La spektroskopija Tai metodas, naudojamas įvairiose mokslo šakose, tiriant elektromagnetinės spinduliuotės ir materijos sąveiką. Jis pagrįstas išsamia šviesos ar kitų elektromagnetinės spinduliuotės formų analize, suskaidant jas į atskirus komponentus ir išnagrinėjus kiekvieno iš jų specifines savybes.
Šiame straipsnyje mes jums pasakysime, kas yra spektroskopija, jos ypatybės ir svarba.
Kas yra spektroskopija
Paprasčiau tariant, šviesą galime suprasti kaip skirtingų spalvų ar bangos ilgių derinį. Spektroskopija leidžia mums suskaidyti šviesą į jos spektrą, kuris svyruoja nuo trumpesnių bangų, tokių kaip rentgeno ir gama spinduliai, iki ilgesnių bangų, tokių kaip mikrobangos ir radijo bangos. Kiekviena iš šių elektromagnetinio spektro sričių turi skirtingas savybes ir elgseną.
Spektroskopija naudojama daugelyje mokslo disciplinų, tokių kaip fizika, chemija, astronomija ir biologija. Jame pateikiama svarbi informacija apie medžiagos sudėtį, struktūrą ir savybes. Tyrinėdami medžiagos skleidžiamos, sugertos ar išsklaidytos spinduliuotės spektrą, galime gauti informacijos apie atomus, molekules ar daleles, sudarančius tą medžiagą.
Yra įvairių spektroskopijos metodų, kurių kiekvienas naudojamas analizuoti skirtingus elektromagnetinės spinduliuotės tipus ir pasiekti skirtingus tikslus. Kai kurie įprasti metodai apima absorbcinę spektroskopiją, emisijos spektroskopiją, fluorescencinę spektroskopiją ir branduolinio magnetinio rezonanso spektroskopiją.
spektroskopijos rūšys
Spektroskopija naudojama cheminių medžiagų savybėms suprasti analizuojant jų sugeriamą šviesos kiekį. Tai padeda mums nustatyti, kokia yra medžiagos sudėtis. Priklausomai nuo to, kam ją naudojame, turime keletą spektroskopijos tipų. Tai yra geriausiai žinomi:
- masių spektroskopija
- Atominės absorbcijos spektroskopija.
- Ramano spektroskopija
- infraraudonųjų spindulių spektroskopija
Masių spektrometrija (arba atominės masės spektrometrija) – tai metodas, naudojamas atomų ar molekulių atominei masei nustatyti mėginyje jonizuojant chemines medžiagas ir klasifikuojant jonus pagal jų santykį, masę arba krūvį.
Dauguma masės spektrometrų naudoja techniką, vadinamą elektronų smūgio jonizacija. Šis metodas naudoja elektronų pluoštą, kad pašalintų elektroną (arba elektronus) iš molekulės, suformuojant radikalų katijoną. Tokie radikalūs katijonai taip pat žinomi kaip pirminiai jonai arba molekuliniai jonai.
Grafikas, rodantis detektoriaus signalo intensyvumas jonų atominės masės atžvilgiu vadinamas masių spektru. Izotopai yra to paties elemento atomai, turintys tą patį protonų skaičių (atominį skaičių), bet skirtingą masės skaičių (skirtingą neutronų skaičių).
atominės absorbcijos spektroskopija
Atominės absorbcijos spektroskopija – tai matomo ar ultravioletinio spektro analizės procesas, siekiant kiekybiškai nustatyti dujinių atomų skleidžiamą cheminę šviesą. Tai procesas, naudojamas chemijoje, siekiant nustatyti analitės, kuri yra specifinis elementas mėginyje, koncentraciją.
Dabar pažiūrėkime, kaip veikia atominės absorbcijos spektroskopija. Technika pagrįsta Beer-Lambert įstatymu, kuris sieja elemento šviesos sugertį ir sieja jį su konkretaus elemento savybėmis. Elektronai gali pereiti į aukštesnius energijos lygius, nes jie sugeria energiją. Tai, savo ruožtu, atitinka tam tikro bangos ilgio šviesą, kurios dėka galime žinoti, kokie elementai yra pavyzdyje, nes kiekvienas bangos ilgis atitinka konkretų elementą.
Ramano spektroskopija
Ramano spektroskopija yra metodas, naudojamas šviesos ir materijos sąveikai analizuoti. Ši technika pagrįsta Ramano efektu, kurį 1928 m. atrado Indijos mokslininkas CV Ramanas. kuri apima šviesos energijos pokytį, kai ji sąveikauja su pavyzdžiu.
Kai šviesa krinta ant mėginio, dalis šviesos išsisklaido ir pasikeičia jos energija. Šis energijos pokytis atsiranda dėl šviesos fotonų sąveikos su mėginio molekulėmis. Kai kurie fotonai įgyja energijos, o kiti ją praranda. Ši šviesos sklaida vadinama Ramano sklaida, o išsklaidyta šviesa vadinama Ramano šviesa.
Ramano spektroskopija pasinaudoja šiuo reiškiniu, kad gautų informaciją apie mėginio sudėtį ir molekulinę struktūrą. Išsklaidytos Ramano šviesos bangos ilgis šiek tiek skiriasi nuo krintančios šviesos., ir šis skirtumas žinomas kaip Ramano poslinkis. Ramano poslinkis suteikia informacijos apie pavyzdyje esančių molekulių molekulinius virpesius ir sukimosi būdus.
Tam naudojamas instrumentas, vadinamas Ramano spektrometru. Šis instrumentas susideda iš didelio galingumo lazerio, skleidžiančio monochromatinę šviesą, nukreiptą į mėginį. Kai lazerio šviesa sąveikauja su mėginyje esančiomis molekulėmis, atsiranda Ramano sklaida. Išsklaidyta Ramano šviesa surenkama ir nukreipiama į detektorių, kuris registruoja šviesos intensyvumą kaip jos bangos ilgio funkciją.
infraraudonųjų spindulių spektroskopija
Infraraudonųjų spindulių spektroskopija yra analizės metodas, naudojamas organinių molekulių funkcinėms grupėms nustatyti. Infraraudonųjų spindulių spektroskopijoje naudojami dviejų tipų spektrometrai: dispersiniai infraraudonosios spinduliuotės spektrometrai ir Furjė transformacijos infraraudonosios spinduliuotės spektrometrai.
Infraraudonųjų spindulių spektroskopijos proceso metu atliekami šie žingsniai:
- Pro mėginį praeina spinduliuotės spindulys.
- Spektrometre esantis mėginys sugeria infraraudonąją spinduliuotę.
- Nustačius ir išanalizavus absorbciją, sugerties spektras išspausdinamas arba rodomas kompiuteryje.
Visi organiniai junginiai sugeria skirtingo bangos ilgio infraraudonąją spinduliuotę per ryšius tarp molekulių. Kai atomai susiporuoja, jie nuolat vibruoja. Kai organinės molekulės sugeria infraraudonąją spinduliuotę, ryšiai tarp skirtingų atomų vibruoja labiau. Dėl šios priežasties kovalentiniai ryšiai molekulėse taip pat vibruoja ir yra priversti ištempti, lenkti ar suktis. Visos molekulės vibruoja tam tikru dažniu. Kiekviena jungtis molekulėje turi unikalų natūralų vibracijos dažnį.
Tikiuosi, kad turėdami šią informaciją galėsite daugiau sužinoti apie spektroskopiją ir jos charakteristikas.