La spektroskopi Det er en teknik, der bruges i forskellige grene af videnskaben til at studere samspillet mellem elektromagnetisk stråling og stof. Den er baseret på en detaljeret analyse af lys eller andre former for elektromagnetisk stråling, opdeling af dem i deres individuelle komponenter og undersøgelse af hver enkelts specifikke karakteristika.
I denne artikel vil vi fortælle dig, hvad spektroskopi er, dens karakteristika og vigtighed.
Hvad er spektroskopi
Enkelt sagt, vi kan forstå lys som en kombination af forskellige farver eller bølgelængder. Spektroskopi giver os mulighed for at bryde lys ind i dets spektrum, som spænder fra kortere bølgelængder, såsom røntgenstråler og gammastråler, til længere bølgelængder, såsom mikrobølger og radiobølger. Hver af disse områder af det elektromagnetiske spektrum har forskellige egenskaber og adfærd.
Spektroskopi bruges i mange videnskabelige discipliner, såsom fysik, kemi, astronomi og biologi, blandt andre. Det giver afgørende information om stoffets sammensætning, struktur og egenskaber. Ved at studere spektret af stråling, der udsendes, absorberes eller spredes af et stof, kan vi få information om de atomer, molekyler eller partikler, der udgør dette stof.
Der er forskellige teknikker til spektroskopi, som hver især bruges til at analysere forskellige typer elektromagnetisk stråling og opnå forskellige mål. Nogle almindelige teknikker omfatter absorptionsspektroskopi, emissionsspektroskopi, fluorescensspektroskopi og nuklear magnetisk resonansspektroskopi, for at nævne nogle få.
typer af spektroskopi
Spektroskopi bruges til at forstå kemikaliers egenskaber ved at analysere mængden af lys, de absorberer. Det her hjælper os med at bestemme, hvad sammensætningen af stoffet er. Vi har flere typer spektroskopi, alt efter hvad vi bruger det til. Disse er de mest kendte:
- massespektroskopi
- Atomabsorptionsspektroskopi.
- Raman spektroskopi
- infrarød spektroskopi
Massespektrometri (eller atommassespektrometri) er en metode, der bruges til at bestemme atommassen af atomer eller molekyler i en prøve ved at ionisere kemikalier og klassificere ionerne baseret på deres forhold, masse eller ladning.
De fleste massespektrometre bruger en teknik, der kaldes elektronpåvirkningsionisering. Denne teknik bruger en elektronstråle til at fjerne en elektron (eller elektroner) fra et molekyle, der danner en radikal kation. Sådanne radikale kationer er også kendt som moderioner eller molekylære ioner.
En graf der viser intensiteten af detektorsignalet i forhold til ionernes atommasse kaldes massespektret. Isotoper er atomer af det samme grundstof, der har det samme antal protoner (atomnummer), men forskellige massetal (forskelligt antal neutroner).
atomabsorptionsspektroskopi
Atomabsorptionsspektroskopi er processen med at analysere det synlige eller ultraviolette spektrum for kvantitativt at bestemme det kemiske lys, der udsendes af gasformige atomer. Dette er den proces, der bruges i kemi til at bestemme koncentrationen af en analyt, som er et specifikt element i en prøve.
Lad os nu se, hvordan atomabsorptionsspektroskopi virker. Teknikken er baseret på Beer-Lambert-loven, som relaterer et grundstofs absorption af lys og relaterer det til et bestemt grundstofs egenskaber. Elektroner kan flytte til højere energiniveauer, fordi de absorberer energi. Dette svarer igen til lys med specifikke bølgelængder, takket være hvilket vi kan vide, hvilke elementer der er i prøven, da hver bølgelængde svarer til et specifikt element.
Raman spektroskopi
Raman-spektroskopi er en teknik, der bruges til at analysere samspillet mellem lys og stof. Denne teknik er baseret på Raman-effekten, opdaget af den indiske videnskabsmand CV Raman i 1928, som involverer ændringen i lysets energi, når det interagerer med en prøve.
Når lyset falder på en prøve, spredes noget af lyset, og dets energi ændres. Denne ændring i energi skyldes interaktionen mellem lysfotoner og prøvens molekyler. Nogle fotoner får energi, mens andre mister den. Denne spredning af lys kaldes Raman-spredning, og det spredte lys er kendt som Raman-lys.
Raman-spektroskopi udnytter dette fænomen til at opnå information om en prøves sammensætning og molekylære struktur. Spredt Raman-lys har en lidt anden bølgelængde end indfaldende lys., og denne forskel er kendt som Raman-skiftet. Raman-skiftet giver information om de molekylære vibrationer og rotationsmåder af molekylerne i prøven.
Til at udføre det bruges et instrument kaldet et Raman-spektrometer. Dette instrument består af en kraftig laser, der udsender monokromatisk lys, som er rettet mod prøven. Når lyset fra laseren interagerer med molekylerne i prøven, sker der Raman-spredning. Det spredte Raman-lys opsamles og rettes mod en detektor, som registrerer lysets intensitet som funktion af dets bølgelængde.
infrarød spektroskopi
Infrarød spektroskopi er en analytisk teknik, der bruges til at identificere funktionelle grupper i organiske molekyler. Der er to typer spektrometre, der bruges i infrarød spektroskopi: dispersive infrarøde strålingsspektrometre og Fourier transform infrarøde strålingsspektrometre.
Under den infrarøde spektroskopiproces udføres følgende trin:
- En stråle af stråling passerer gennem prøven.
- En prøve i et spektrometer absorberer infrarød stråling.
- Når absorptionen er detekteret og analyseret, bliver absorptionsspektret udskrevet eller vist på en computer.
Alle organiske forbindelser absorberer infrarød stråling ved forskellige bølgelængder gennem bindinger mellem molekyler. Når atomer parrer sig, vibrerer de konstant. Når organiske molekyler absorberer infrarød stråling, bindingerne mellem de forskellige atomer vibrerer mere. På grund af dette vibrerer de kovalente bindinger i molekylerne også og tvinges til at strække, bøje eller vride sig. Alle molekyler vibrerer med en bestemt frekvens. Hver binding i et molekyle har en unik naturlig vibrationsfrekvens.
Jeg håber, at du med denne information kan lære mere om spektroskopi og dens karakteristika.