Optiske spektroskopiske analysemetoder er baseret på interaktionen mellem elektromagnetisk stråling og stof. Formålet med at skrive denne artikel er at orientere dig om de grundlæggende begreber i almindeligt anvendte spektroskopiske teknikker

Elektromagnetiske spektrum

Det elektromagnetiske spektrum giver spektroskopisten et væld af information. Hver region af det elektromagnetiske spektrum er karakteriseret ved en række frekvenser eller bølgelængder og finder flere anvendelser i hænderne på kemikere og fysikere. Bølgelængder af det elektromagnetiske spektrum spænder fra interatomare dimensioner (højenergi gammastråler) til flere kilometer (radiobølger)

Spektroskopiske teknikker

Spektroskopiske teknikker er grundlæggende baseret på tre typer interaktioner af elektromagnetisk stråling med stof.

• Udledning
• Absorption
• Spredning

Emissionsspektroskopi

Emissionsspektroskopiske metoder er baseret på emissionen af karakteristiske bølgelængder, der udsendes af de elementer, der udgør prøven, når de exciteres af termisk, elektrisk eller strålingsenergi

• ICP – OES-spektroskopi

En plasmakilde ved høj temperatur bruges til at excitere de bestanddele, der udsender karakteristiske bølgelængdestrålinger, som kan bruges til kvantitativ estimering af prøven

• Fluorescensspektroskopi

Ved absorption af lys bliver det absorberende molekyle ophidset, og visse arter, som er fotoluminiscerende, genudsender det absorberede lys efter en tidsforsinkelse Fluorescens refererer til re-emission \((10^-^8 til 10^-^9sec)\), mens forsinket emission efter minutter, timer eller endda dage omtales som phosphorescens.

Fluorescensintensiteten er direkte proportional med tilstedeværende fluorescerende arter. Nogle stoffer, som ikke er naturligt fluorescerende, kan derivatiseres med fluorescerende dele for at forbedre detektionsgrænserne.

Absorptionsspektroskopi

Grundlaget for absorptionsspektroskopi er måling af absorption af specifikke bølgelængder af specifikke atomer eller molekyler i prøven. Absorptionsmålinger kan foretages ved en specifik bølgelængde eller over en række bølgelængder for samtidige bestemmelser.

• UV – synlig spektroskopi

Området 180 – 780 nm udgør den UV – synlige region og kan bruges til atomare, molekylære eller ioniske artsbestemmelser. Absorption i denne region skyldes elektroniske overgange mellem elektronniveauerne af den absorberende art.

• Infrarød spektroskopi

Absorption i dette område finder sted fra omkring 25.000 cm-1 (nær IR) til omkring 10 cmi-1 (langt IR) afhængigt af energien fra vibration eller rotation af de absorberende molekyler. Forudsætningen for absorption i dette område er ændring i dipolmomentet af det absorberende molekyle. Det centrale anvendelsesområde er funktionel gruppeidentifikation af molekyler. FT – IR har fuldstændig erstattet dispersive IR-instrumenter på grund af de mange fordele, som FT IR-teknikken tilbyder.

• Turbidimetri

Turbidimetri anvendes til bestemmelse af suspensioner, som er homogent dispergeret i et flydende medium. Opaciteten af sådanne suspensioner måles ud fra intensiteten af transmitteret lys. Turbidimetriske metoder giver i bedste fald et groft skøn over koncentrationen

• Røntgenspektroskopi

Højenergi røntgenstråling bruges til at slå elektroner ud fra indre skaller af atomer, som erstattes af elektroner fra ydre skaller. Energien udsendes som en fotoner, som er karakteristisk for hvert element
Lysspredningsspektroskopi

• Nephelometri

Nephelometri er baseret på studiet af spredt lys ved en homogen suspension af partikler i et flydende medium

• Raman spektroskopi

Rama-skift i væskeprøver skyldes excitation til højere vibrationstilstande ved indfaldende stråling. Raman-effekten involverer spredning af lys ledsaget af ændring af bølgelængde. Raman og infrarød spektroskopi er komplementære teknikker, men Raman har en stor fordel, at vandige prøver kan håndteres direkte, da vand ikke interfererer i Raman-målinger

• Røntgendiffraktion

Røntgendiffraktion er ikke et kemisk identifikationsværktøj, men det tjener til at karakterisere den atomare og molekylære struktur af krystallinske materialer. Ved at måle vinklerne og intensiteterne af diffrakterede røntgenstråler er det muligt at nå frem til tæthederne af elektroner i krystalgitteret, hvorfra den rumlige fordeling af atomer i krystalgitteret kan udledes.

I efterfølgende artikler vil lignende analytiske teknikgrupper blive diskuteret.

Del venligst dine synspunkter og kom med kommentarer til artiklen.

Kilde