Spektroskopia

Spektroskopia on valon tutkimista kiinteän aineen, nesteen tai kaasun läpi emittoituneen, heijastuneen tai läpäisseen aallon pituuden funktiona. Kemikaali kuumennetaan, jotta sitä voidaan analysoida, koska kuumat aineet hehkuvat ja jokainen kemikaali hehkuu eri tavalla. Hehkumisen eri aallonpituudet muodostavat värispektrin, joka eroaa jossakin määrin muista kemikaaleista. Spektroskopia erottaa ja mittaa eri aallonpituuksien kirkkauden. Sen avulla voidaan tunnistaa seoksen sisältämät kemikaalit ja määrittää joitakin muita asioita, kuten se, kuinka kuuma asia on.

Spektroskopian avulla tutkijat voivat tutkia ja tutkia asioita, jotka ovat liian pieniä mikroskoopilla havaittaviksi, kuten molekyylejä ja vielä pienempiä subatomisia hiukkasia, kuten protoneja, neutroneita ja elektroneja. Näiden valoaaltojen mittaamiseen ja analysointiin on olemassa erityisiä välineitä.

Alkoholin liekki ja sen spektri

Menetelmät

Infrapunaspektroskopia mittaa valoa infrapunaspektrissä. IR-spektroskopian huippuominaisuus on, että se on erittäin hyödyllinen orgaanisten molekyylien funktionaalisten ryhmien tunnistamisessa. Orgaanisten molekyylien absorboima infrapunavalo aiheuttaa molekyylien värähtelyjä. Värähtelytaajuudet ovat yksilöllisiä yksittäisille funktionaalisille ryhmille. IR-spektri esitetään graafisesti läpäisykertoimen (%) ja aaltoluvun (cm-1) suhteen.

Röntgenkristallografialla voidaan tarkastella kiteisen molekyylin rakennetta. Kunkin atomin elektronipilvi hajottaa röntgensäteet ja paljastaa näin atomien sijainnit. Erilaisia epäorgaanisia ja orgaanisia molekyylejä, kuten DNA:ta, proteiineja, suoloja ja metalleja, voidaan kiteyttää ja käyttää tässä menetelmässä. Analyysiin käytetty näyte ei tuhoudu.

Ultravioletti-violettispektroskopiassa käytetään näkyvää ja ultraviolettivaloa tarkastelemaan, kuinka paljon kemikaalia on nesteessä. Liuoksen väri on perusta sille, miten UV-Vis toimii. Käsiteltävän liuoksen väri johtuu sen kemiallisesta koostumuksesta. Liuos siis absorboi joitakin valon värejä ja heijastaa muita värejä, ja sen heijastama valo on liuoksen väri. UV-Vis-spektroskopia toimii siten, että valo johdetaan liuoksen näytteen läpi ja sitten määritetään, kuinka paljon valoa liuos absorboi.

Ydinmagneettiresonanssilla voidaan tarkastella ytimiä. Siinä käytetään hyväksi tiettyjen ytimien magneettisia ominaisuuksia, joista yleisimpiä ovat ¹³C ja¹ H. NMR-laite tuottaa suuren magneettikentän, joka saa ytimet toimimaan kuin pienet sauvamagneetit. Ytimet suuntautuvat joko laitteen magneettikenttään tai sitä vastaan. Tässä vaiheessa on kaksi mahdollista suuntausta, joissa ytimet voivat olla α- tai β-suuntauksessa. Seuraavaksi ytimet altistetaan radioaalloille, jotka saavat α:n suuntautumaan β-suuntaukseen. Kun tämä muutos tapahtuu, energiaa vapautuu ja se havaitaan. Tietokonejärjestelmä tulkitsee tiedot graafisesti (intensiteetti vs. kemiallinen siirtymä ppm:nä). NMR ei tuhoa analyysiin käytettävää näytettä. Alla on 900 MHz:n NMR-järjestelmä.

Aiheeseen liittyvät sivut

Absorptiospektroskopia
Tähtitieteellinen spektroskopia
Aika-alueen spektroskopia
Auger-elektronispektroskopia

Kysymyksiä ja vastauksia

K: Mitä on spektroskopia?

V: Spektroskopia on valon tutkimista sen aallon pituuden funktiona, joka on emittoitunut, heijastunut tai loistanut kiinteän aineen, nesteen tai kaasun läpi.

K: Miksi kemistit lämmittävät kemikaalia spektroskopian aikana?

V: Jokainen kemikaali hehkuu eri tavalla kuumennettaessa, ja spektroskopiassa analysoidaan kemikaalin hehkua sen aallonpituuden värispektrin määrittämiseksi, joka eroaa muista.

K: Miten spektroskopia erottaa eri kemikaalit toisistaan?

V: Spektroskopiassa erotetaan ja mitataan kemikaalien hehkun eri aallonpituuksien kirkkautta.

K: Mitä spektroskopialla voidaan määrittää kemikaalien tunnistamisen lisäksi?

V: Spektroskopialla voidaan määrittää, kuinka kuuma analysoitava asia on.

K: Mitä hyötyä spektroskopiasta on?

V: Spektroskopian avulla tutkijat voivat tutkia ja tutkia asioita, jotka ovat liian pieniä mikroskoopilla havaittaviksi, kuten molekyylejä ja subatomisia hiukkasia.

K: Mitä tarvitaan valoaaltojen mittaamiseen ja analysointiin spektroskopiassa?

V: Valoaaltojen mittaamiseen ja analysointiin spektroskopiassa tarvitaan erityisiä välineitä.

K: Mitä esimerkkejä subatomisista hiukkasista voidaan tutkia spektroskopian avulla?

V: Spektroskopian avulla voidaan tutkia subatomisia hiukkasia, kuten protoneja, neutroneja ja elektroneja.