Introduzione alla spettroscopia

La spettroscopia è una tecnica che utilizza l'interazione dell'energia con un campione per eseguire un'analisi.

Che cos'è uno spettro?

I dati ottenuti dalla spettroscopia sono chiamati spettro. Uno spettro è un diagramma dell'intensità di energia rilevata rispetto alla lunghezza d'onda (o massa o momento o frequenza, ecc.) Dell'energia.

Quali informazioni vengono ottenute?

Uno spettro può essere utilizzato per ottenere informazioni sui livelli di energia atomica e molecolare, geometrie molecolari, legami chimici, interazioni di molecole e processi correlati. Spesso, gli spettri vengono utilizzati per identificare i componenti di un campione (analisi qualitativa). Gli spettri possono anche essere utilizzati per misurare la quantità di materiale in un campione (analisi quantitativa).

Quali strumenti sono necessari?

Diversi strumenti vengono utilizzati per eseguire analisi spettroscopiche. In termini più semplici, la spettroscopia richiede una fonte di energia (comunemente un laser, ma potrebbe trattarsi di una sorgente di ioni o di radiazioni) e di un dispositivo per misurare la variazione della fonte di energia dopo aver interagito con il campione (spesso uno spettrofotometro o un interferometro).

Quali sono alcuni tipi di spettroscopia?

Esistono tanti tipi diversi di spettroscopia quante sono le fonti di energia! Ecco alcuni esempi:

Spettroscopia Astronomica

L'energia proveniente da oggetti celesti viene utilizzata per analizzare la loro composizione chimica, densità, pressione, temperatura, campi magnetici, velocità e altre caratteristiche. Esistono molti tipi di energia (spettroscopie) che possono essere utilizzati nella spettroscopia astronomica.

Spettroscopia di assorbimento atomico

L'energia assorbita dal campione viene utilizzata per valutare le sue caratteristiche. A volte l'energia assorbita provoca il rilascio di luce dal campione, che può essere misurato con una tecnica come la spettroscopia a fluorescenza.

Spettroscopia attenuata di riflettanza totale

Questo è lo studio delle sostanze nei film sottili o sulle superfici. Il campione viene penetrato da un raggio di energia una o più volte e viene analizzata l'energia riflessa. La spettroscopia di riflettanza totale attenuata e la relativa tecnica chiamata spettroscopia di riflessione interna multipla frustrata sono utilizzate per analizzare rivestimenti e liquidi opachi.

Spettroscopia paramagnetica elettronica

Questa è una tecnica a microonde basata sulla divisione di campi di energia elettronica in un campo magnetico. È usato per determinare strutture di campioni contenenti elettroni spaiati.

Spettroscopia elettronica

Esistono diversi tipi di spettroscopia elettronica, tutti associati alla misurazione dei cambiamenti nei livelli di energia elettronica.

Spettroscopia di trasformata di Fourier

Questa è una famiglia di tecniche spettroscopiche in cui il campione viene irradiato da tutte le lunghezze d'onda rilevanti contemporaneamente per un breve periodo di tempo. Lo spettro di assorbimento si ottiene applicando un'analisi matematica al modello di energia risultante.

Spettroscopia di raggi gamma

La radiazione gamma è la fonte di energia in questo tipo di spettroscopia, che include l'analisi di attivazione e la spettroscopia di Mossbauer.

Spettroscopia ad infrarossi

Lo spettro di assorbimento infrarosso di una sostanza è talvolta chiamato la sua impronta molecolare. Sebbene frequentemente usato per identificare materiali, la spettroscopia infrarossa può anche essere usata per quantificare il numero di molecole assorbenti.

Spettroscopia laser

La spettroscopia di assorbimento, la spettroscopia di fluorescenza, la spettroscopia Raman e la spettroscopia Raman con superficie migliorata usano comunemente la luce laser come fonte di energia. La spettroscopia laser fornisce informazioni sull'interazione della luce coerente con la materia. La spettroscopia laser ha generalmente alta risoluzione e sensibilità.

Spettrometria di massa

Una sorgente di spettrometro di massa produce ioni. Le informazioni su un campione possono essere ottenute analizzando la dispersione di ioni quando interagiscono con il campione, generalmente usando il rapporto massa-carica.

Spettroscopia multipla o modulata in frequenza

In questo tipo di spettroscopia, ogni lunghezza d'onda ottica registrata viene codificata con una frequenza audio contenente le informazioni sulla lunghezza d'onda originale. Un analizzatore di lunghezza d'onda può quindi ricostruire lo spettro originale.

Spettroscopia Raman

La dispersione del raman della luce da parte delle molecole può essere utilizzata per fornire informazioni sulla composizione chimica e sulla struttura molecolare di un campione.

Spettroscopia a raggi X.

Questa tecnica prevede l'eccitazione degli elettroni interni degli atomi, che possono essere visti come assorbimento di raggi X. Uno spettro di emissione di fluorescenza a raggi X può essere prodotto quando un elettrone cade da uno stato di energia superiore nel vuoto creato dall'energia assorbita.