La spettroscopia È una tecnica utilizzata in vari rami della scienza per studiare l'interazione tra radiazione elettromagnetica e materia. Si basa sull'analisi dettagliata della luce o di altre forme di radiazione elettromagnetica, scomponendole nelle loro singole componenti ed esaminando le caratteristiche specifiche di ognuna.
In questo articolo vi raccontiamo cos'è la spettroscopia, le sue caratteristiche e la sua importanza.
Cos'è la spettroscopia
In parole povere, possiamo intendere la luce come una combinazione di diversi colori o lunghezze d'onda. La spettroscopia ci consente di suddividere la luce nel suo spettro, che va da lunghezze d'onda più corte, come i raggi X e i raggi gamma, a lunghezze d'onda più lunghe, come le microonde e le onde radio. Ognuna di queste regioni dello spettro elettromagnetico ha proprietà e comportamenti distinti.
La spettroscopia è utilizzata in molte discipline scientifiche, come la fisica, la chimica, l'astronomia e la biologia, tra le altre. Fornisce informazioni cruciali sulla composizione, struttura e proprietà della materia. Studiando lo spettro della radiazione emessa, assorbita o diffusa da una sostanza, possiamo ottenere informazioni sugli atomi, le molecole o le particelle che compongono quella sostanza.
Esistono diverse tecniche di spettroscopia, ognuno dei quali viene utilizzato per analizzare diversi tipi di radiazioni elettromagnetiche e raggiungere diversi obiettivi. Alcune tecniche comuni includono la spettroscopia di assorbimento, la spettroscopia di emissione, la spettroscopia di fluorescenza e la spettroscopia di risonanza magnetica nucleare, solo per citarne alcune.
tipi di spettroscopia
La spettroscopia viene utilizzata per comprendere le proprietà delle sostanze chimiche analizzando la quantità di luce che assorbono. Questo ci aiuta a determinare qual è la composizione della sostanza. Abbiamo diversi tipi di spettroscopia, a seconda di cosa la stiamo usando. Questi sono i più noti:
- spettroscopia di massa
- Spettroscopia di assorbimento atomico.
- Spettroscopia Raman
- spettroscopia ad infrarossi
La spettrometria di massa (o spettrometria di massa atomica) è un metodo utilizzato per determinare la massa atomica di atomi o molecole in un campione ionizzando sostanze chimiche e classificando gli ioni in base al loro rapporto, massa o carica.
La maggior parte degli spettrometri di massa utilizza una tecnica chiamata ionizzazione per impatto elettronico. Questa tecnica utilizza un fascio di elettroni per rimuovere un elettrone (o elettroni) da una molecola, formando un catione radicale. Tali cationi radicali sono anche noti come ioni genitori o ioni molecolari.
Un grafico che mostra l'intensità del segnale del rivelatore rispetto alla massa atomica degli ioni è chiamata spettro di massa. Gli isotopi sono atomi dello stesso elemento che hanno lo stesso numero di protoni (numero atomico) ma diverso numero di massa (diverso numero di neutroni).
spettroscopia di assorbimento atomico
La spettroscopia di assorbimento atomico è il processo di analisi dello spettro visibile o ultravioletto per determinare quantitativamente la luce chimica emessa dagli atomi gassosi. Questo è il processo utilizzato in chimica per determinare la concentrazione di un analita, che è un elemento specifico in un campione.
Ora vediamo come funziona la spettroscopia di assorbimento atomico. La tecnica si basa sulla legge Beer-Lambert, che mette in relazione l'assorbimento della luce da parte di un elemento e lo mette in relazione con le proprietà di un particolare elemento. Gli elettroni possono spostarsi a livelli di energia più elevati perché assorbono energia. Questo, a sua volta, corrisponde alla luce con lunghezze d'onda specifiche, grazie alle quali possiamo sapere quali elementi sono presenti nel campione, poiché ogni lunghezza d'onda corrisponde a un elemento specifico.
Spettroscopia Raman
La spettroscopia Raman è una tecnica utilizzata per analizzare l'interazione tra luce e materia. Questa tecnica si basa sull'effetto Raman, scoperto dallo scienziato indiano CV Raman nel 1928, che comporta il cambiamento di energia della luce quando interagisce con un campione.
Quando la luce cade su un campione, parte della luce viene dispersa e la sua energia cambia. Questo cambiamento di energia è dovuto all'interazione dei fotoni di luce con le molecole del campione. Alcuni fotoni guadagnano energia, mentre altri la perdono. Questa diffusione della luce è chiamata diffusione Raman e la luce diffusa è nota come luce Raman.
La spettroscopia Raman sfrutta questo fenomeno per ottenere informazioni sulla composizione e sulla struttura molecolare di un campione. La luce Raman diffusa ha una lunghezza d'onda leggermente diversa dalla luce incidente., e questa differenza è nota come spostamento Raman. Lo spostamento Raman fornisce informazioni sulle vibrazioni molecolari e sui modi di rotazione delle molecole nel campione.
Per realizzarlo viene utilizzato uno strumento chiamato spettrometro Raman. Questo strumento è costituito da un laser ad alta potenza che emette luce monocromatica, che è diretta verso il campione. Quando la luce del laser interagisce con le molecole nel campione, si verifica lo scattering Raman. La luce Raman diffusa viene raccolta e diretta verso un rivelatore, che registra l'intensità della luce in funzione della sua lunghezza d'onda.
spettroscopia ad infrarossi
La spettroscopia a infrarossi è una tecnica analitica utilizzata per identificare i gruppi funzionali nelle molecole organiche. Esistono due tipi di spettrometri utilizzati nella spettroscopia a infrarossi: spettrometri di radiazione infrarossa dispersiva e spettrometri di radiazione infrarossa in trasformata di Fourier.
Durante il processo di spettroscopia a infrarossi vengono eseguite le seguenti fasi:
- Un raggio di radiazione passa attraverso il campione.
- Un campione in uno spettrometro assorbe la radiazione infrarossa.
- Una volta rilevato e analizzato l'assorbimento, lo spettro di assorbimento viene stampato o visualizzato su un computer.
Tutti i composti organici assorbono la radiazione infrarossa a diverse lunghezze d'onda attraverso i legami tra le molecole. Quando gli atomi si accoppiano, vibrano costantemente. Quando le molecole organiche assorbono la radiazione infrarossa, i legami tra i diversi atomi vibrano di più. Per questo motivo, anche i legami covalenti nelle molecole vibrano e sono costretti ad allungarsi, piegarsi o torcersi. Tutte le molecole vibrano a una frequenza specifica. Ogni legame all'interno di una molecola ha una frequenza di vibrazione naturale unica.
Spero che con queste informazioni possiate saperne di più sulla spettroscopia e le sue caratteristiche.