La spektroskopija To je tehnika koja se koristi u različitim granama nauke za proučavanje interakcije između elektromagnetnog zračenja i materije. Zasnovan je na detaljnoj analizi svjetlosti ili drugih oblika elektromagnetnog zračenja, razlažući ih na njihove pojedinačne komponente i ispitujući specifične karakteristike svake od njih.
U ovom članku ćemo vam reći šta je spektroskopija, njene karakteristike i važnost.
Šta je spektroskopija
Jednostavno rečeno, možemo razumjeti svjetlost kao kombinaciju različitih boja ili valnih dužina. Spektroskopija nam omogućava da razbijemo svjetlost u njen spektar, koji se kreće od kraćih talasnih dužina, kao što su rendgenski i gama zraci, do dužih talasnih dužina, kao što su mikrotalasi i radio talasi. Svaki od ovih regiona elektromagnetnog spektra ima različita svojstva i ponašanja.
Spektroskopija se koristi u mnogim naučnim disciplinama, uključujući fiziku, hemiju, astronomiju, biologiju i druge. Pruža ključne informacije o sastavu, strukturi i svojstvima materije. Proučavanjem spektra zračenja koje neka supstanca emituje, apsorbuje ili raspršuje, možemo dobiti informacije o atomima, molekulama ili česticama koje čine tu supstancu, kao io zanimljivim pojavama u svemiru, kao npr. astronomskih objekata.
Postoje različite tehnike spektroskopije, od kojih se svaki koristi za analizu različitih vrsta elektromagnetnog zračenja i postizanje različitih ciljeva. Neke uobičajene tehnike uključuju apsorpcionu spektroskopiju, emisionu spektroskopiju, fluorescentnu spektroskopiju i spektroskopiju nuklearne magnetne rezonance, da spomenemo samo neke. Za više informacija o različitim vrstama materijala i njihovom proučavanju, možete pogledati druge članke o grane fizike.
vrste spektroskopije
Spektroskopija se koristi za razumijevanje svojstava hemikalija analizom količine svjetlosti koju apsorbiraju. Ovo pomaže nam da odredimo kakav je sastav supstance. Imamo nekoliko vrsta spektroskopije, u zavisnosti od toga za šta je koristimo. Ovo su najpoznatije:
- masena spektroskopija
- Atomska apsorpciona spektroskopija.
- Ramanova spektroskopija
- infracrvena spektroskopija
Masena spektrometrija (ili spektrometrija atomske mase) je metoda koja se koristi za određivanje atomske mase atoma ili molekula u uzorku ioniziranjem kemikalija i klasifikacijom iona na osnovu njihovog omjera, mase ili naboja.
Većina masenih spektrometara koristi tehniku koja se zove ionizacija elektron udarcem. Ova tehnika koristi snop elektrona za uklanjanje elektrona (ili elektrona) iz molekula, formirajući radikalni kation. Takvi radikalni kationi su također poznati kao matični ioni ili molekularni ioni.
Grafikon koji pokazuje Intenzitet detektorskog signala u odnosu na atomsku masu jona naziva se masenim spektrom. Izotopi su atomi istog elementa koji imaju isti broj protona (atomski broj), ali različite masene brojeve (različiti broj neutrona). Da biste bolje razumjeli izotope, možete pogledati informacije o deuterij, koji je izuzetan izotop.
atomska apsorpciona spektroskopija
Atomska apsorpciona spektroskopija je proces analize vidljivog ili ultraljubičastog spektra za kvantitativno određivanje hemijske svetlosti koju emituju gasoviti atomi. Ovo je proces koji se koristi u hemiji za određivanje koncentracije analita, koji je specifičan element u uzorku.
Sada da vidimo kako radi atomska apsorpciona spektroskopija. Tehnika se zasniva na Beer-Lambertovom zakonu, koji povezuje apsorpciju svjetlosti od strane elementa i povezuje to sa svojstvima određenog elementa. Elektroni mogu preći na više energetske nivoe jer apsorbuju energiju. Ovo, pak, odgovara svjetlosti sa određenim talasnim dužinama, zahvaljujući kojima možemo znati koji se elementi nalaze u uzorku, jer svaka talasna dužina odgovara određenom elementu. Kao iu slučaju elemenata prisutnih u asteroidi koji se mogu analizirati spektroskopijom.
Ramanova spektroskopija
Ramanova spektroskopija je tehnika koja se koristi za analizu interakcije između svjetlosti i materije. Ova tehnika se zasniva na Raman efektu, koji je otkrio indijski naučnik CV Raman 1928. što uključuje promjenu energije svjetlosti kada je u interakciji s uzorkom.
Kada svjetlost padne na uzorak, dio svjetlosti se raspršuje i njegova energija se mijenja. Ova promjena energije je posljedica interakcije fotona svjetlosti s molekulima uzorka. Neki fotoni dobijaju energiju, dok je drugi gube. Ovo rasipanje svjetlosti naziva se Ramanovo raspršenje, a raspršeno svjetlo je poznato kao Ramanovo svjetlo.
Ramanova spektroskopija koristi prednost ovog fenomena da dobije informacije o sastavu i molekularnoj strukturi uzorka. Ramanova rasejana svetlost ima malo drugačiju talasnu dužinu od upadne svetlosti., a ova razlika je poznata kao Ramanov pomak. Ramanov pomak daje informacije o molekularnim vibracijama i načinima rotacije molekula u uzorku.
Za njegovo izvođenje koristi se instrument koji se zove Raman spektrometar. Ovaj instrument se sastoji od lasera velike snage koji emituje monohromatsko svjetlo koje je usmjereno prema uzorku. Kada laserska svjetlost stupi u interakciju s molekulima u uzorku, dolazi do Ramanskog raspršenja. Raspršena Ramanova svjetlost se prikuplja i usmjerava prema detektoru, koji bilježi intenzitet svjetlosti u funkciji njegove valne dužine. Ovo je bitno za razumijevanje procesa poput onih koji se dešavaju u Njutnova prizma.
infracrvena spektroskopija
Infracrvena spektroskopija je analitička tehnika koja se koristi za identifikaciju funkcionalnih grupa u organskim molekulima. Postoje dvije vrste spektrometara koji se koriste u infracrvenoj spektroskopiji: spektrometri disperzivnog infracrvenog zračenja i spektrometri infracrvenog zračenja Fourierove transformacije.
Tokom procesa infracrvene spektroskopije provode se sljedeći koraci:
- Snop zračenja prolazi kroz uzorak.
- Uzorak u spektrometru apsorbuje infracrveno zračenje.
- Kada se apsorpcija detektuje i analizira, apsorpcioni spektar se ispisuje ili prikazuje na računaru.
Sva organska jedinjenja apsorbuju infracrveno zračenje na različitim talasnim dužinama kroz veze između molekula. Kada se atomi uparuju, oni stalno vibriraju. Kada organski molekuli apsorbuju infracrveno zračenje, veze između različitih atoma vibriraju više. Zbog toga, kovalentne veze u molekulima također vibriraju i prisiljene su da se rastežu, savijaju ili uvijaju. Svi molekuli vibriraju na određenoj frekvenciji. Svaka veza unutar molekula ima jedinstvenu prirodnu frekvenciju vibracije. Ovo je bitno za razumijevanje strukture jedinjenja kao što su ona koja se nalaze u univerzum.
Nadam se da uz ove informacije možete saznati više o spektroskopiji i njenim karakteristikama.