Metody analizy optycznej spektroskopii opierają się na oddziaływaniu promieniowania elektromagnetycznego z materią. Celem napisania tego artykułu jest przybliżenie podstawowych pojęć powszechnie stosowanych technik spektroskopowych

Widmo elektromagnetyczne

Widmo elektromagnetyczne dostarcza spektroskopowi bogactwa informacji. Każdy obszar widma elektromagnetycznego charakteryzuje się zakresem częstotliwości lub długości fal i znajduje kilka zastosowań w rękach chemików i fizyków. Długości fal widma elektromagnetycznego wahają się od wymiarów międzyatomowych (promienie gamma o wysokiej energii) do kilku kilometrów (fale radiowe)

Techniki spektroskopowe

Techniki spektroskopowe opierają się zasadniczo na trzech rodzajach oddziaływań promieniowania elektromagnetycznego z materią.

• Emisja
• Wchłanianie
• Rozpraszanie

Spektroskopia emisyjna

Metody spektroskopii emisyjnej opierają się na emisji charakterystycznych długości fal emitowanych przez pierwiastki stanowiące próbkę pod wpływem wzbudzenia energią cieplną, elektryczną lub promieniowania

• ICP – Spektroskopia OES

Źródła plazmy w wysokiej temperaturze są używane do wzbudzania pierwiastków składowych, które emitują promieniowanie o charakterystycznej długości fali, które można wykorzystać do ilościowego oszacowania próbki

• Spektroskopia fluorescencyjna

Po absorpcji światła cząsteczka absorbująca zostaje wzbudzona i pewne fotoluminescencyjne cząsteczki ponownie emitują zaabsorbowane światło z opóźnieniem. Fluorescencja odnosi się do reemisji \((10^-^8 do 10^-^9s)\), natomiast opóźniona emisja po minutach, godzinach, a nawet dniach nazywana jest fosforescencją.

Intensywność fluorescencji jest wprost proporcjonalna do obecnych form fluorescencyjnych. Niektóre substancje, które nie są naturalnie fluorescencyjne, można derywatyzować ugrupowaniami fluorescencyjnymi w celu poprawy granic wykrywalności.

Spektroskopia absorpcyjna

Podstawą spektroskopii absorpcyjnej jest pomiar absorpcji określonej długości fali przez określone atomy lub cząsteczki w próbce. Pomiary absorpcji mogą być wykonywane przy określonej długości fali lub w zakresie długości fal do równoczesnych oznaczeń.

• UV – spektroskopia widzialna

Obszar 180 – 780 nm stanowi obszar UV – widzialny i może być używany do oznaczania form atomowych, molekularnych lub jonowych. Absorpcja w tym regionie wynika z przejść elektronowych między poziomami elektronowymi form absorbujących.

• Spektroskopia w podczerwieni

Absorpcja w tym obszarze zachodzi od około 25 000 cm-1 (bliska IR) do około 10 cmi-1 (daleka IR) w zależności od energii drgań lub rotacji pochłaniających cząsteczek. Warunkiem absorpcji w tym obszarze jest zmiana momentu dipolowego cząsteczki absorbującej. Kluczowym obszarem zastosowania jest identyfikacja grup funkcyjnych cząsteczek. FT – IR całkowicie zastąpił instrumenty dyspersyjne IR ze względu na mnogość zalet, jakie oferuje technika FT IR.

• turbidymetria

Turbidymetria służy do oznaczania zawiesin jednorodnie zdyspergowanych w środowisku płynnym. Nieprzezroczystość takich zawiesin mierzy się intensywnością przepuszczanego światła. Metody turbidymetryczne co najwyżej dają przybliżone oszacowanie stężenia

• Spektroskopia rentgenowska

Promieniowanie rentgenowskie o wysokiej energii jest wykorzystywane do wybijania elektronów z wewnętrznych powłok atomów, które są zastępowane elektronami z zewnętrznych powłok. Energia emitowana jest w postaci fotonów charakterystycznych dla każdego pierwiastka
Spektroskopia rozpraszania światła

• Nefelometria

Nefelometria opiera się na badaniu światła rozproszonego przez jednorodną zawiesinę cząstek w ciekłym ośrodku

• Spektroskopia Ramana

Przesunięcia Ramy w próbkach ciekłych wynikają ze wzbudzenia do wyższych stanów wibracyjnych przez promieniowanie padające. Efekt Ramana polega na rozpraszaniu światła, któremu towarzyszy zmiana długości fali. Spektroskopia Ramana i w podczerwieni są technikami uzupełniającymi się, ale Ramana ma dużą zaletę polegającą na tym, że próbki wodne mogą być przetwarzane bezpośrednio, ponieważ woda nie zakłóca pomiarów Ramana

• Dyfrakcja rentgenowska

Dyfrakcja rentgenowska nie jest narzędziem do identyfikacji chemicznej, ale służy do charakteryzowania struktury atomowej i molekularnej materiałów krystalicznych. Mierząc kąty i natężenia dyfrakcyjnych promieni rentgenowskich, można uzyskać gęstości elektronów w sieci krystalicznej, z których można wywnioskować przestrzenny rozkład atomów w sieci krystalicznej.

W kolejnych artykułach omówione zostaną podobne grupy technik analitycznych.

Podziel się swoimi opiniami i komentarzami do artykułu.

Źródło