La φασματοσκοπία Είναι μια τεχνική που χρησιμοποιείται σε διάφορους κλάδους της επιστήμης για τη μελέτη της αλληλεπίδρασης μεταξύ ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας και ύλης. Βασίζεται στη λεπτομερή ανάλυση του φωτός ή άλλων μορφών ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας, διασπώντας τα στα επιμέρους συστατικά τους και εξετάζοντας τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά του καθενός.
Σε αυτό το άρθρο θα σας πούμε τι είναι η φασματοσκοπία, τα χαρακτηριστικά και τη σημασία της.
Τι είναι η φασματοσκοπία
Με απλά λόγια, μπορούμε να κατανοήσουμε το φως ως συνδυασμό διαφορετικών χρωμάτων ή μηκών κύματος. Η φασματοσκοπία μας επιτρέπει να σπάσουμε το φως στο φάσμα του, το οποίο κυμαίνεται από μικρότερα μήκη κύματος, όπως ακτίνες Χ και ακτίνες γάμμα, έως μεγαλύτερα μήκη κύματος, όπως μικροκύματα και ραδιοκύματα. Κάθε μία από αυτές τις περιοχές του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος έχει ξεχωριστές ιδιότητες και συμπεριφορές.
Η φασματοσκοπία χρησιμοποιείται σε πολλούς επιστημονικούς κλάδους, όπως η φυσική, η χημεία, η αστρονομία και η βιολογία, μεταξύ άλλων. Παρέχει σημαντικές πληροφορίες για τη σύνθεση, τη δομή και τις ιδιότητες της ύλης. Μελετώντας το φάσμα της ακτινοβολίας που εκπέμπεται, απορροφάται ή σκεδάζεται από μια ουσία, μπορούμε να λάβουμε πληροφορίες για τα άτομα, τα μόρια ή τα σωματίδια που συνθέτουν αυτήν την ουσία.
Υπάρχουν διάφορες τεχνικές φασματοσκοπίας, καθένα από τα οποία χρησιμοποιείται για την ανάλυση διαφορετικών τύπων ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας και την επίτευξη διαφορετικών στόχων. Μερικές κοινές τεχνικές περιλαμβάνουν τη φασματοσκοπία απορρόφησης, τη φασματοσκοπία εκπομπής, τη φασματοσκοπία φθορισμού και τη φασματοσκοπία πυρηνικού μαγνητικού συντονισμού, για να αναφέρουμε μερικές.
τύπους φασματοσκοπίας
Η φασματοσκοπία χρησιμοποιείται για την κατανόηση των ιδιοτήτων των χημικών ουσιών αναλύοντας την ποσότητα φωτός που απορροφούν. Αυτό μας βοηθά να προσδιορίσουμε ποια είναι η σύσταση της ουσίας. Έχουμε διάφορους τύπους φασματοσκοπίας, ανάλογα με το σε τι το χρησιμοποιούμε. Αυτά είναι τα πιο γνωστά:
- φασματοσκοπία μάζας
- Φασματοσκοπία ατομικής απορρόφησης.
- Φασματοσκοπία Raman
- υπέρυθρη φασματοσκοπία
Η φασματομετρία μάζας (ή φασματομετρία ατομικής μάζας) είναι μια μέθοδος που χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό της ατομικής μάζας ατόμων ή μορίων σε ένα δείγμα με ιονισμό χημικών ουσιών και ταξινόμηση των ιόντων με βάση την αναλογία, τη μάζα ή το φορτίο τους.
Τα περισσότερα φασματόμετρα μάζας χρησιμοποιούν μια τεχνική που ονομάζεται ιονισμός κρούσης ηλεκτρονίων. Αυτή η τεχνική χρησιμοποιεί μια δέσμη ηλεκτρονίων για να αφαιρέσει ένα ηλεκτρόνιο (ή ηλεκτρόνια) από ένα μόριο, σχηματίζοντας ένα ριζικό κατιόν. Τέτοια κατιόντα ριζών είναι επίσης γνωστά ως μητρικά ιόντα ή μοριακά ιόντα.
Ένα γράφημα που δείχνει Η ένταση του σήματος του ανιχνευτή σε σχέση με την ατομική μάζα των ιόντων ονομάζεται φάσμα μάζας. Τα ισότοπα είναι άτομα του ίδιου στοιχείου που έχουν τον ίδιο αριθμό πρωτονίων (ατομικός αριθμός) αλλά διαφορετικούς αριθμούς μάζας (διαφορετικό αριθμό νετρονίων).
φασματοσκοπία ατομικής απορρόφησης
Η φασματοσκοπία ατομικής απορρόφησης είναι η διαδικασία ανάλυσης του ορατού ή υπεριώδους φάσματος για τον ποσοτικό προσδιορισμό του χημικού φωτός που εκπέμπεται από τα αέρια άτομα. Αυτή είναι η διαδικασία που χρησιμοποιείται στη χημεία για τον προσδιορισμό της συγκέντρωσης μιας αναλυόμενης ουσίας, η οποία είναι ένα συγκεκριμένο στοιχείο σε ένα δείγμα.
Τώρα ας δούμε πώς λειτουργεί η φασματοσκοπία ατομικής απορρόφησης. Η τεχνική βασίζεται στο νόμο Beer-Lambert, που συσχετίζει την απορρόφηση φωτός από ένα στοιχείο και το συσχετίζει με τις ιδιότητες ενός συγκεκριμένου στοιχείου. Τα ηλεκτρόνια μπορούν να κινηθούν σε υψηλότερα επίπεδα ενέργειας επειδή απορροφούν ενέργεια. Αυτό, με τη σειρά του, αντιστοιχεί σε φως με συγκεκριμένα μήκη κύματος, χάρη στο οποίο μπορούμε να γνωρίζουμε ποια στοιχεία υπάρχουν στο δείγμα, αφού κάθε μήκος κύματος αντιστοιχεί σε ένα συγκεκριμένο στοιχείο.
Φασματοσκοπία Raman
Η φασματοσκοπία Raman είναι μια τεχνική που χρησιμοποιείται για την ανάλυση της αλληλεπίδρασης μεταξύ φωτός και ύλης. Αυτή η τεχνική βασίζεται στο φαινόμενο Raman, που ανακαλύφθηκε από τον Ινδό επιστήμονα CV Raman το 1928. που περιλαμβάνει την αλλαγή της ενέργειας του φωτός όταν αλληλεπιδρά με ένα δείγμα.
Όταν το φως πέφτει σε ένα δείγμα, μέρος του φωτός διασκορπίζεται και η ενέργειά του αλλάζει. Αυτή η αλλαγή στην ενέργεια οφείλεται στην αλληλεπίδραση των φωτονίων του φωτός με τα μόρια του δείγματος. Μερικά φωτόνια αποκτούν ενέργεια, ενώ άλλα τη χάνουν. Αυτή η σκέδαση του φωτός ονομάζεται σκέδαση Raman, και το σκεδαζόμενο φως είναι γνωστό ως φως Raman.
Η φασματοσκοπία Raman εκμεταλλεύεται αυτό το φαινόμενο για να λάβει πληροφορίες σχετικά με τη σύνθεση και τη μοριακή δομή ενός δείγματος. Το διάσπαρτο φως Raman έχει ελαφρώς διαφορετικό μήκος κύματος από το προσπίπτον φως., και αυτή η διαφορά είναι γνωστή ως μετατόπιση Raman. Η μετατόπιση Raman παρέχει πληροφορίες σχετικά με τις μοριακές δονήσεις και τους τρόπους περιστροφής των μορίων στο δείγμα.
Για τη διεξαγωγή του, χρησιμοποιείται ένα όργανο που ονομάζεται φασματόμετρο Raman. Αυτό το όργανο αποτελείται από ένα λέιζερ υψηλής ισχύος που εκπέμπει μονοχρωματικό φως, το οποίο κατευθύνεται προς το δείγμα. Όταν το φως από το λέιζερ αλληλεπιδρά με τα μόρια του δείγματος, εμφανίζεται σκέδαση Raman. Το διάσπαρτο φως Raman συλλέγεται και κατευθύνεται προς έναν ανιχνευτή, ο οποίος καταγράφει την ένταση του φωτός σε συνάρτηση με το μήκος κύματός του.
υπέρυθρη φασματοσκοπία
Η υπέρυθρη φασματοσκοπία είναι μια αναλυτική τεχνική που χρησιμοποιείται για τον εντοπισμό λειτουργικών ομάδων σε οργανικά μόρια. Υπάρχουν δύο τύποι φασματόμετρων που χρησιμοποιούνται στην υπέρυθρη φασματοσκοπία: φασματόμετρα διασποράς υπέρυθρης ακτινοβολίας και φασματόμετρα υπέρυθρης ακτινοβολίας μετασχηματισμού Fourier.
Κατά τη διαδικασία της υπέρυθρης φασματοσκοπίας εκτελούνται τα ακόλουθα βήματα:
- Μια δέσμη ακτινοβολίας περνά μέσα από το δείγμα.
- Ένα δείγμα σε ένα φασματόμετρο απορροφά την υπέρυθρη ακτινοβολία.
- Μόλις εντοπιστεί και αναλυθεί η απορρόφηση, το φάσμα απορρόφησης εκτυπώνεται ή εμφανίζεται σε υπολογιστή.
Όλες οι οργανικές ενώσεις απορροφούν την υπέρυθρη ακτινοβολία σε διαφορετικά μήκη κύματος μέσω των δεσμών μεταξύ των μορίων. Όταν τα άτομα ζευγαρώνουν, δονούνται συνεχώς. Όταν τα οργανικά μόρια απορροφούν την υπέρυθρη ακτινοβολία, οι δεσμοί μεταξύ των διαφορετικών ατόμων δονούνται περισσότερο. Εξαιτίας αυτού, οι ομοιοπολικοί δεσμοί στα μόρια δονούνται επίσης και αναγκάζονται να τεντωθούν, να λυγίσουν ή να συστραφούν. Όλα τα μόρια δονούνται σε μια συγκεκριμένη συχνότητα. Κάθε δεσμός μέσα σε ένα μόριο έχει μια μοναδική φυσική συχνότητα δόνησης.
Ελπίζω ότι με αυτές τις πληροφορίες μπορείτε να μάθετε περισσότερα για τη φασματοσκοπία και τα χαρακτηριστικά της.