La espectroscopia es el estudio de la interacción entre la radiación (radiación electromágnetica, o la luz, así como la radiación de la partícula) y la materia . La espectrometría es la medida de estas interacciones y un instrumento que realiza tales medidas es un espectrómetro o espectrógrafo. Un diagrama de la interacción se refiere como espectro .

Históricamente, la espectroscopia refirió a una rama de la ciencia en la cual la luz visible fue utilizada para el estudio teórico de la estructura de la materia y para los análisis cualitativos y cuantitativos. Recientemente, sin embargo, la definición ha ensanchado mientras que se han desarrollado las nuevas técnicas que utilizan no sólo la luz visible, solamente muchas otras formas de radiación.

La espectroscopia es de uso frecuente en el la química analítica física de y para la identificación de sustancias con el espectro emitido de o absorbente por ellas. La espectroscopia es también muy usada en la astronomía y la teledetección . La mayoría de los telescopios grandes tienen espectrómetros, que se utilizan para medir la composición química y las características físicas de objetos astronómicos o para medir sus velocidades del cambio de Doppler de sus líneas espectrales

Clasificación de métodos espectroscópicos

La naturaleza de la radiación midió

El tipo de espectroscopia depende de la cantidad física medida. Normalmente, la cantidad se mide que es una cantidad o una intensidad algo.
La espectroscopia óptica (espectroscopia electromágnetica ) implica interacciones de la materia con la radiación electromágnetica o el ligero. la espectroscopia Ultravioleta-visible es un ejemplo.
La espectroscopia de electrón implica interacciones con los haces electrónicos que la espectroscopia del taladro del implica el inducir del efecto de taladro con un haz electrónico.
La espectroscopia total implica la interacción de la especie cargada con los campos magnéticos y/o eléctricos, dando lugar a un espectro total. El " del término; spectroscopy" total; se desaprueba a favor de espectrometría total, porque la técnica es sobre todo una forma de medida, aunque produce un espectro para la observación.

Proceso de la medida

La mayoría de los métodos espectroscópicos se distinguen como el atómico o molecular basado encendido independientemente de si se aplican a los átomos o a las moléculas. Junto con esa distinción, pueden ser clasificados en la naturaleza de su interacción:
La espectroscopia de absorción utiliza la gama de los espectros electromágneticos en los cuales una sustancia absorbe. Esto incluye la espectroscopia de la absorción atómica y varias técnicas moleculares, tales como espectroscopia infrarroja en esa espectroscopia de resonancia magnética nuclear de la región (NMR) y en la región de la radio .
La espectroscopia de emisión utiliza la gama de espectros electromágneticos en los cuales una sustancia irradie (emite). La sustancia primero debe absorber energía. Esta energía puede ser de una variedad de fuentes, que determina el nombre de la emisión subsecuente, como la luminescencia . Las técnicas moleculares de la luminescencia incluyen el Spectrofluorimetry .
El que dispersa la espectroscopia mide la cantidad de luz que una sustancia dispersa en las ciertos longitudes de onda, ángulos de incidente, y ángulos de la polarización. El proceso de la dispersión es mucho más rápido que el proceso de la absorción/de la emisión. Uno de los usos más útiles de la espectroscopia de la dispersión luminosa es la espectroscopia de Raman.

Tipos comunes de espectroscopia

espectroscopia de la fluorescencia del

La espectroscopia de la fluorescencia utiliza los fotones de una energía más alta para excitar una muestra, que entonces emitirá los fotones de una energía más baja. Esta técnica ha llegado a ser popular para su bioquímico y los usos médicos, y se puede utilizar para la microscopia confocal, la transferencia de energía de resonancia de la fluorescencia, y la proyección de imagen del curso de la vida de la fluorescencia.

la espectroscopia de radiografía del y el del radiografían la cristalografía Cuando las radiografías de la suficiente frecuencia (energía) interactivas con una sustancia, los electrones de la cáscara interna en el átomo se excitan a los orbitarios vacíos externos, o pueden ser quitadas totalmente, ionizando el átomo. El " de la cáscara interna; hole" entonces será llenado por los electrones de orbitarios externos. La energía disponible en este proceso de la desexcitación se emite como radiación (fluorescencia) o quitará otro menos-limita electrones del átomo (efecto de taladro). Las frecuencias de la absorción o de la emisión (energías) son características del átomo específico. Además, porque variaciones de una frecuencia del átomo específico las pequeñas (energía) ocurrir que son características de la vinculación química. Con un aparato conveniente, estas frecuencias características de la radiografía o las energías de electrón de taladro pueden ser medidos. La absorción de la radiografía y la espectroscopia de emisión se utiliza en química y ciencias materiales para determinar la vinculación elemental de la composición y del producto químico.

La cristalografía de la radiografía es un proceso de la dispersión; los materiales cristalinos dispersan radiografías a los ángulos bien definidos. Si la longitud de onda de las radiografías del incidente se sabe, ésta permite el cálculo de las distancias entre los planos de átomos dentro del cristal. Las intensidades de las radiografías dispersadas dan la información sobre las posiciones atómicas y permiten que el arreglo de los átomos dentro de la estructura cristalina sea calculado.

Espectroscopia de la llama

Las muestras líquidas de la solución se aspiran en una combinación de la hornilla o del nebulizador/de la hornilla, desolvado, se atomizan, y se excitan a veces a un estado electrónico de una energía más alta. El uso de una llama durante análisis requiere el combustible y el oxidante, típicamente bajo la forma de gases. Los gases de combustible comunes usados son el acetileno (ethyne) o el hidrógeno . Los gases comunes del oxidante usados son el oxígeno, el aire, o el óxido nitroso . Estos métodos son a menudo capaces de analizar los analitos del elemento metálico en la pieza por millón de, mil millones, o bajar posiblemente las gamas de la concentración . Los detectores ligeros son necesarios detectar la luz con la información del análisis que viene de la llama.
Espectroscopia de emisión atómica del - este método utiliza la excitación de la llama; los átomos son emocionados del calor de la llama emitir la luz. Este método utiliza comúnmente una hornilla de la consumición total con un enchufe ardiente redondo. Una llama más alta de la temperatura que la espectroscopia de la absorción atómica (AA) se utiliza típicamente para producir la excitación de los átomos del analito. Puesto que los átomos del analito son excitados por el calor de la llama, no hay lámparas elementales especiales a brillar en la llama necesarias. Un de alta resolución Polychromator se puede utilizar para producir una intensidad de la emisión contra espectro de la longitud de onda sobre una gama de longitudes de onda que demuestran líneas múltiples de la excitación del elemento, significando que los elementos múltiples se pueden detectar en uno funcionado. Alternativo, un monocromador se puede fijar en una longitud de onda para concentrar en análisis de un solo elemento en cierta línea de emisión. La espectroscopia de emisión del plasma es una versión más moderna de este método. Ver el flamear la espectroscopia de emisión para más detalles.
la espectroscopia (a menudo llamado AA) - este método de la absorción atómica del utiliza comúnmente un nebulizador de la pre-hornilla (o el compartimiento nebulizing) para crear una niebla de la muestra y una hornilla ranura-shaped que dé una llama más larga de la longitud del camino. La temperatura de la llama es bajo bastante que la llama sí mismo no excita los átomos de la muestra de su estado de tierra. El nebulizador y la llama se utilizan al desolvate y atomizan la muestra, pero la excitación de los átomos del analito es hecha por el uso de las lámparas que brillan a través de la llama en las varias longitudes de onda para cada tipo de analito. En el AA, la cantidad de luz absorbente después de pasar a través de la llama determina la cantidad de analito en la muestra. Un horno del grafito para calentar la muestra al desolvate y atomiza es de uso general para la mayor sensibilidad. El método del horno del grafito puede también analizar algunas muestras del sólido o de la mezcla. Debido a su buenas sensibilidad y selectividad, sigue siendo un método de análisis de uso general para ciertos oligoelementos en líquido acuoso (y otro) muestras.
Espectroscopia atómica de la fluorescencia del - este método utiliza comúnmente una hornilla con un enchufe ardiente redondo. La llama se utiliza al solvate y atomiza la muestra, pero una lámpara brilla la luz en una longitud de onda específica en la llama para excitar los átomos del analito en la llama. Los átomos de ciertos elementos pueden entonces el son fluorescente que emite la luz en una diversa dirección. La intensidad de esta luz que es fluorescente se utiliza para cuantificar la cantidad de elemento del analito en la muestra. Un horno del grafito se puede también utilizar para la espectroscopia atómica de la fluorescencia. Este método no es tan de uso general como la absorción atómica o la espectroscopia de emisión del plasma.

Espectroscopia de emisión del plasma del En cierto modo similar a la espectroscopia de emisión atómica de la llama, la ha substituido en gran parte.
Plasma de la corriente continua del

(DCP) Un plasma continua (DCP) es creada por una descarga eléctrica entre dos electrodos. Un gas de la ayuda del plasma es necesario, y AR es común. Las muestras se pueden depositar en uno de los electrodos, o si el conducir puede componer un electrodo.

Espectrometría descargar-óptica de la emisión del resplandor (GD-OES)
el del

juntó inductivo la espectrometría plasma-atómica (ICP-AES) de la emisión
espectroscopia inducida por láser (LIBERACIONES (LIBS)) de la avería, también llamada espectrometría de plasma Laser-induced (LIPS)
Plasma inducida por microondas del

(MIP)

La espectroscopia de la chispa o del arco del (emisión) - se utiliza para el análisis de elementos metálicos en muestras sólidas. Para los materiales non-conductive, una muestra se muele con el polvo del grafito para hacerlo conductor. En métodos tradicionales de la espectroscopia del arco, una muestra del sólido fue molida comúnmente para arriba y destruida durante análisis. Un arco voltaico o una chispa se pasa a través de la muestra, calentando la muestra a una temperatura alta para excitar los átomos en ella. El resplandor emocionado de los átomos del analito que emite la luz en las varias longitudes de onda que se podrían detectar por métodos espectroscópicos comunes. Puesto que las condiciones que producen la emisión del arco no se controlan típicamente cuantitativo, el análisis para los elementos es cualitativo. Hoy en día, las fuentes de la chispa con descargas controladas bajo atmósfera del argón admiten que este método se puede considerar eminente cuantitativo, y su uso se amplía extensamente por todo el mundo a través de laboratorios del control de producción de fundiciones y de molinos de acero.

Espectroscopia visible

Muchos átomos emiten o absorben la luz visible. Para obtener una línea espectro fina, los átomos deben ser en una fase de gas. Esto significa que la sustancia tiene que ser vaporizada. El espectro se estudia en la absorción o la emisión. La espectroscopia de absorción visible se combina a menudo con espectroscopia de absorción ULTRAVIOLETA en espectroscopia UV/Vis.

Espectroscopia ultravioleta

Todos los átomos absorben en la región ULTRAVIOLETA porque estos fotones son bastante enérgios excitar electrones externos. Si es la frecuencia arriba bastante, la fotoionización ocurre. La espectroscopia ULTRAVIOLETA también se utiliza en la cuantificación de la proteína y de la concentración de la DNA así como el cociente de la proteína a la concentración de la DNA en una solución. Varios aminoácidos encontrados generalmente en proteína, tal como triptófano, absorben la luz en la gama 280nm y la DNA absorbe la luz en la gama 260nm. Por esta razón, el cociente de la absorbencia 260/280nm es un buen indicador general de la pureza relativa de una solución en términos de estas dos macromoléculas. Las estimaciones razonables de la proteína o de la concentración de la DNA se pueden también hacer esta manera usar la ley de cerveza .

Espectroscopia infrarroja

considera también:

infrarrojo de la espectroscopia La espectroscopia infrarroja ofrece la posibilidad para medir diversos tipos de vibraciones en enlace interatómicas en diversas frecuencias. Especialmente en la química orgánica el análisis de los espectros de absorción del IR demuestra qué tipo de enlaces está presente en la muestra.

Espectroscopia de Raman

considera también:

la espectroscopia de Raman La espectroscopia de Raman utiliza la dispersión inelástica de la luz para analizar modos vibratorios y rotatorios de moléculas. Las “huellas digitales resultantes” son una ayuda al análisis.

Espectroscopia de resonancia magnética nuclear

considera también:

la espectroscopia RMN

La espectroscopia de resonancia magnética nuclear analiza las características magnéticas de ciertos núcleos atómicos para determinar diversos ambientes locales electrónicos del hidrógeno, del carbón, o de otros átomos en el compuesto orgánico o el otro compuesto . Esto se utiliza para ayudar a determinar la estructura del compuesto.

Espectroscopia de la fotoemisión

Espectroscopia de Mössbauer

Los modos de la transmisión o (CEMS) del conversión-electrón de espectroscopia de Mössbauer sondan las características de los núcleos específicos del isótopo en diversos ambientes atómicos analizando la absorción resonante de los rayos gama característicos de la energía conocidos como el efecto de Mössbauer.

El menos con frecuencia utilizó/la espectroscopia combinada

La espectroscopia fotoacústica mide las ondas acústicas producidas sobre la absorción de la radiación.
La espectroscopia fototérmica mide el calor desarrollado sobre la absorción de la radiación.
Espectroscopia circular del dicroísmo
La espectroscopia de la actividad óptica de Raman explota efectos de la dispersión de Raman y de la actividad óptica para revelar la información detallada sobre centros quirales en moléculas.
La espectroscopia de Terahertz utiliza longitudes de onda sobre la espectroscopia infrarroja y debajo de medidas de la onda de la microonda o de milímetro.
La dispersión de neutrón inelástica trabaja como la espectroscopia de Raman, con los neutrones en vez de los fotones
La espectroscopia inelástica el hacer un túnel del electrón utiliza los cambios en la corriente debido a la interacción inelástica de la electrón-vibración en las energías específicas que pueden también medir transiciones óptico prohibidas.
La espectroscopia del taladro es un método usado para estudiar superficies de materiales en una microescala. Es de uso frecuente con respecto a la microscopia electrónica .
Del de la cavidad del anillo espectroscopia abajo
El Fourier transforma es un método eficiente para procesar los datos de los espectros obtenidos usar los interferómetros. El uso de Fourier transforma en espectroscopia se llama Fourier transforma la espectroscopia . Casi toda la espectroscopia infrarroja (FTIR) y (el RMN ) la espectroscopia de resonancia magnética nuclear se realizan con Fourier transforma.
La espectroscopia de la materia en las situaciones donde las características están cambiando con tiempo se llama la espectroscopia Tiempo-resolved .
La espectroscopia mecánica implica interacciones con vibraciones macroscópicas, tales como fonones . Un ejemplo es la espectroscopia acústica, implicando las ondas acústicas .
espectroscopia Tiempo-resolved
Espectroscopia usar un AFM - la técnica analítica basada se llama la espectroscopia de la fuerza.
Espectroscopia dieléctrica
La espectroscopia infrarroja termal mide la radiación termal emitida de los materiales y de las superficies y se utiliza para determinar el tipo de enlaces presentes en una muestra así como su ambiente del enrejado. Las técnicas son ampliamente utilizadas por los químicos orgánicos, los mineralogistas, y los científicos planetarios .

Substracción del fondo

La substracción del fondo es un término usado típicamente en espectroscopia cuando uno explica el proceso de adquirir un nivel de la radiación de fondo (o el nivel de radiación ambiente) y después hace un ajuste algorítmico a los datos para obtener la información cualitativa sobre cualquier desviación del fondo, incluso cuando son una orden de la magnitud menos descifrable que el fondo sí mismo.

La substracción del fondo puede efectuar un número de cálculos estadísticos (serie continua, Compton, Bremsstrahlung) llevando al funcionamiento de sistema total mejorado.

Ver también

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Sección representativa de absorción
Espectroscopia astronómica
Espectroscopia atómica
Espectroscopia coherente
Espectroscopia atómica de la fluorescencia del vapor frío
espectroscopia transitoria del Profundo-nivel
Espectroscopia del EPR
Espectroscopia gamma
Espectroscopia inducida por láser (LIBERACIONES) de la avería
Metamerismo (color)
Rotor rígido
Espectroscopia rotatoria
Espectroscopia saturada
Espectroscopia el hacer un túnel de la exploración
Teoría de dispersión
Distribuciones de energía espectrales
Reflexión espectral
Espectrofotometría
Notación espectroscópica
Análisis de espectro
Espectroscopia vibratoria
José von Fraunhofer
Roberto Bunsen
Gustavo Kirchhoff