La spektroskopija Tā ir tehnika, ko izmanto dažādās zinātnes nozarēs, lai pētītu mijiedarbību starp elektromagnētisko starojumu un vielu. Tas ir balstīts uz detalizētu gaismas vai citu elektromagnētiskā starojuma veidu analīzi, sadalot tos atsevišķos komponentos un pārbaudot katras īpašās īpašības.
Šajā rakstā mēs jums pastāstīsim, kas ir spektroskopija, tās īpašības un nozīme.
Kas ir spektroskopija
Vienkārši sakot, mēs varam saprast gaismu kā dažādu krāsu vai viļņu garumu kombināciju. Spektroskopija ļauj mums sadalīt gaismu tās spektrā, kas svārstās no īsākiem viļņu garumiem, piemēram, rentgena un gamma stariem, līdz garākiem viļņu garumiem, piemēram, mikroviļņiem un radioviļņiem. Katram no šiem elektromagnētiskā spektra reģioniem ir atšķirīgas īpašības un uzvedība.
Spektroskopija tiek izmantota daudzās zinātnes disciplīnās, piemēram, fizikā, ķīmijā, astronomijā un bioloģijā. Tas sniedz būtisku informāciju par vielas sastāvu, struktūru un īpašībām. Pētot vielas izstarotā, absorbētā vai izkliedētā starojuma spektru, mēs varam iegūt informāciju par atomiem, molekulām vai daļiņām, kas veido šo vielu.
Ir dažādas spektroskopijas metodes, no kuriem katrs tiek izmantots dažādu elektromagnētiskā starojuma veidu analīzei un dažādu mērķu sasniegšanai. Dažas izplatītas metodes ietver absorbcijas spektroskopiju, emisijas spektroskopiju, fluorescences spektroskopiju un kodolmagnētiskās rezonanses spektroskopiju, lai nosauktu tikai dažas.
spektroskopijas veidi
Spektroskopiju izmanto, lai izprastu ķīmisko vielu īpašības, analizējot gaismas daudzumu, ko tās absorbē. Šis palīdz mums noteikt, kāds ir vielas sastāvs. Mums ir vairāki spektroskopijas veidi atkarībā no tā, kādam nolūkam mēs to izmantojam. Šīs ir vispazīstamākās:
- masas spektroskopija
- Atomu absorbcijas spektroskopija.
- Ramana spektroskopija
- infrasarkanā spektroskopija
Masu spektrometrija (vai atomu masas spektrometrija) ir metode, ko izmanto, lai noteiktu atomu vai molekulu atommasu paraugā, jonizējot ķīmiskās vielas un klasificējot jonus, pamatojoties uz to attiecību, masu vai lādiņu.
Lielākā daļa masas spektrometru izmanto paņēmienu, ko sauc par elektronu trieciena jonizāciju. Šis paņēmiens izmanto elektronu staru, lai noņemtu elektronu (vai elektronus) no molekulas, veidojot radikālu katjonu. Šādus radikāļu katjonus sauc arī par pamatjoniem vai molekulārajiem joniem.
Diagramma, kas parāda detektora signāla intensitāti pret jonu atommasu sauc par masas spektru. Izotopi ir viena un tā paša elementa atomi, kuriem ir vienāds protonu skaits (atomskaitlis), bet atšķirīgs masas skaits (atšķirīgs neitronu skaits).
atomu absorbcijas spektroskopija
Atomu absorbcijas spektroskopija ir redzamā vai ultravioletā spektra analīzes process, lai kvantitatīvi noteiktu ķīmisko gaismu, ko izstaro gāzveida atomi. Šis ir process, ko izmanto ķīmijā, lai noteiktu analizējamās vielas koncentrāciju, kas ir īpašs elements paraugā.
Tagad redzēsim, kā darbojas atomu absorbcijas spektroskopija. Tehnika ir balstīta uz Bēra-Lamberta likumu, kas saista gaismas absorbciju elementā un saista to ar konkrēta elementa īpašībām. Elektroni var pāriet uz augstākiem enerģijas līmeņiem, jo tie absorbē enerģiju. Tas savukārt atbilst gaismai ar noteiktiem viļņu garumiem, pateicoties kuriem mēs varam zināt, kādi elementi ir paraugā, jo katrs viļņa garums atbilst konkrētam elementam.
Ramana spektroskopija
Ramana spektroskopija ir metode, ko izmanto, lai analizētu gaismas un matērijas mijiedarbību. Šī tehnika ir balstīta uz Ramana efektu, ko atklāja Indijas zinātnieks CV Ramans 1928. kas ietver gaismas enerģijas izmaiņas, kad tā mijiedarbojas ar paraugu.
Kad uz parauga krīt gaisma, daļa gaismas tiek izkliedēta un mainās tā enerģija. Šīs enerģijas izmaiņas ir saistītas ar gaismas fotonu mijiedarbību ar parauga molekulām. Daži fotoni iegūst enerģiju, bet citi to zaudē. Šo gaismas izkliedi sauc par Ramana izkliedi, un izkliedēto gaismu sauc par Ramana gaismu.
Ramana spektroskopija izmanto šo fenomenu, lai iegūtu informāciju par parauga sastāvu un molekulāro struktūru. Izkliedētai Ramana gaismai ir nedaudz atšķirīgs viļņa garums nekā krītošajai gaismai., un šī atšķirība ir pazīstama kā Ramana maiņa. Ramana nobīde sniedz informāciju par paraugā esošo molekulu molekulārajām vibrācijām un rotācijas režīmiem.
Lai to paveiktu, tiek izmantots instruments, ko sauc par Ramana spektrometru. Šis instruments sastāv no lieljaudas lāzera, kas izstaro monohromatisku gaismu, kas ir vērsta uz paraugu. Kad lāzera gaisma mijiedarbojas ar paraugā esošajām molekulām, notiek Ramana izkliede. Izkliedētā Ramana gaisma tiek savākta un vērsta uz detektoru, kas reģistrē gaismas intensitāti kā tās viļņa garuma funkciju.
infrasarkanā spektroskopija
Infrasarkanā spektroskopija ir analītiska metode, ko izmanto, lai identificētu funkcionālās grupas organiskajās molekulās. Infrasarkanajā spektroskopijā tiek izmantoti divu veidu spektrometri: dispersīvie infrasarkanā starojuma spektrometri un Furjē transformācijas infrasarkanā starojuma spektrometri.
Infrasarkanās spektroskopijas procesa laikā tiek veiktas šādas darbības:
- Caur paraugu iet starojuma stars.
- Paraugs spektrometrā absorbē infrasarkano starojumu.
- Kad absorbcija ir noteikta un analizēta, absorbcijas spektrs tiek izdrukāts vai parādīts datorā.
Visi organiskie savienojumi absorbē infrasarkano starojumu dažādos viļņu garumos, izmantojot saites starp molekulām. Kad atomi savienojas pārī, tie pastāvīgi vibrē. Kad organiskās molekulas absorbē infrasarkano starojumu, saites starp dažādiem atomiem vibrē vairāk. Šī iemesla dēļ arī molekulās esošās kovalentās saites vibrē un ir spiestas izstiepties, saliekties vai savīties. Visas molekulas vibrē noteiktā frekvencē. Katrai saitei molekulā ir unikāla dabiskā vibrācijas frekvence.
Es ceru, ka ar šo informāciju jūs varat uzzināt vairāk par spektroskopiju un tās īpašībām.