Chemistry · Boek 1 · Grades 1–12

Scheikunde van basisschool tot bovenbouw

Scheikunde van basisschool tot bovenbouw · Grades 1–12

29Kleur en absorbantie

Op een bank in een sportschool staat een fles sportdrank die felblauw oplicht. De kleur komt van een kleurstof die erin opgelost is, een paar milligram in een hele liter: veel te weinig om te wegen, en veel te weinig om als vaste stof te zien. Toch moet een voedingslaboratorium die hoeveelheid controleren, want een kleurstof mag alleen binnen bepaalde grenzen worden toegevoegd. De kleur zelf is de sleutel. Hoe meer kleurstof een oplossing bevat, hoe meer licht ze opneemt; een instrument dat meet hoeveel licht een oplossing opneemt, meet in feite een concentratie.

Wat je al weet

De massaconcentratie en de molaire concentratie van een oplossing; een stamoplossing verdunnen; een ijkreeks van standaardoplossingen die met een onbekende vergeleken wordt (Hoofdstuk 26).

Een blauwe drank: de kleur komt van een paar milligram kleurstof per liter.
Een blauwe drank: de kleur komt van een paar milligram kleurstof per liter.

29.1 De kleur van een oplossing

Wit licht, zoals daglicht, is een mengsel van alle kleuren van de regenboog. Elke kleur hoort bij een golflengte, van ongeveer 400 nm400\,\mathrm{nm} voor violet tot ongeveer 750 nm750\,\mathrm{nm} voor rood; het natuurkundeboek legt uit wat een golflengte is, en hier is het alleen een etiket voor een kleur. Een gekleurde oplossing neemt een deel van het licht op dat erdoorheen gaat, sommige kleuren veel meer dan andere; het oog ziet de kleuren die doorgelaten worden.

Definitie 29.1 (Complementaire kleuren)

Twee kleuren zijn complementaire kleuren als ze samen wit licht geven. Op een kleurencirkel staan complementaire kleuren tegenover elkaar.

Een kleurencirkel, met bij benadering de golflengten. Complementaire kleuren staan tegenover elkaar: rood en groen, oranje en blauw, geel en violet.
Een kleurencirkel, met bij benadering de golflengten. Complementaire kleuren staan tegenover elkaar: rood en groen, oranje en blauw, geel en violet.

Propositie 29.2 (De kleur die je ziet)

Een oplossing die vooral één kleur van wit licht opneemt, heeft de kleur die daarmee complementair is.

Bewijs. Aangenomen: het licht dat doorgaat, is wit licht min de opgenomen kleur, en het oog ziet die rest als de complementaire kleur. ∎

Voorbeeld 29.3 (Twee voedingskleurstoffen)

De blauwe kleurstof van de sportdrank, bekend als briljantblauw (E133), neemt vooral oranjerood licht op, rond 629 nm629\,\mathrm{nm}: ze ziet er blauw uit. De gele kleurstof tartrazine (E102) neemt vooral violetblauw licht op, rond 427 nm427\,\mathrm{nm}: ze ziet er geel uit. Een groene drank bevat meestal allebei.

29.2 Het absorptiespectrum

Definitie 29.4 (Absorptiespectrum)

Het absorptiespectrum van een oplossing is de grafiek van het licht dat ze opneemt (haar absorbantie, gedefinieerd in de volgende paragraaf) uitgezet tegen de golflengte. De golflengte waarbij de absorptie het grootst is, schrijf je als λmax⁡\lambda_{\max}.

Absorptiespectra van de twee kleurstoffen in water, in een cuvet van 1\, cm dik. De vorm van de banden is getekend met een eenvoudig model; de plaats van de maxima en hun hoogte komen uit de specificaties van de twee kleurstoffen.
Absorptiespectra van de twee kleurstoffen in water, in een cuvet van 1 cm1\,\mathrm{cm} dik. De vorm van de banden is getekend met een eenvoudig model; de plaats van de maxima en hun hoogte komen uit de specificaties van de twee kleurstoffen.

Opmerking 29.5 (Een spectrum lezen)

De blauwe kleurstof neemt onder 520 nm520\,\mathrm{nm} bijna niets op: blauw en violet licht gaan erdoor, en de oplossing ziet er blauw uit. De gele kleurstof neemt boven 520 nm520\,\mathrm{nm} bijna niets op: groen, geel, oranje en rood licht gaan erdoor, en het oog ziet geel. Bij 629 nm629\,\mathrm{nm} neemt alleen de blauwe kleurstof op; bij 427 nm427\,\mathrm{nm} bijna alleen de gele.

29.3 Absorbantie en de spectrofotometer

Definitie 29.6 (Absorbantie)

De absorbantie AA van een oplossing, bij een gekozen golflengte, is het getal dat een spectrofotometer aangeeft, die meet hoeveel licht van die golflengte de oplossing opneemt. Ze heeft geen eenheid; ze is nul voor het zuivere oplosmiddel, en groter naarmate de oplossing meer licht opneemt.

Principe van een spectrofotometer. Een prisma spreidt wit licht in zijn kleuren uit; een spleet laat maar één golflengte door, door de gebruiker gekozen; de detector vergelijkt het licht dat de cuvet verlaat met het licht dat erin gaat, en het display geeft de absorbantie.
Principe van een spectrofotometer. Een prisma spreidt wit licht in zijn kleuren uit; een spleet laat maar één golflengte door, door de gebruiker gekozen; de detector vergelijkt het licht dat de cuvet verlaat met het licht dat erin gaat, en het display geeft de absorbantie.

Opmerking 29.7 (Waar het getal vandaan komt)

De absorbantie wordt door het instrument berekend uit de intensiteit van het licht dat de oplossing in gaat en uit komt, met een wiskundige functie die je in het laatste schooljaar tegenkomt, de logaritme. Een universiteitsdeel geeft de formule; hier is de absorbantie gewoon wat het instrument aanwijst.

In het laboratorium — De spectrofotometer op nul zetten

De cuvet, het oplosmiddel en het instrument zelf nemen een beetje licht op. Vóór elke meting wordt een cuvet gevuld met het zuivere oplosmiddel, de blanco, in het instrument gezet, en dat wordt zo ingesteld dat het bij de gekozen golflengte A=0A = 0 aangeeft. Elke meting daarna is de absorbantie van de opgeloste stof alleen. Cuvetten pak je altijd vast aan hun matte zijden, en je veegt ze af: een vingerafdruk op een heldere zijde neemt ook licht op.

Een spectrofotometer met zijn vierkante cuvetten.
Een spectrofotometer met zijn vierkante cuvetten.

29.4 De wet van Lambert-Beer

Definitie 29.8 (Molaire absorptiecoëfficiënt)

De molaire absorptiecoëfficiënt ε\varepsilon van een opgeloste stof, bij een gegeven golflengte, geeft aan hoe sterk één mol ervan licht opneemt; hij hangt af van de stof, het oplosmiddel en de golflengte, en wordt uitgedrukt in L/(mol cm)\mathrm{L}/(\mathrm{mol}\,\mathrm{cm}).

Propositie 29.9 (Wet van Lambert-Beer)

Voor een verdunde oplossing van één enkele absorberende stof, met molaire concentratie cc, in een cuvet met dikte ℓ\ell, is de absorbantie bij een gegeven golflengte

A=ε ℓ c.A = \varepsilon\, \ell\, c .

De absorbantie is evenredig met de concentratie.

Bewijs. Hier aangenomen; ze wordt afgeleid in een universiteitsdeel. ∎

Opmerking 29.10 (Met een massaconcentratie)

Omdat c=Cm/Mc = C_m / M, kun je de wet ook schrijven als A=a ℓ CmA = a\, \ell\, C_m, met a=ε/Ma = \varepsilon / M in L/(g cm)\mathrm{L}/(\mathrm{g}\,\mathrm{cm}). De specificaties van voedingskleurstoffen geven aa: voor de blauwe kleurstof E133 bij 629 nm629\,\mathrm{nm} is a=164 L/(g cm)a = 164\,\mathrm{L}/(\mathrm{g}\,\mathrm{cm}), en met haar molaire massa van 792.9 g/mol792.9\,\mathrm{g}/\mathrm{mol} is ε=164×792.9=1.30×105 L/(mol cm)\varepsilon = 164 \times 792.9 = 1.30 \times 10^{5}\,\mathrm{L}/(\mathrm{mol}\,\mathrm{cm}). Een oplossing van maar 5.0 mg/L5.0\,\mathrm{mg}/\mathrm{L} ervan geeft in een cuvet van 1 cm1\,\mathrm{cm} al A=164×1×0.0050=0.82A = 164 \times 1 \times 0.0050 = 0.82.

Opmerking 29.11 (Alleen verdunde oplossingen)

De evenredigheid geldt alleen voor verdunde oplossingen, in de praktijk voor absorbanties onder ongeveer 1 tot 1.5 op een gewoon instrument. Een oplossing die te geconcentreerd is, wordt eerst met een bekende factor verdund en dan gemeten.

29.5 Een concentratie meten

Definitie 29.12 (IJklijn)

Een ijklijn is de grafiek van de absorbantie van een reeks standaardoplossingen van één stof, gemeten bij dezelfde golflengte in dezelfde cuvet, uitgezet tegen hun concentratie. Als de wet van Lambert-Beer geldt, is het een rechte lijn door de oorsprong.

Methode 29.13 (Een concentratie meten met een ijklijn)

  1. Neem het absorptiespectrum van de stof op en kies de golflengte λmax⁡\lambda_{\max}, waar de absorbantie het grootst is en het minst verandert bij een kleine fout in de golflengte.
  2. Zet het instrument op nul met de blanco.
  3. Maak standaardoplossingen door een stamoplossing te verdunnen en meet hun absorbanties.
  4. Zet AA uit tegen de concentratie en trek de rechte lijn door de oorsprong die het best bij de punten past.
  5. Meet de onbekende, zo nodig verdund zodat haar absorbantie tussen die van de standaarden ligt, en lees haar concentratie af op de lijn (of deel AA door de richtingscoëfficiënt); vermenigvuldig met de verdunningsfactor.
IJklijn van de blauwe kleurstof: vijf standaarden (punten) en de lijn door de oorsprong, met richtingscoëfficiënt 0.164\, L/ mg. Een onbekende met A = 0.590 heeft een concentratie van 0.590 / 0.164 = 3.6\, mg/ L.
IJklijn van de blauwe kleurstof: vijf standaarden (punten) en de lijn door de oorsprong, met richtingscoëfficiënt 0.164 L/mg0.164\,\mathrm{L}/\mathrm{mg}. Een onbekende met A=0.590A = 0.590 heeft een concentratie van 0.590/0.164=3.6 mg/L0.590 / 0.164 = 3.6\,\mathrm{mg}/\mathrm{L}.

Voorbeeld 29.14 (De vijf standaarden)

Een stamoplossing van de blauwe kleurstof met 100 mg/L100\,\mathrm{mg}/\mathrm{L} wordt verdund tot 100.0 mL100.0\,\mathrm{mL} van elke standaard: voor 2.0 mg/L2.0\,\mathrm{mg}/\mathrm{L} is de verdunningsfactor 50, dus wordt 2.0 mL2.0\,\mathrm{mL} stamoplossing aangevuld tot 100.0 mL100.0\,\mathrm{mL}. De vijf standaarden, van 1 tot 5 mg/L5\,\mathrm{mg}/\mathrm{L}, geven 0.168, 0.325, 0.494, 0.652 en 0.823: op een paar duizendsten na gelijk aan 0.164×C0.164 \times C, de lijn van de figuur.

29.6 Oefeningen

Oefening 29.1 ★

Een oplossing neemt vooral oranje licht op. Welke kleur heeft ze? En een oplossing die vooral violet licht opneemt?

Oplossing

Oplossing van Oefening 29.1.

Als ze oranje opneemt, ziet ze er blauw uit, de kleur tegenover oranje op de cirkel. Als ze violet opneemt, ziet ze er geel uit.

Oefening 29.2 ★

Geef met de kleurencirkel de kleur die een groene oplossing vooral opneemt, en het gebied van golflengten dat bij die kleur hoort.

Oplossing

Oplossing van Oefening 29.2.

Een groene oplossing neemt vooral rood licht op, de kleur tegenover groen op de cirkel: van ongeveer 620 nm620\,\mathrm{nm} tot 750 nm750\,\mathrm{nm}.

Oefening 29.3 ★

Lees op de absorptiespectra de golflengte λmax⁡\lambda_{\max} van elke kleurstof af, en de absorbantie daar.

Oplossing

Oplossing van Oefening 29.3.

Blauwe kleurstof: λmax⁡=629 nm\lambda_{\max} = 629\,\mathrm{nm}, A=0.82A = 0.82. Gele kleurstof: λmax⁡=427 nm\lambda_{\max} = 427\,\mathrm{nm}, A=0.795A = 0.795, ongeveer 0.80.

Oefening 29.4 ★

Een kleurstofoplossing met 2.0 mg/L2.0\,\mathrm{mg}/\mathrm{L} geeft A=0.30A = 0.30. Wat geeft een oplossing van dezelfde kleurstof met 6.0 mg/L6.0\,\mathrm{mg}/\mathrm{L} in dezelfde cuvet, bij dezelfde golflengte? En met 1.0 mg/L1.0\,\mathrm{mg}/\mathrm{L}?

Oplossing

Oplossing van Oefening 29.4.

AA is evenredig met de concentratie: drie keer zoveel geeft A=0.90A = 0.90; half zoveel geeft A=0.15A = 0.15.

Oefening 29.5 ★

Wat is de blanco van een spectrofotometer, en waarom zet je het instrument ermee op nul?

Oplossing

Oplossing van Oefening 29.5.

De blanco is een cuvet gevuld met het zuivere oplosmiddel. Door er A=0A = 0 mee in te stellen, haal je weg wat de cuvet, het oplosmiddel en het instrument opnemen, zodat de metingen daarna alleen van de opgeloste stof komen.

Oefening 29.6 ★★

Bepaal met de ijklijn van de blauwe kleurstof de concentratie van een oplossing die A=0.41A = 0.41 geeft.

Oplossing

Oplossing van Oefening 29.6.

C=0.41/0.164=2.5 mg/LC = 0.41 / 0.164 = 2.5\,\mathrm{mg}/\mathrm{L}.

Oefening 29.7 ★★

Waarom zet je de spectrofotometer voor de blauwe kleurstof op 629 nm629\,\mathrm{nm} en niet op 550 nm550\,\mathrm{nm}? Geef twee redenen.

Oplossing

Oplossing van Oefening 29.7.

Bij 629 nm629\,\mathrm{nm} is de absorbantie het grootst, dus is de meting het gevoeligst (kleine concentraties geven nog leesbare absorbanties); en bovenop de band is de kromme vlak, zodat een kleine fout in de golflengte de meting nauwelijks verandert. Bij 550 nm550\,\mathrm{nm} is de absorbantie klein en verandert ze snel met de golflengte.

Oefening 29.8 ★★

Een onverdunde drank geeft A=2.4A = 2.4 bij 629 nm629\,\mathrm{nm}, te hoog om te vertrouwen. Hij wordt vijf keer verdund en geeft dan A=0.48A = 0.48. Bepaal de concentratie blauwe kleurstof in de drank.

Oplossing

Oplossing van Oefening 29.8.

Verdund: C=0.48/0.164=2.9 mg/LC = 0.48 / 0.164 = 2.9\,\mathrm{mg}/\mathrm{L}; de drank: 5×2.9=15 mg/L5 \times 2.9 = 15\,\mathrm{mg}/\mathrm{L} (preciezer 14.614.6).

Oefening 29.9 ★★

Een oplossing van tartrazine met 15.0 mg/L15.0\,\mathrm{mg}/\mathrm{L} geeft A=0.795A = 0.795 bij 427 nm427\,\mathrm{nm} in een cuvet van 1.00 cm1.00\,\mathrm{cm}. Bereken haar absorptiviteit aa in L/(g cm)\mathrm{L}/(\mathrm{g}\,\mathrm{cm}), en daarna haar molaire absorptiecoëfficiënt (molaire massa 534.4 g/mol534.4\,\mathrm{g}/\mathrm{mol}).

Oplossing

Oplossing van Oefening 29.9.

a=A/(ℓ Cm)=0.795/(1.00×0.0150)=53.0 L/(g cm)a = A / (\ell\, C_m) = 0.795 / (1.00 \times 0.0150) = 53.0\,\mathrm{L}/(\mathrm{g}\,\mathrm{cm}); ε=a×M=53.0×534.4=2.83×104 L/(mol cm)\varepsilon = a \times M = 53.0 \times 534.4 = 2.83 \times 10^{4}\,\mathrm{L}/(\mathrm{mol}\,\mathrm{cm}).

Oefening 29.10 ★★

Kijk naar de spectra van de twee kleurstoffen. Boven welke golflengte neemt de gele kleurstof bijna niets op? Waarom kun je de blauwe kleurstof bij 629 nm629\,\mathrm{nm} meten, zelfs in een groene drank die ook de gele kleurstof bevat?

Oplossing

Oplossing van Oefening 29.10.

Boven ongeveer 520 nm520\,\mathrm{nm}. Bij 629 nm629\,\mathrm{nm} neemt de gele kleurstof helemaal niets op, dus komt de hele absorbantie daar van de blauwe kleurstof.

Oefening 29.11 ★★

Dezelfde oplossing wordt gemeten in een cuvet van 2.0 cm2.0\,\mathrm{cm} dik in plaats van 1.0 cm1.0\,\mathrm{cm}. Hoe verandert de absorbantie? Waarom?

Oplossing

Oplossing van Oefening 29.11.

Ze verdubbelt: A=εℓcA = \varepsilon \ell c is evenredig met ℓ\ell; het licht gaat door twee keer zoveel oplossing, dus langs twee keer zoveel absorberende moleculen.

Oefening 29.12 ★★★

Standaarden van de blauwe kleurstof met 5, 10, 20 en 40 mg/L40\,\mathrm{mg}/\mathrm{L} geven 0.82, 1.62, 2.30 en 2.70. Bereken voor elke standaard A/CA / C. Wat valt je op? Welke standaarden mag je voor een ijklijn gebruiken, en wat moet er gebeuren met een onbekende die 2.52.5 geeft?

Oplossing

Oplossing van Oefening 29.12.

A/CA/C: 0.1640.164, 0.1620.162, 0.1150.115, 0.06750.0675. De verhouding is alleen voor de eerste twee constant: boven ongeveer 10 mg/L10\,\mathrm{mg}/\mathrm{L} (absorbanties boven ongeveer 1.6) geldt de wet niet meer. Alleen de standaarden van 5 en 10 mg/L10\,\mathrm{mg}/\mathrm{L} (en lagere) mag je gebruiken; een onbekende die 2.5 geeft, moet verdund worden, bijvoorbeeld vijf keer, en opnieuw gemeten.

Oefening 29.13 ★★★

Een groene drank bevat de blauwe en de gele kleurstof. In een cuvet van 1.00 cm1.00\,\mathrm{cm} geeft hij A=0.574A = 0.574 bij 629 nm629\,\mathrm{nm} en A=0.53A = 0.53 bij 427 nm427\,\mathrm{nm}. Bij 427 nm427\,\mathrm{nm} neemt de blauwe kleurstof bijna niets op, en bij 629 nm629\,\mathrm{nm} neemt de gele kleurstof niets op. Bepaal de massaconcentraties van beide kleurstoffen (gebruik a=164 L/(g cm)a = 164\,\mathrm{L}/(\mathrm{g}\,\mathrm{cm}) en a=53.0 L/(g cm)a = 53.0\,\mathrm{L}/(\mathrm{g}\,\mathrm{cm})).

Oplossing

Oplossing van Oefening 29.13.

Blauwe kleurstof, uit 629 nm629\,\mathrm{nm} alleen: C=0.574/0.164=3.5 mg/LC = 0.574 / 0.164 = 3.5\,\mathrm{mg}/\mathrm{L}. Gele kleurstof, uit 427 nm427\,\mathrm{nm}: C=0.53/0.0530=10 mg/LC = 0.53 / 0.0530 = 10\,\mathrm{mg}/\mathrm{L}.

Oefening 29.14 ★★★

Een leerling vergeet de blanco en zet het instrument op nul met een lege cuvet. Elke meting is dan 0.0400.040 te hoog. De onbekende geeft 0.3680.368, en ze deelt door de richtingscoëfficiënt 0.1640.164 van de echte ijklijn. Welke concentratie vindt ze? Wat is de echte? Met welk percentage zit ze ernaast?

Oplossing

Oplossing van Oefening 29.14.

Ze vindt 0.368/0.164=2.24 mg/L0.368 / 0.164 = 2.24\,\mathrm{mg}/\mathrm{L}. De echte absorbantie is 0.368−0.040=0.3280.368 - 0.040 = 0.328, dus de echte concentratie is 0.328/0.164=2.00 mg/L0.328 / 0.164 = 2.00\,\mathrm{mg}/\mathrm{L}. Ze zit 12 %12\,\% te hoog.

Oefening 29.15 ★★★

De aanvaardbare dagelijkse inname van tartrazine is 10 mg10\,\mathrm{mg} per kilogram lichaamsmassa. Een drank bevat er 20 mg/L20\,\mathrm{mg}/\mathrm{L} van. Welk volume van de drank zou een volwassene van 60 kg60\,\mathrm{kg} op één dag tot deze inname brengen? Is dat een realistisch risico?

Oplossing

Oplossing van Oefening 29.15.

10×60=600 mg10 \times 60 = 600\,\mathrm{mg} per dag, in 600/20=30 L600 / 20 = 30\,\mathrm{L} drank. Niemand drinkt dertig liter per dag: de drank alleen is geen realistisch risico, al kan de kleurstof ook uit ander voedsel komen.

29.7 Probleem: Het blauw van een sportdrank

Probleem 29.1

Weekendprobleem — hoeveel flessen blauwe sportdrank zou een kind moeten drinken om de veilige daggrens van de kleurstof te bereiken?

Een voedingslaboratorium controleert de blauwe kleurstof E133 van een sportdrank die in flessen van 500 mL500\,\mathrm{mL} verkocht wordt. De specificaties van de kleurstof geven haar molaire massa, 792.9 g/mol792.9\,\mathrm{g}/\mathrm{mol}, en haar aanvaardbare dagelijkse inname: 6 mg6\,\mathrm{mg} per kilogram lichaamsmassa per dag, een hoeveelheid die je een leven lang elke dag kunt binnenkrijgen zonder noemenswaardig risico.

Deel I — Kleur en spectrum.

  1. De drank ziet er blauw uit. Welke kleur licht neemt hij volgens de kleurencirkel het meest op?
  2. Lees de golflengte λmax⁡\lambda_{\max} van de kleurstof af op haar spectrum.
  3. Waarom is de absorbantie van de kleurstof bij 450 nm450\,\mathrm{nm} bijna nul? Past dat bij haar kleur?
  4. Bij welke golflengte moeten de metingen gedaan worden?

Deel II — De ijklijn.

  1. Er wordt 50.0 mg50.0\,\mathrm{mg} zuivere kleurstof opgelost tot 500.0 mL500.0\,\mathrm{mL} stamoplossing. Bereken de massaconcentratie in mg/L\mathrm{mg}/\mathrm{L}.
  2. Er worden standaarden van 1.0, 2.0, 3.0, 4.0 en 5.0 mg/L5.0\,\mathrm{mg}/\mathrm{L} gemaakt, elk 100.0 mL100.0\,\mathrm{mL}. Hoeveel stamoplossing is er nodig voor de standaard van 3.0 mg/L3.0\,\mathrm{mg}/\mathrm{L}? Met welk glaswerk?
  3. De standaarden geven 0.168, 0.325, 0.494, 0.652 en 0.823. Bereken voor elke standaard A/CA / C, en laat zien dat de punten dicht bij een lijn door de oorsprong liggen met een richtingscoëfficiënt van ongeveer 0.164 L/mg0.164\,\mathrm{L}/\mathrm{mg}.
  4. Waarom moet de lijn door de oorsprong gaan?
  5. Leid daaruit de absorptiviteit aa van de kleurstof af in L/(g cm)\mathrm{L}/(\mathrm{g}\,\mathrm{cm}) (cuvet van 1.00 cm1.00\,\mathrm{cm}), en daarna haar molaire absorptiecoëfficiënt.

Deel III — De drank.

  1. Er wordt 25.0 mL25.0\,\mathrm{mL} drank met water aangevuld tot 50.0 mL50.0\,\mathrm{mL}. Wat is de verdunningsfactor?
  2. De verdunde drank geeft A=0.590A = 0.590. Bepaal de concentratie kleurstof.
  3. Leid daaruit de concentratie kleurstof in de drank zelf af.
  4. Wat zou de onverdunde drank aangeven? Waarom werd hij verdund?
  5. Bereken de massa kleurstof in één fles.
  6. Bereken de hoeveelheid kleurstof, in mol, in één fles.

Deel IV — De aanvaardbare dagelijkse inname.

  1. Hoeveel van de kleurstof mag een kind van 30 kg30\,\mathrm{kg} per dag binnenkrijgen?
  2. Hoeveel flessen zou het kind op één dag moeten drinken om die grens te bereiken?
  3. Welk volume drank is dat? Geef commentaar.
  4. Dezelfde vraag voor een volwassene van 70 kg70\,\mathrm{kg}.
  5. Geef het eindantwoord: hoeveel flessen van 500 mL500\,\mathrm{mL} zou een kind van 30 kg30\,\mathrm{kg} op één dag moeten drinken om de aanvaardbare dagelijkse inname van de kleurstof te bereiken?
Oplossing

Oplossing van Probleem 29.1.

1. Oranjerood, de kleur tegenover blauw op de cirkel.

2. λmax⁡=629 nm\lambda_{\max} = 629\,\mathrm{nm}.

3. Bij 450 nm450\,\mathrm{nm} is het licht blauw: de kleurstof laat het door, en juist daarom ziet de drank er blauw uit.

4. Bij 629 nm629\,\mathrm{nm}.

5. 50.0 mg/0.5000 L=100 mg/L50.0\,\mathrm{mg} / 0.5000\,\mathrm{L} = 100\,\mathrm{mg}/\mathrm{L}.

6. Verdunningsfactor 100/3.0=33.3100 / 3.0 = 33.3, dus V0=100.0/33.3=3.00 mLV_0 = 100.0 / 33.3 = 3.00\,\mathrm{mL}: een maatpipet (of een buret) en een maatkolf van 100.0 mL100.0\,\mathrm{mL}.

7. A/CA/C = 0.168, 0.163, 0.165, 0.163, 0.165: allemaal dicht bij 0.164, dus A≈0.164 CA \approx 0.164\, C, een lijn door de oorsprong.

8. Een oplossing zonder kleurstof (C=0C = 0) is de blanco, die op A=0A = 0 is ingesteld.

9. a=0.164 L/mga = 0.164\,\mathrm{L}/\mathrm{mg} per centimeter, dat is 164 L/(g cm)164\,\mathrm{L}/(\mathrm{g}\,\mathrm{cm}); ε=164×792.9=1.30×105 L/(mol cm)\varepsilon = 164 \times 792.9 = 1.30 \times 10^{5}\,\mathrm{L}/(\mathrm{mol}\,\mathrm{cm}).

10. F=50.0/25.0=2F = 50.0 / 25.0 = 2.

11. C=0.590/0.164=3.60 mg/LC = 0.590 / 0.164 = 3.60\,\mathrm{mg}/\mathrm{L}.

12. 2×3.60=7.20 mg/L2 \times 3.60 = 7.20\,\mathrm{mg}/\mathrm{L}.

13. Ongeveer 2×0.590=1.182 \times 0.590 = 1.18, boven de hoogste standaard (0.823): de meting zou buiten het geijkte gebied liggen, waar de wet niet meer hoeft te gelden. Door te verdunnen komt ze tussen de standaarden.

14. 7.20 mg/L×0.500 L=3.60 mg7.20\,\mathrm{mg}/\mathrm{L} \times 0.500\,\mathrm{L} = 3.60\,\mathrm{mg}.

15. n=3.60×10−3/792.9=4.54×10−6 moln = 3.60 \times 10^{-3} / 792.9 = 4.54 \times 10^{-6}\,\mathrm{mol}.

16. 6×30=180 mg6 \times 30 = 180\,\mathrm{mg} per dag.

17. 180/3.60=50180 / 3.60 = 50 flessen.

18. 50×0.500=25 L50 \times 0.500 = 25\,\mathrm{L} op één dag: onmogelijk om te drinken. De kleurstof van deze drank alleen kan een kind niet in de buurt van de grens brengen, al tellen de kleurstoffen uit verschillende voedingsmiddelen op.

19. 6×70=420 mg6 \times 70 = 420\,\mathrm{mg}, dat is 420/3.60≈117420 / 3.60 \approx 117 flessen.

20. Ongeveer 50 flessen van 500 mL500\,\mathrm{mL}, 25 L25\,\mathrm{L} drank, op één dag.

Begrippen gedefinieerd in dit hoofdstuk

Bekijk alle 852 begrippen in de begrippenlijst