Spectroscopie Introducere

Spectroscopia este o tehnică care folosește interacțiunea de energie cu un eșantion pentru a realiza o analiză.

Ce este un spectru?

Datele obținute din spectroscopie se numesc spectru. Un spectru este o diagramă a intensității energiei detectate față de lungimea de undă (sau de masă sau moment sau frecvență etc.) a energiei.

Ce informații se obțin?

Un spectru poate fi utilizat pentru a obține informații despre nivelurile de energie atomică și moleculară, geometriile moleculare, legăturile chimice, interacțiunile moleculelor și procesele conexe. Adesea, spectrele sunt utilizate pentru a identifica componentele unui eșantion (analiză calitativă). Spectre pot fi, de asemenea, utilizate pentru a măsura cantitatea de material dintr-un eșantion (analiză cantitativă).

Ce instrumente sunt necesare?

Mai multe instrumente sunt utilizate pentru a efectua analiza spectroscopică. În termeni cei mai simpli, spectroscopia necesită o sursă de energie (de obicei un laser, dar aceasta ar putea fi o sursă ionică sau o sursă de radiație) și un dispozitiv pentru măsurarea schimbării sursei de energie după ce a interacționat cu proba (adesea un spectrofotometru sau un interferometru).

Care sunt unele tipuri de spectroscopie?

Există la fel de multe tipuri diferite de spectroscopie pe cât există surse de energie! Aici sunt cateva exemple:

Spectroscopie astronomică

Energia provenită din obiecte cerești este utilizată pentru a analiza compoziția chimică, densitatea, presiunea, temperatura, câmpurile magnetice, viteza și alte caracteristici. Există multe tipuri de energie (spectroscopii) care pot fi utilizate în spectroscopie astronomică.

Spectroscopia de absorbție atomică

Energia absorbită de eșantion este utilizată pentru a evalua caracteristicile acestuia. Uneori, energia absorbită determină eliberarea luminii din eșantion, care poate fi măsurată printr-o tehnică precum spectroscopia fluorescentă.

Spectroscopie reflectantă totală atenuată

Acesta este studiul substanțelor din filme subțiri sau pe suprafețe. Eșantionul este pătruns de un fascicul de energie de una sau de mai multe ori, iar energia reflectată este analizată. Spectroscopia reflexiei totale atenuate și tehnica aferentă numită spectroscopie multiplă reflexie internă sunt utilizate pentru a analiza acoperirile și lichidele opace.

Spectroscopia paramagnetică electronică

Aceasta este o tehnică cu microunde bazată pe împărțirea câmpurilor de energie electronică într-un câmp magnetic. Este utilizat pentru a determina structurile probelor care conțin electroni neperecheți.

Spectroscopia electronică

Există mai multe tipuri de spectroscopie electronică, toate asociate cu măsurarea modificărilor nivelurilor de energie electronică.

Spectroscopia de transformare Fourier

Aceasta este o familie de tehnici spectroscopice în care eșantionul este iradiat de toate lungimile de undă relevante simultan pentru o perioadă scurtă de timp. Spectrul de absorbție este obținut prin aplicarea unei analize matematice pe modelul energetic rezultat.

Spectroscopia cu raze gamma

Radiația gamă este sursa de energie în acest tip de spectroscopie, care include analiza de activare și spectroscopie Mossbauer.

Spectroscopie cu infraroșu

Spectrul de absorbție în infraroșu al unei substanțe este uneori numit amprenta moleculară a acesteia. Deși frecvent utilizat pentru identificarea materialelor, spectroscopia în infraroșu poate fi de asemenea folosită pentru a cuantifica numărul de molecule absorbante.

Spectroscopia cu laser

Spectroscopia de absorbție, spectroscopia de fluorescență, spectroscopia Raman și spectroscopia Raman îmbunătățită la suprafață folosesc frecvent lumina laser ca sursă de energie. Spectroscopiile cu laser oferă informații despre interacțiunea luminii coerente cu materia. Spectroscopia cu laser are în general rezoluție și sensibilitate ridicată.

Spectrometrie de masa

O sursă de spectrometru de masă produce ioni. Informații despre un eșantion pot fi obținute analizând dispersia ionilor atunci când interacționează cu eșantionul, utilizând în general raportul masă-încărcare.

Spectroscopia multiplexată sau modulată cu frecvență

În acest tip de spectroscopie, fiecare lungime de undă optică care este înregistrată este codificată cu o frecvență audio care conține informațiile originale despre lungimea de undă. Un analizor de lungime de undă poate reconstrui apoi spectrul original.

Spectroscopie Raman

Împrastierea Raman a luminii prin molecule poate fi utilizată pentru a furniza informații despre compoziția chimică a probei și structura moleculară.

Spectroscopia cu raze X

Această tehnică implică excitarea electronilor interiori ai atomilor, care pot fi văzuți ca absorbție de raze X. Un spectru de emisie de fluorescență cu raze X poate fi produs atunci când un electron cade dintr-o stare de energie mai mare în postul vacant creat de energia absorbită.