Spektroskopie: Arten und Eigenschaften

Spektroskopie

La Spektroskopie Dabei handelt es sich um eine Technik, die in verschiedenen Bereichen der Wissenschaft zur Untersuchung der Wechselwirkung zwischen elektromagnetischer Strahlung und Materie eingesetzt wird. Es basiert auf der detaillierten Analyse von Licht oder anderen Formen elektromagnetischer Strahlung, deren Zerlegung in ihre einzelnen Komponenten und der Untersuchung der spezifischen Eigenschaften jeder einzelnen.

In diesem Artikel erklären wir Ihnen, was Spektroskopie ist, welche Eigenschaften sie hat und welche Bedeutung sie hat.

Was ist Spektroskopie?

Atomwissenschaft

In einfachen Worten, Wir können Licht als eine Kombination verschiedener Farben oder Wellenlängen verstehen. Spektroskopie ermöglicht es uns, Licht in sein Spektrum aufzuteilen, das von kürzeren Wellenlängen wie Röntgen- und Gammastrahlen bis hin zu längeren Wellenlängen wie Mikrowellen und Radiowellen reicht. Jeder dieser Bereiche des elektromagnetischen Spektrums weist unterschiedliche Eigenschaften und Verhaltensweisen auf.

Spektroskopie wird in vielen wissenschaftlichen Disziplinen eingesetzt, unter anderem in der Physik, Chemie, Astronomie und Biologie. Es liefert wichtige Informationen über die Zusammensetzung, Struktur und Eigenschaften von Materie. Indem wir das Spektrum der von einer Substanz emittierten, absorbierten oder gestreuten Strahlung untersuchen, können wir Informationen über die Atome, Moleküle oder Partikel erhalten, aus denen diese Substanz besteht.

Es gibt verschiedene Techniken der Spektroskopie, Jedes davon wird verwendet, um verschiedene Arten elektromagnetischer Strahlung zu analysieren und unterschiedliche Ziele zu erreichen. Einige gängige Techniken umfassen Absorptionsspektroskopie, Emissionsspektroskopie, Fluoreszenzspektroskopie und Kernspinresonanzspektroskopie, um nur einige zu nennen.

Arten der Spektroskopie

Photoemission

Spektroskopie wird verwendet, um die Eigenschaften von Chemikalien zu verstehen, indem die von ihnen absorbierte Lichtmenge analysiert wird. Das hilft uns, die Zusammensetzung des Stoffes zu bestimmen. Wir verfügen über verschiedene Arten der Spektroskopie, je nachdem, wofür wir sie verwenden. Dies sind die bekanntesten:

  • Massenspektroskopie
  • Atomabsorptionsspektroskopie.
  • Raman-Spektroskopie
  • Infrarot-Spektroskopie

Massenspektrometrie (oder Atommassenspektrometrie) ist eine Methode zur Bestimmung der Atommasse von Atomen oder Molekülen in einer Probe durch Ionisierung von Chemikalien und Klassifizierung der Ionen anhand ihres Verhältnisses, ihrer Masse oder ihrer Ladung.

Die meisten Massenspektrometer verwenden eine Technik namens Elektronenstoßionisation. Bei dieser Technik wird ein Elektronenstrahl verwendet, um ein Elektron (oder mehrere Elektronen) aus einem Molekül zu entfernen und so ein Radikalkation zu bilden. Solche Radikalkationen werden auch als Mutterionen oder Molekülionen bezeichnet.

Eine Grafik zeigt Die Intensität des Detektorsignals im Verhältnis zur Atommasse der Ionen wird als Massenspektrum bezeichnet. Isotope sind Atome desselben Elements, die die gleiche Anzahl an Protonen (Ordnungszahl), aber unterschiedliche Massenzahlen (unterschiedliche Anzahl an Neutronen) haben.

Atomabsorptionsspektroskopie

Bei der Atomabsorptionsspektroskopie wird das sichtbare oder ultraviolette Spektrum analysiert, um das von gasförmigen Atomen emittierte chemische Licht quantitativ zu bestimmen. Hierbei handelt es sich um den Prozess, der in der Chemie zur Bestimmung der Konzentration eines Analyten verwendet wird, bei dem es sich um ein bestimmtes Element in einer Probe handelt.

Sehen wir uns nun an, wie die Atomabsorptionsspektroskopie funktioniert. Die Technik basiert auf dem Beer-Lambert-Gesetz, die die Absorption von Licht durch ein Element in Beziehung setzt und sie mit den Eigenschaften eines bestimmten Elements in Beziehung setzt. Elektronen können sich auf höhere Energieniveaus bewegen, weil sie Energie absorbieren. Dies wiederum entspricht Licht mit bestimmten Wellenlängen, wodurch wir wissen können, welche Elemente in der Probe enthalten sind, da jede Wellenlänge einem bestimmten Element entspricht.

Raman-Spektroskopie

Raman-Spektroskopie ist eine Technik zur Analyse der Wechselwirkung zwischen Licht und Materie. Diese Technik basiert auf dem Raman-Effekt, der 1928 vom indischen Wissenschaftler CV Raman entdeckt wurde. Dies beinhaltet die Änderung der Energie des Lichts, wenn es mit einer Probe interagiert.

Wenn Licht auf eine Probe fällt, wird ein Teil des Lichts gestreut und seine Energie ändert sich. Diese Energieänderung ist auf die Wechselwirkung von Lichtphotonen mit den Molekülen der Probe zurückzuführen. Manche Photonen gewinnen Energie, andere verlieren sie. Diese Lichtstreuung wird Raman-Streuung genannt, und das gestreute Licht wird als Raman-Licht bezeichnet.

Die Raman-Spektroskopie macht sich dieses Phänomen zunutze, um Informationen über die Zusammensetzung und molekulare Struktur einer Probe zu erhalten. Gestreutes Raman-Licht hat eine etwas andere Wellenlänge als einfallendes Licht., und dieser Unterschied ist als Raman-Verschiebung bekannt. Die Raman-Verschiebung liefert Informationen über die molekularen Schwingungen und Rotationsmodi der Moleküle in der Probe.

Zur Durchführung wird ein Instrument namens Raman-Spektrometer verwendet. Dieses Instrument besteht aus einem Hochleistungslaser, der monochromatisches Licht aussendet, das auf die Probe gerichtet ist. Wenn das Licht des Lasers mit den Molekülen in der Probe interagiert, kommt es zur Raman-Streuung. Das gestreute Raman-Licht wird gesammelt und auf einen Detektor geleitet, der die Intensität des Lichts als Funktion seiner Wellenlänge aufzeichnet.

Infrarot-Spektroskopie

Infrarot-Spektroskopie

Infrarotspektroskopie ist eine Analysetechnik zur Identifizierung funktioneller Gruppen in organischen Molekülen. Es gibt zwei Arten von Spektrometern, die in der Infrarotspektroskopie verwendet werden: dispersive Infrarotstrahlungsspektrometer und Fourier-Transformations-Infrarotstrahlungsspektrometer.

Bei der Infrarotspektroskopie werden folgende Schritte durchgeführt:

  • Ein Strahlungsstrahl durchdringt die Probe.
  • Eine Probe in einem Spektrometer absorbiert Infrarotstrahlung.
  • Sobald die Absorption erfasst und analysiert wurde, wird das Absorptionsspektrum ausgedruckt oder auf einem Computer angezeigt.

Alle organischen Verbindungen absorbieren Infrarotstrahlung unterschiedlicher Wellenlängen durch Bindungen zwischen Molekülen. Wenn sich Atome paaren, vibrieren sie ständig. Wenn organische Moleküle Infrarotstrahlung absorbieren, die Bindungen zwischen den verschiedenen Atomen schwingen stärker. Dadurch vibrieren auch die kovalenten Bindungen in den Molekülen und werden gezwungen, sich zu dehnen, zu biegen oder zu verdrehen. Alle Moleküle schwingen mit einer bestimmten Frequenz. Jede Bindung innerhalb eines Moleküls hat eine einzigartige natürliche Schwingungsfrequenz.

Ich hoffe, dass Sie mit diesen Informationen mehr über die Spektroskopie und ihre Eigenschaften erfahren können.


Hinterlasse einen Kommentar

Ihre E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind markiert mit *

*

*

  1. Verantwortlich für die Daten: Miguel Ángel Gatón
  2. Zweck der Daten: Kontrolle von SPAM, Kommentarverwaltung.
  3. Legitimation: Ihre Zustimmung
  4. Übermittlung der Daten: Die Daten werden nur durch gesetzliche Verpflichtung an Dritte weitergegeben.
  5. Datenspeicherung: Von Occentus Networks (EU) gehostete Datenbank
  6. Rechte: Sie können Ihre Informationen jederzeit einschränken, wiederherstellen und löschen.