante!
Zwakke monobasen
Voorbeeld
Zwakke base
Base dissociatieconstante of
baseconstante!
Merk op!
[H2O] zit in de evenwichtsconstanten K z en K b!
Tom Mortier
Analytische 1 BLT – 1 Chemie
Chemie

19. 1.4.3 Zuren en basen
Dissociatieconstanten voor geconjugeerde zuur/base paren
Voorbeeld
Zwakke base
Zwak zuur
Tom Mortier
Analytische 1 BLT – 1 Chemie
Chemie