1
Ref: www.ne.se
2
Elektromagnetisk strålning
!  Elektriskt fält
Spektrofotometri
–  När en ljusstråle passerar en elektron trycker strålens
elektriska fält först elektronen åt ett håll sedan åt motsatt
håll. Om och om igen.
–  Frekvensen (v) = antalet cyklar per sekund (1 Hz = 1 s-1)
•  En cykel = en våglängd (!)
–  Amplituden i kvadrat ger strålningens ljusintensitet
–  Synligt ljus
Margareta Sandahl
Lunds Universitet
Kemiska Institutionen
Centrum för Analys och Syntes
•  Frekvensen " 1015 Hz
•  Våglängden " 500 nm
Rörelseriktning med
ljusets hastighet (c)
amplitud
!#=c
våglängd
Margareta Sandahl, Centrum för Analys och Syntes, Lunds Universitet
3
Atomens diameter " 0,2 nm " 10-8 m
Elektromagnetiskt spektrum
Margareta Sandahl, Centrum för Analys och Syntes, Lunds Universitet
4
Absorbans / Emission
!  Ljusabsorption ökar en molekyls energi
!  Ljusemission minskar molekylens energi
Margareta Sandahl, Centrum för Analys och Syntes, Lunds Universitet
Margareta Sandahl, Centrum för Analys och Syntes, Lunds Universitet
5
6
Spektroskopi
!  Ljus ger oss info om atomers struktur
–  Elektrisk energi genom vätgas under lågt tryck
–  Väteatomens ljusemission
Margareta Sandahl, Centrum för Analys och Syntes, Lunds Universitet
Margareta Sandahl, Centrum för Analys och Syntes, Lunds Universitet
7
8
Spektrofotometri
Lambert-Beers lag
!  Tekniker där ljus används för att mäta koncentration
I0
prov
I
I0
prov
I0
I
prov
b
b
infallande ljus av intensiteten I0
utgående ljus av intensiteten I
ljusstrålens sträcka i proven b
I
"I%
A = ! logT = ! log $ '
# I0 &
A =! (b(c
I0
b
I/I0
1
0,1
0,01
!  Transmittans:
T = I/I0
!  Absorbans:
A = -log(I/I0) = -logT
%T
100
10
1
Margareta Sandahl, Centrum för Analys och Syntes, Lunds Universitet
A
0
1
2
!  förändring i ljusintensitet beror på:
–  ljusstrålens sträcka; kyvettlängd, b
–  provets koncentration, c
–  hur bra provet absorberar ljus; molär
absorptivitet, !
Margareta Sandahl, Centrum för Analys och Syntes, Lunds Universitet
I
b
10
Spektrum
Förutsättningar för Lambert-Beers lag
A =! !b!c
konstant c och b
!  monokromatiskt ljus – ljus av en våglängd
!  utspädda lösningar (<0,01 M)
–  vid högre konc. ändras den molära absorptiviteten
–  andra molekyler i provet som inte absorberar ljus kan
interagera med den absorberande molekylen
!  förekomst av andra absorberande substanser
– additivt förhållande
Atot = A1 + A2 + ... + An
A = ("1 ! c1 + " 2 ! c2 + ..." n ! cn ) ! b
–  kyvettabsorbans
Margareta Sandahl, Centrum för Analys och Syntes, Lunds Universitet
11
Margareta Sandahl, Centrum för Analys och Syntes, Lunds Universitet
12
!  Absorbans mätområde: 0,4 – 0,9
Att mäta absorbans
!  våglängd vid absorbansmaximum
–  Känslighet – "A/"c
–  Selektivitet
–  Robusthet - brusnivå
#x
I0
I/I0
1
0,1
0,01
I
Margareta Sandahl, Centrum för Analys och Syntes, Lunds Universitet
Margareta Sandahl, Centrum för Analys och Syntes, Lunds Universitet
%T
100
10
1
A
0
1
2
14
13
Spektrofotometern
!  Kyvetthantering
– 
– 
– 
– 
– 
– 
samma kyvett för referens- och provlösning
referenslösning = reagensblank
undvik dammpartiklar
sätt ej fingrarna på strålgången, torka av
rikta kyvetten åt samma håll
kvartskyvett vid UV-mätningar
Emitterar kontinuerligt ljus:
Wolframlampa:
våglängder i det synliga området
Deuteriumlampa:
våglängder i UV-området
I0
I
Väljer ut en våglängd
Margareta Sandahl, Centrum för Analys och Syntes, Lunds Universitet
15
Margareta Sandahl, Centrum för Analys och Syntes, Lunds Universitet
16
Laboration:
Bestämning av järn i cornflakes
!  Färgkomplexbildning för ökad selektivitet
Fe3+ + 6SCN- " [Fe(SCN)6]3-
Kvantitativ analys
!  att arbeta noggrant
–  kalibrera
–  tag reda på vilken toleransnivå dina redskap har
–  spill inte på vågen!
Absorptionspektrum för
a) [Fe(SCN)6]3b) Lösningen från
provuppslutningen utan
tiocyanattillsats
!  mätkolv
5 ± 0,025 ml
25 ± 0,04 ml
250 ± 0,15 ml
Margareta Sandahl, Centrum för Analys och Syntes, Lunds Universitet
mätcylinder
5 ± 0,05 ml
25 ± 0,25 ml
250 ± 1 ml
vollpipett
5 ± 0,015 ml
25 ± 0,030 ml
Margareta Sandahl, Centrum för Analys och Syntes, Lunds Universitet
17
18
Kalibreringskurva
Kalibrering – standardlösningar
A=!bc
A
konstant # och därmed !
A4
!  Beredning av lösningar:
Av en 200 µM stamlösning tas
5
10 15 20 25 mL, spädes till 50 mL och ger konc.
Aprov
A3
A2
20 
C1
40 60
C2 C 3
80
C4
100 µM
C5
A1
A0
c
c0
c1
c2
c3
c4
standardlösningar – känd konc.
Margareta Sandahl, Centrum för Analys och Syntes, Lunds Universitet
19
Analyskvalitet - konsekvenser
Doping?
provupparbetning
analys
Margareta Sandahl, Centrum för Analys och Syntes, Lunds Universitet
20
Behövs kvalitetssäkring?
!  Resultatet av olika analyslaboratoriers (som använder sig att ett
erkänt kvalitetssystem) bestämning av halten bly i ett
flodvattenprov!
urinprov
Mätosäkerhet?
Certifierat innehåll:
62,3 ± 1,3 nM
... att underbygga resultat och dra rätt slutsatser!
Mätresultat utan uppskattning av mätosäkerheten har inget värde!
Margareta Sandahl, Centrum för Analys och Syntes, Lunds Universitet
En studie utförd av det belgiska
institutet för referensmaterial och
mätning
Margareta Sandahl, Centrum för Analys och Syntes, Lunds Universitet
21
22
x=µ
s
Mätosäkerhet
x
s
µ
!  Grova fel
–  Kontaminering, “olyckor”, misstag
!  Reproducerbara
resultat från nio
nationella mätinstitut.
!  Slumpmässiga (tillfälliga)
–  Avvikelser från medelvärdet (x), best. som standardavvikelse (s)
–  Precision - små slumpmässiga fel
–  Repeterbarhet - reproducerbarhet
!  Systematiska fel
–  Avvikelser av medelvärdet från “riktigt” värde (µ).
–  Kalibrering, jämförelser med standarder, jämförelser med olika
lab.
!  Mätosäkerhet (measurement uncertainty)
– 
– 
– 
– 
Margareta Sandahl, Centrum för Analys och Syntes, Lunds Universitet
Avvikelser från ”riktigt” värde = riktighet
Spridningen av mätdata = precision
Kombination av ovanstående = noggrannhet
Måste i vissa fall obligatoriskt anges (ISO 17025)
Margareta Sandahl, Centrum för Analys och Syntes, Lunds Universitet
23
24
Att skilja på riktighet och precision
Uppskattning av precision
- upprepad mätning
Bra precision, bra riktighet
!  medelvärde
Bra precision, dålig riktighet
–  mätvärden, xi
–  antal mätvärden, n
x=µ
µ
x$ µ
!  standardavvikelse
–  samma enhet som mätvärdena
Dålig precision, bra riktighet
x=
s=
#x
#(x
i
" x )2
n "1
Dålig precision, dålig riktighet
!  relativ standardavvikelse
–  i procent
x=µ
i
n
µ
x = mätvärdenas medelvärde
µ = riktigt värde
Margareta Sandahl, Centrum för Analys och Syntes, Lunds Universitet
x$ µ
RSD =
s
! 100
x
Statistiska metoder för uppskattning av
mätosäkerheten tas upp i kursen:
”Analytisk kemi, grundkurs”
Margareta Sandahl, Centrum för Analys och Syntes, Lunds Universitet