Analytische chemie en spectroscopie

Studiewijzer 2017/2018

Globale inhoud

Analytische chemie richt zich op de ontwikkeling en het gebruik van methoden voor de bepaling van de kwaliteit (samenstelling) en kwantiteit (hoeveelheid) van stoffen. Over de hele breedte van de scheikunde zijn chemische analyses onmisbaar: van het maken van nieuwe chemische producten tot het doorgronden van complexe biochemische processen. In spectroscopie draait het om de interactie tussen licht en materie. Interacties van atomen en moleculen met specifieke delen van het elektromagnetische spectrum vormen de basis voor verschillende vormen van spectroscopie die kunnen worden toegepast voor de analyse van chemische verbindingen. Om stoffen te kunnen analyseren, maken we gebruik van hun specifieke eigenschappen, zoals bijv. lichtabsorptie, reactiviteit, of hun verdeling over twee fasen. 

In een serie van hoor/werkcolleges en enkele practica worden analytische technieken als titratie, spectrofotometrie, extractie en chromatografie behandeld. Fundamentele aspecten, vormen en technieken van optische spectroscopie worden geïntroduceerd. Tevens wordt aandacht besteed aan fotochemie en kernspinresonantie (NMR). Foutenleer en elementaire statistische begrippen komen ook aan de orde.

Studiemateriaal

Literatuur

• Douglas A. Skoog, F. James Holler, Stanley R. Crouch - Principles of Instrumental Analysis, 7th Edition

Syllabus

Leerdoelen

Algemeen doel: Kennismaken met en begrijpen van de principes en toepassing van een aantal fundamentele analytisch-chemische en spectroscopische begrippen en technieken.

Specifieke doelen: De student kan:

• de onderdelen van het analytisch meetproces beschrijven;
• meetgetallen en resultaten van berekeningen weergeven met het correcte aantal significante cijfers en fouten in een eindresultaat doorwerken;
• basale statistische begrippen beschrijven en toepassen op meetresultaten;
• de wet van Lambert-Beer uitleggen en toepassen;
• het doel, principe en basisbegrippen van titratie beschrijven, titratieberekeningen uitvoeren, pH-titratiecurves doorrekenen en eindpuntbepalingen uitvoeren;
• principe en basisbegrippen van vloeistof-vloeistof extractie uitleggen, toepassen in berekeningen, en de extractie van zuren en basen kwantitatief beschrijven;
• het principe van chromatografie en retentiemechanismen uitleggen, en chromatografische basisbegrippen beschrijven en toepassen in berekeningen;
• de oorzaken van bandverbreding en de Van Deemter-vergelijking uitleggen;
• het belang van spectroscopie voor de scheikunde uiteen zetten;
• uitleggen waarom atomen en moleculen licht kunnen absorberen en uitzenden bij discrete energieën, en deze verschijnselen relateren aan hun structuur;
• de belangrijkste technieken van de optische spectroscopie beschrijven aan de hand van achterliggende fysische concepten (breking van licht, diffractie, foto-elektrisch effect) ;
• de belangrijkste processen beschrijven die moleculen kunnen ondergaan in elektronisch aangeslagen toestanden (Jablonski diagram) en uitspraken doen over de gevolgen in concrete gevallen (toepassing) ;
• toepassingen van luminescentie beschrijven en laten zien hoe experimentele data worden verwerkt tot het uiteindelijke analytische resultaat;
• het resultaat van fotochemische isomerisaties (E-Z isomerisatie en elektrocyclische reacties) relateren aan de eigenschappen van de isomeren (spectra, quantumefficiëntie voor reacties, en thermische stabiliteit) en de experimentele condities (golflengte van het gebruikte licht, temperatuur). (toepassing) ;
• het werkingsprincipe van (elektro)chemiluminescentie uitleggen;
• uiteen zetten hoe licht kan worden gebruikt om elektrische stroom te maken;
• de belangrijkste principes en toepassingen van NMR-spectroscopie (kernspinresonantie) beschrijven.
  

Onderwijsvormen

Hoorcolleges, werkcolleges (verplicht), zelfstudie en huiswerkopgaven en practicum (verplicht)

Verdeling leeractiviteiten

Aanwezigheid

Aanwezigheidseisen opleiding (OER-B):

• Van elke student wordt actieve deelname verwacht aan het onderdeel waarvoor hij staat ingeschreven.
• Als een student door overmacht niet aanwezig kan zijn bij een verplicht onderdeel van het onderdeel, dient hij dit zo snel mogelijk schriftelijk te melden bij de betreffende docent. De docent kan, eventueel na overleg met de studieadviseur, besluiten om de student een vervangende opdracht op te leggen.
• Het is niet toegestaan om verplichte onderdelen van een onderdeel te missen als er geen sprake is van overmacht.
• Bij kwalitatief of kwantitatief onvoldoende deelname, kan de examinator de student uitsluiten van verdere deelname aan het onderdeel of een gedeelte daarvan. Voorwaarden voor voldoende deelname worden van te voren vastgelegd in de studiewijzer en/of op BlackBoard.

Aanvullende eisen voor dit vak:

De student is verplicht om aan alle werkcolleges en practica deel te nemen. Wanneer niet aan deze verplichting wordt voldaan, wordt geen eindcijfer geregistreerd.

Toetsing

De tussentoets omvat de leerstof behorend bij de eerste 8 hoorcolleges en 3 werkcolleges. De eindtoets omvat de gehele leerstof. Om het vak te halen moet het eindcijfer minstens 5,5 zijn.

De hertoets omvat de gehele leerstof. Na het maken van de hertoets wordt het resultaat voor de tussentoets niet meegenomen en is het eindcijfer het gewogen gemiddelde van:

• het cijfer voor de hertoets (85%);
• het cijfer voor het practicum (5%);
• het gemiddelde cijfer voor de huiswerkopgaven (10%).

Inzage toetsing

De manier van inzage wordt via de digitale leeromgeving gecommuniceerd.

Opdrachten

huiswerk

• Elke student dient tijdens de cursus 2 keer door hem/haar zelf uitgewerkte huiswerkopgaven in op de daartoe vastgestelde tijdstippen en wijze in te leveren (verplichting). De antwoorden worden gecontroleerd op plagiaat. De huiswerkopgaven worden beoordeeld met een cijfer.

Onderstaande opdrachten komen aan bod in deze cursus:

•   Huiswerkopgaven 1
•   Huiswerkopgaven 2

Fraude en plagiaat

Dit vak hanteert de algemene 'Fraude- en plagiaatregeling' van de UvA. Hier wordt nauwkeurig op gecontroleerd. Bij verdenking van fraude of plagiaat wordt de examencommissie van de opleiding ingeschakeld. Zie de Fraude- en plagiaatregeling van de UvA: www.uva.nl/plagiaat

Weekplanning

Rooster

Het rooster van dit vak is in te zien op DataNose.

Aanvullende informatie

Aanbevolen voorkennis:

- Kennis over moleculaire eigenschappen, zoals opgedaan in ‘Bouwstenen van de Chemie’ en ‘Structuur en Reactiviteit van Biomoleculen’.
- Uit D.C. Harris, 'Quantitative Chemical Analysis', 8th ed., hfst 6: Chemical Equilibrium en hfdstk 8: Monoprotic Acid-Base Equilibria.

Dit vak wordt gegeven op de VU.

Contactinformatie

Coördinator

• prof. dr. Govert Somsen

prof. dr. Fred Brouwer