La спектроскопія Це метод, який використовується в різних галузях науки для вивчення взаємодії між електромагнітним випромінюванням і речовиною. Він базується на детальному аналізі світла чи інших форм електромагнітного випромінювання, розбиваючи їх на окремі компоненти та досліджуючи специфічні характеристики кожного з них.
У цій статті ми розповімо вам, що таке спектроскопія, її характеристики та значення.
Що таке спектроскопія
Простіше кажучи, ми можемо розуміти світло як комбінацію різних кольорів або довжин хвиль. Спектроскопія дозволяє нам розділити світло на його спектр, який варіюється від коротших хвиль, таких як рентгенівські та гамма-промені, до більш довгих хвиль, таких як мікрохвилі та радіохвилі. Кожна з цих областей електромагнітного спектру має різні властивості та поведінку.
Спектроскопія використовується в багатьох наукових дисциплінах, зокрема у фізиці, хімії, астрономії та біології. Він надає важливу інформацію про склад, структуру та властивості речовини. Вивчаючи спектр випромінювання, яке випромінює, поглинає або розсіює речовина, ми можемо отримати інформацію про атоми, молекули чи частинки, що утворюють цю речовину.
Існують різні методики спектроскопії, кожен з яких використовується для аналізу різних типів електромагнітного випромінювання та досягнення різних цілей. Деякі поширені методи включають абсорбційну спектроскопію, емісійну спектроскопію, флуоресцентну спектроскопію та спектроскопію ядерного магнітного резонансу, щоб назвати декілька.
види спектроскопії
Спектроскопія використовується для розуміння властивостей хімічних речовин шляхом аналізу кількості світла, яке вони поглинають. Це допомагає визначити склад речовини. У нас є кілька типів спектроскопії, залежно від того, для чого ми її використовуємо. Ось найвідоміші:
- мас-спектроскопія
- Атомно-абсорбційна спектроскопія.
- Раманівська спектроскопія
- інфрачервона спектроскопія
Мас-спектрометрія (або атомна мас-спектрометрія) — це метод, який використовується для визначення атомної маси атомів або молекул у зразку шляхом іонізації хімічних речовин і класифікації іонів на основі їх співвідношення, маси або заряду.
У більшості мас-спектрометрів використовується метод іонізації електронним ударом. Ця техніка використовує електронний промінь для видалення електрона (або електронів) із молекули, утворюючи катіон-радикал. Такі катіони-радикали також відомі як вихідні іони або молекулярні іони.
Графік, що показує Залежність інтенсивності сигналу детектора від атомної маси іонів називається мас-спектром. Ізотопи — це атоми одного елемента, які мають однакову кількість протонів (атомний номер), але різні масові числа (різну кількість нейтронів).
атомно-абсорбційна спектроскопія
Атомно-абсорбційна спектроскопія — це процес аналізу видимого або ультрафіолетового спектру для кількісного визначення хімічного світла, випромінюваного газоподібними атомами. Це процес, який використовується в хімії для визначення концентрації аналіту, який є певним елементом у зразку.
Тепер давайте подивимося, як працює атомно-абсорбційна спектроскопія. Техніка заснована на законі Бір-Ламберта, який пов’язує поглинання світла елементом і пов’язує його з властивостями певного елемента. Електрони можуть переходити на вищі енергетичні рівні, оскільки вони поглинають енергію. Це, у свою чергу, відповідає світлу з певною довжиною хвилі, завдяки чому ми можемо знати, які елементи є у зразку, оскільки кожна довжина хвилі відповідає певному елементу.
Раманівська спектроскопія
Раманівська спектроскопія — це техніка, яка використовується для аналізу взаємодії між світлом і речовиною. Цей метод заснований на ефекті Рамана, відкритому індійським вченим К. В. Раманом у 1928 році. яка передбачає зміну енергії світла під час його взаємодії зі зразком.
Коли світло падає на зразок, частина світла розсіюється, і його енергія змінюється. Ця зміна енергії відбувається внаслідок взаємодії фотонів світла з молекулами зразка. Деякі фотони отримують енергію, а інші втрачають її. Це розсіювання світла називається комбінаційним розсіюванням, а розсіяне світло — комбінаційним світлом.
Раманівська спектроскопія використовує це явище для отримання інформації про склад і молекулярну структуру зразка. Довжина хвилі розсіяного комбінаційного світла дещо відрізняється від падаючого., і ця різниця відома як раманівський зсув. Раманівський зсув надає інформацію про молекулярні коливання та режими обертання молекул у зразку.
Для цього використовується прилад під назвою спектрометр Рамана. Цей інструмент складається з високопотужного лазера, який випромінює монохроматичне світло, спрямоване на зразок. Коли світло від лазера взаємодіє з молекулами зразка, відбувається комбінаційне розсіювання. Розсіяне комбінаційне світло збирається та направляється на детектор, який реєструє інтенсивність світла як функцію його довжини хвилі.
інфрачервона спектроскопія
Інфрачервона спектроскопія — це аналітичний метод, який використовується для визначення функціональних груп в органічних молекулах. В інфрачервоній спектроскопії використовуються два типи спектрометрів: дисперсійні спектрометри інфрачервоного випромінювання та спектрометри інфрачервоного випромінювання з перетворенням Фур'є.
У процесі інфрачервоної спектроскопії виконуються наступні етапи:
- Через зразок проходить пучок випромінювання.
- Зразок у спектрометрі поглинає інфрачервоне випромінювання.
- Після виявлення та аналізу поглинання спектр поглинання роздруковується або відображається на комп’ютері.
Усі органічні сполуки поглинають інфрачервоне випромінювання на різних довжинах хвиль через зв’язки між молекулами. Коли атоми об’єднуються в пари, вони постійно вібрують. Коли органічні молекули поглинають інфрачервоне випромінювання, зв’язки між різними атомами вібрують більше. Через це ковалентні зв’язки в молекулах також вібрують і змушені розтягуватися, згинатися або скручуватися. Усі молекули коливаються з певною частотою. Кожен зв’язок у молекулі має унікальну власну частоту вібрації.
Я сподіваюся, що з цією інформацією ви зможете дізнатися більше про спектроскопію та її характеристики.