La спектроскопия Это метод, используемый в различных областях науки для изучения взаимодействия между электромагнитным излучением и веществом. Он основан на детальном анализе света или других форм электромагнитного излучения, их разложении на отдельные компоненты и изучении специфических характеристик каждого из них.
В этой статье мы расскажем вам, что такое спектроскопия, ее особенности и значение.
Что такое спектроскопия
Проще говоря, мы можем понимать свет как комбинацию различных цветов или длин волн. Спектроскопия позволяет нам разбить свет на его спектр, который варьируется от более коротких длин волн, таких как рентгеновские лучи и гамма-лучи, до более длинных длин волн, таких как микроволны и радиоволны. Каждая из этих областей электромагнитного спектра имеет свои свойства и поведение.
Спектроскопия используется во многих научных дисциплинах, таких как физика, химия, астрономия и биология. Он дает важную информацию о составе, структуре и свойствах материи. Изучая спектр излучения, испускаемого, поглощаемого или рассеиваемого веществом, мы можем получить информацию об атомах, молекулах или частицах, из которых состоит это вещество.
Существуют различные методы спектроскопии, каждый из которых используется для анализа разных видов электромагнитного излучения и достижения разных целей. Некоторые распространенные методы включают абсорбционную спектроскопию, эмиссионную спектроскопию, флуоресцентную спектроскопию и спектроскопию ядерного магнитного резонанса, и это лишь некоторые из них.
виды спектроскопии
Спектроскопия используется для понимания свойств химических веществ путем анализа количества света, которое они поглощают. Этот помогает определить состав вещества. У нас есть несколько типов спектроскопии, в зависимости от того, для чего мы ее используем. Это самые известные:
- масс-спектроскопия
- Атомно-абсорбционная спектроскопия.
- Рамановская спектроскопия
- ИК-спектроскопия
Масс-спектрометрия (или атомно-масс-спектрометрия) — это метод, используемый для определения атомной массы атомов или молекул в образце путем ионизации химических веществ и классификации ионов на основе их соотношения, массы или заряда.
В большинстве масс-спектрометров используется метод, называемый ионизацией электронным ударом. Этот метод использует электронный луч для удаления электрона (или электронов) из молекулы, образуя катион-радикал. Такие катион-радикалы также известны как исходные ионы или молекулярные ионы.
График, показывающий зависимость интенсивности сигнала детектора от атомной массы ионов называется масс-спектром. Изотопы — это атомы одного и того же элемента, имеющие одинаковое количество протонов (атомный номер), но разные массовые числа (разное количество нейтронов).
атомно-абсорбционная спектроскопия
Атомно-абсорбционная спектроскопия — это процесс анализа видимого или ультрафиолетового спектра для количественного определения химического света, излучаемого атомами газа. Это процесс, используемый в химии для определения концентрации аналита, который представляет собой определенный элемент в образце.
Теперь посмотрим, как работает атомно-абсорбционная спектроскопия. Методика основана на законе Бера-Ламберта. которая связывает поглощение света элементом и связывает его со свойствами конкретного элемента. Электроны могут переходить на более высокие энергетические уровни, потому что они поглощают энергию. Это, в свою очередь, соответствует свету с определенной длиной волны, благодаря чему мы можем знать, какие элементы находятся в образце, поскольку каждая длина волны соответствует определенному элементу.
Рамановская спектроскопия
Рамановская спектроскопия — это метод, используемый для анализа взаимодействия света и вещества. Этот метод основан на эффекте Рамана, открытом индийским ученым К. В. Раманом в 1928 г. которая связана с изменением энергии света при взаимодействии с образцом.
Когда свет падает на образец, часть света рассеивается, и его энергия изменяется. Это изменение энергии обусловлено взаимодействием фотонов света с молекулами образца. Одни фотоны приобретают энергию, другие ее теряют. Это рассеяние света называется рамановским рассеянием, а рассеянный свет известен как рамановский свет.
Спектроскопия комбинационного рассеяния света использует это явление для получения информации о составе и молекулярной структуре образца. Рассеянный рамановский свет имеет немного другую длину волны, чем падающий свет., и эта разница известна как комбинационное смещение. Сдвиг комбинационного рассеяния дает информацию о молекулярных колебаниях и способах вращения молекул в образце.
Для его проведения используется прибор, называемый рамановским спектрометром. Этот прибор состоит из мощного лазера, который излучает монохроматический свет, направленный на образец. Когда свет лазера взаимодействует с молекулами в образце, возникает комбинационное рассеяние. Рассеянный рамановский свет собирается и направляется на детектор, который регистрирует интенсивность света как функцию его длины волны.
ИК-спектроскопия
Инфракрасная спектроскопия — это аналитический метод, используемый для идентификации функциональных групп в органических молекулах. В инфракрасной спектроскопии используются два типа спектрометров: спектрометры дисперсионного инфракрасного излучения и спектрометры инфракрасного излучения с преобразованием Фурье.
В процессе инфракрасной спектроскопии выполняются следующие этапы:
- Пучок излучения проходит через образец.
- Образец в спектрометре поглощает инфракрасное излучение.
- После обнаружения и анализа поглощения спектр поглощения распечатывается или отображается на компьютере.
Все органические соединения поглощают инфракрасное излучение на разных длинах волн за счет связей между молекулами. Когда атомы объединяются в пары, они постоянно вибрируют. Когда органические молекулы поглощают инфракрасное излучение, связи между различными атомами вибрируют сильнее. Из-за этого ковалентные связи в молекулах также колеблются и вынуждены растягиваться, изгибаться или скручиваться. Все молекулы вибрируют с определенной частотой. Каждая связь внутри молекулы имеет уникальную собственную частоту вибрации.
Я надеюсь, что с помощью этой информации вы сможете больше узнать о спектроскопии и ее характеристиках.