|
[[Fitxer:Light dispersion conceptual.gif|thumb|right|300px|Animació que mostra la [[Dispersió (física)|dispersió de la llum]] en travessar un [[prisma]].]]
L''''espectroscòpia''' és una [[tècnica]] [[Anàlisi química|analítica]] [[experiment]]al, molt usada en [[química]] i en [[física]]. Es basa en detectar l'[[Absorció (energia)|absorció]] o emissió de [[radiació electromagnètica]] de certes [[energia|energies]], i relacionar aquestes energies amb els [[nivell d'energia|nivells d'energia]] implicats en [[transició quàntica|transicions quàntiques]] de la substància a detectar. D'aquesta manera, es poden fer anàlisis [[quantitatiu]]s o [[qualitatiu]]s d'una enorme varietat de [[substància|substàncies]], aprofitant la capacitat d'emetre o absorbir la radiació d'una determinada [[longitud d'ona]] que presenten aquestes, o algun producte format a partir d'elles.
Les tècniques espectroscòpiques es classifiquen segons la relació entre la radiació i la substància detectada en:
*;Tècniques d'absorció: La radiació excita les partícules de l'espècie de manera que aquesta, per assolir el nou estat energètic absorbeix la radiació d'energia adequada. Es mesura la relació entre la intensitat de radiació en sortir de la mostra i la intensitat que hi arriba.
*;Tècniques d'emissió: S'excita la mostra, principalment amb calor, i es mesura en una determinada longitud d'ona (característica de l'espècie que emet) la intensitat de radiació que emet aquesta en relaxar-se de nou.
*;Tècniques de fluorescència: La mostra s'excita mitjançant radiació de l'energia adequada i es mesura la radiació que s'emet en tornar a l'estat fonamental.
Les tècniques espectroscòpiques es classifiquen també segons el tipus de radiació utilitzat:
*;Espectroscòpia en l'infraroig (IR): S'utilitza radiació amb longitud d'ona entre 780nm i 1mm, i dóna informació sobre les vibracions en l'estructura de la molècula, així com dels [[grup funcional|grups funcionals]] en [[química Orgànica|compostos orgànics]].
*;Espectroscòpia en el visible (VIS): S'utilitza radiació visible (llum) i serveix per detectar i quantificar espècies acolorides.
*;Espectroscòpia en l'[[ultraviolat]] (UV): S'utilitza radiació entre 100 i 400nm que correspon a canvis en els nivells electrònics dels electrons de valència. Normalment funciona junt al visible.
*;Espectroscòpia de raigs X: S'utilitza [[raigs X]], de energia superior a l'ultraviolat, que correspon a canvis en els nivells electrònics d'electrons interns. ▼
La primera observació de que la llum solar podia descompondre’s fent-la passar a través de un prisma va ser deguda a Wollaston (1802) i segida poc després per les conegudíssimes investigacions de Fraunhofer sobre les ratlles negres d’absorció en l’espectre solar. El 1827 Herschel observà que sals de diversos tipus posades sobre la flama la acolorien de manera característica cosa que servia per determinar la presència de certs elements. Naixien així les contribucions fundamentals de Bunsen i Kirchhoff, la espectroscòpia, és a dir, la determinació de la natura d’una substància a través de l’anàlisi de la radiació que aquesta pot emetre o absorbir.
Durant molts anys la espectroscòpia va romandre sobre bases empíriques; a través de la recollida de moltes dades experimentals s’arribà a la sistemàtica d’espectres d’emissió. Les dades espectroscòpiques han constituït un material d’importància fundamental pel desenvolupament de la teoria atòmica i prporcionaren la primera i més important prova del valor del model de Bohr-Rutherford. El perfecionament de les tècniques espectroscòpiques i a l’ús de mètodes interferencials d’altíssim poder resolutiu que han conduit al descobriment de l’esctrcura fina i hiperfina han converit la espectroscòpia en un mètode molt potent d’anàlisis, superat solament en alguns casos per l’anàlisis mediant activació neutrònica.
El terme espectroscoipia, que inicialment es limitava a l’analisis per descomposicio de la radiacio visible, a extés el seu significat a tot el camp de la radiacio electromagnetica, de les ondes de radio als raigs X i y. És evident que els diversos tipus de radiacions requereixen tècniques i instruments totalment deferents.
L’espectroscopia d’absorbscio o espectrofotometria té un bast camp d’aplicació en la química, en la bioquímica i en la biologia, ja que proporciona informació sobre les estructures moleculars.
Els instruments capasos de detectar l'espectre d'una radiació, espectógrafs, es divideixen en doscategorías: els espectógrafs de prisma i els espectógrafs de reticle. En general, un espectógraf consta de tres parts: un dispositiu de colimació o colimador que té la funció de fer paral·lel el feix de radiació que ha d'absorbir, un dispositiu de dispersió que pot ser un prisma o un reticul d'infrcció, i un sistema de detencio constiutuit per un objectiu i una camara fotografica, i alfgunes vegades per un visor per a la observació viusal directe.
Si el dispositiu de dispersio es un prisme, el feix paral·lel incideix sobre una cara amb un angel corresponent per la desviació minima per la ratlla groga del sol. Degut que l'index de refracció es una funcaio de la frequencia de la radiació, es dona el fenoment de la dispersió i a la sortida del prisme si tenen asos paral·lels amb distinta inclinaciño per les diverses frequenciaes presents
en el feix incident. Aquests feixos son recollits per un objectiu d'una camara fotografica i donen tantes imatges de la fenedura com freqüencies present en el feix coincident. Per el ultravioleta, tant el prisme com les altres parts optiques deuen estar construides en quarts. Un espectógraf d'aquest tipus te una dispersio que depent de les seves dimensions i de les caractersiqrues, i arriba 4 A/mm a 3000 A i els 30 A /mm a 6000 A. A mes dels prismes de base triangular s'usen freqüentment prismes de foprma especial (prismes de desviació constant) que permenten una observació mes facil del espectre. Els espectografs de reticul tenen com dispositiu dispersa un reticle de difraccio constituit per una plaqueta de material transparent en que es troben grabats alguns trossos paral·lels equidistants (reticul de tranparencia), o pr susperficies metaliques espectaculars grabades del mateix mode (reticul de reflexió). La superficies d'arsenic metàlic es presta especialement bé per a la construcció d'aquest ultim tipus de reticle. Es interesant observar que la dispersió d'un reticle es lineal i que conegent el pas del reticle, o sigui la distanvcia entre dos trossos consecuitius, es pot obtenir una mesura absoluta d'ona. La relació que lluiga l'angul A de desviació de la direcció del feix incident con la longitud d'ona de la radicaió es
ny=d· sen a
on d es el pas de reticle i n un número enter ( numero d'ordre del espectre). En variar n es tenen diversos espectres ( de primer, segon ordre, etc) de dispersió creixent pero de intensitat cada cop mes debil.
Las fonts de radiació mes utilitzats en espectroscoia d'emisió son els arcs d'alta i baixa tensió i les fonts de descarga condensada.
Un transformador alimentat per corrent alterna de 220 V produeix una tensió d'uns 20 kV que, a traves d'un circuit format per un codensdor en paral·lel i una inductància en sèrie, alimenta els elèctrodes entre els cuals tenen lugar a la descarga. Els elèctrodas son frecuentment petits cilindres de grafit molt pur, un dels cuals presenta una cavitat en la cual es coloca la substancia a analitzar.
La primera observació de que la llum solar podia descompondre’s fent-la passar a través de un prisma va ser deguda a Wollaston (1802) i segida poc després per les conegudíssimes investigacions de Fraunhofer sobre les ratlles negres d’absorció en l’espectre solar. El 1827 Herschel observà que sals de diversos tipus posades sobre la flama la acolorien de manera característica cosa que servia per determinar la presència de certs elements. Naixien així les contribucions fundamentals de Bunsen i Kirchhoff, la espectroscòpia, és a dir, la determinació de la natura d’una substància a través de l’anàlisi de la radiació que aquesta pot emetre o absorbir.
Durant molts anys la espectroscòpia va romandre sobre bases empíriques; a través de la recollida de moltes dades experimentals s’arribà a la sistemàtica d’espectres d’emissió. Les dades espectroscòpiques han constituït un material d’importància fundamental pel desenvolupament de la teoria atòmica i prporcionaren la primera i més important prova del valor del model de Bohr-Rutherford. El perfecionament de les tècniques espectroscòpiques i a l’ús de mètodes interferencials d’altíssim poder resolutiu que han conduit al descobriment de l’esctrcura fina i hiperfina han converit la espectroscòpia en un mètode molt potent d’anàlisis, superat solament en alguns casos per l’anàlisis mediant activació neutrònica.
El terme espectroscoipia, que inicialment es limitava a l’analisis per descomposicio de la radiacio visible, a extés el seu significat a tot el camp de la radiacio electromagnetica, de les ondes de radio als raigs X i y. És evident que els diversos tipus de radiacions requereixen tècniques i instruments totalment deferents.
L’espectroscopia d’absorbscio o espectrofotometria té un bast camp d’aplicació en la química, en la bioquímica i en la biologia, ja que proporciona informació sobre les estructures moleculars.
Els instruments capasos de detectar l'espectre d'una radiació, espectógrafs, es divideixen en doscategorías: els espectógrafs de prisma i els espectógrafs de reticle. En general, un espectógraf consta de tres parts: un dispositiu de colimació o colimador que té la funció de fer paral·lel el feix de radiació que ha d'absorbir, un dispositiu de dispersió que pot ser un prisma o un reticul d'infrcció, i un sistema de detencio constiutuit per un objectiu i una camara fotografica, i alfgunes vegades per un visor per a la observació viusal directe.
Si el dispositiu de dispersio es un prisme, el feix paral·lel incideix sobre una cara amb un angel corresponent per la desviació minima per la ratlla groga del sol. Degut que l'index de refracció es una funcaio de la frequencia de la radiació, es dona el fenoment de la dispersió i a la sortida del prisme si tenen asos paral·lels amb distinta inclinaciño per les diverses frequenciaes presents
en el feix incident. Aquests feixos son recollits per un objectiu d'una camara fotografica i donen tantes imatges de la fenedura com freqüencies present en el feix coincident. Per el ultravioleta, tant el prisme com les altres parts optiques deuen estar construides en quarts. Un espectógraf d'aquest tipus te una dispersio que depent de les seves dimensions i de les caractersiqrues, i arriba 4 A/mm a 3000 A i els 30 A /mm a 6000 A. A mes dels prismes de base triangular s'usen freqüentment prismes de foprma especial (prismes de desviació constant) que permenten una observació mes facil del espectre. Els espectografs de reticul tenen com dispositiu dispersa un reticle de difraccio constituit per una plaqueta de material transparent en que es troben grabats alguns trossos paral·lels equidistants (reticul de tranparencia), o pr susperficies metaliques espectaculars grabades del mateix mode (reticul de reflexió). La superficies d'arsenic metàlic es presta especialement bé per a la construcció d'aquest ultim tipus de reticle. Es interesant observar que la dispersió d'un reticle es lineal i que conegent el pas del reticle, o sigui la distanvcia entre dos trossos consecuitius, es pot obtenir una mesura absoluta d'ona. La relació que lluiga l'angul A de desviació de la direcció del feix incident con la longitud d'ona de la radicaió es
ny=d· sen a
on d es el pas de reticle i n un número enter ( numero d'ordre del espectre). En variar n es tenen diversos espectres ( de primer, segon ordre, etc) de dispersió creixent pero de intensitat cada cop mes debil.
Las fonts de radiació mes utilitzats en espectroscoia d'emisió son els arcs d'alta i baixa tensió i les fonts de descarga condensada.
Un transformador alimentat per corrent alterna de 220 V produeix una tensió d'uns 20 kV que, a traves d'un circuit format per un codensdor en paral·lel i una inductància en sèrie, alimenta els elèctrodes entre els cuals tenen lugar a la descarga. Els elèctrodas son frecuentment petits cilindres de grafit molt pur, un dels cuals presenta una cavitat en la cual es coloca la substancia a analitzar.
▲*Espectroscòpia de raigs X: S'utilitza [[raigs X]], de energia superior a l'ultraviolat, que correspon a canvis en els nivells electrònics d'electrons interns.
Un tipus d'espectroscòpia espècial es l'espectroscòpia atòmica, en la qual no s'analitza la mostra tal qual sinó atomitzada (mitjançant escalfament en flama, forn de grafit o plasma), amb la qual cosa s'aconsegueix una selectivitat molt bona amb nivells de detecció molt baixos.
| 