Spectre ,spectroscopie
Cuvântul spectru este folosit destul de des. De exemplu putem vorbi despre spectru de opinii sau spectru de activitate. Chiar si într-un context stiintific cuvântul spectru este utilizat în circumstante diferite, dar în fizică si chimie prin spectru
întelegem de obicei un sir discret sau un interval de frecvente.
Un exemplu de spectru este cel al luminii albe, produs de către o prismă prin dispersie.
Primul aparat spectral, spectroscopul, inventat de către Bunsen si Kirchoff în
anul 1859, folosea o prismă pentru separarea radiatiilor de diverse lungimi de undă.
Drept receptor se foloseste ochiul uman. În cazul în care spectrul se înregistrează pe o placă fotografică, aparatul se numeste spectrograf, dar această metodă nu prea se mai
utilizează în zilele noastre. Dacă drept receptor se foloseste un dispozitiv electronic capabil să înregistreze intensitatea radiaŃiei incidente în functie de lungimea de undă, aparatul poartă numele de spectrometru sau spectrofotometru.
Din cele de mai sus reiese că spectroscopia este capitolul fizicii care se ocupă cu studiul spectrelor obtinute prin diverse metode experimentale. În general aceste spectre pot fi de absorbtie sau de emisie. O solutie de CuSO4 în lumină albă are
culoarea albastră, deoarece absoarbe în regiunea rosie a domeniului vizibil. Un spectru de absorbtie de importantă istorică este cel al soarelui. Studiind liniile de absorbtie din acest spectru s-a putut stabili ce fel de substanŃe sunt răspunzătoare pentru lipsa anumitor lungimi de undă din spectru. Absorbtia lungimii de undă de 587,5618 nm este datorată heliului, element descoperit pentru prima dată în soare.
Foarte multe spectre sunt obtinute prin emisie. De exemplu radiatia electromagnetică emisă de o lampă de Hg contine mai multe linii spectrale în domeniul vizibil. Trebuie mentionat că în cazul substantelor mpleculare spectrul este format din benzi de linii foarte apropiate (spectru de bandă). În cadrul cursului de fată vom
explica de ce există o deosebire atât de semnificativă între spectrele atomice si moleculare.
Atât spectrele de emisie, cât si cele de absorbtie se pot utiliza în analiza calitativă, deoarece oferă informatii privind substantele emitătoare sau absorbante.
Cunoasterea intensitătii liniilor spectrale sau a benzilor permite o analiză cantitativă.
Spectroscopia -ocupă o pozitie specială în fizică si chimie deoarece oferă răspunsuri la întrebările privind structura atomo-moleculară. De exemplu în cazul moleculelor mici poate oferi informatii privind lungimea legăturilor chimice sau unghiul dintre
legături. Prin analize spectroscopice putem să răspundem la întrebarea dacă o conformatie „cis” sau „trans” este mai stabilă. Metodele spectroscopice sunt foarte sensibile si precise. Putem aminti în acest sens determinarea temperaturii în spatiu, ceasurile
atomice, detectarea moleculelor individuale sau monitorizarea cineticii reactiilor în procese de ardere.
Tabelul de mai jos prezintă diversele domenii ale radiatiilor electromagnetice si tipurile de tranzitii care conduc la emisia sau absorbtia radiatiei din domeniul respectiv.
Radiatia electromagnetică Lungimea de undă (λ ) Tipul tranzitiei
_____________________________________________________________
microunde 25 μm – 1 mm rotatii moleculare
infrarosu 2,5 μm – 25 μm vibratii moleculare
infrarosu apropiat 700 nm – 2,5 μm electroni de valentă vibratii moleculare vizibil 400 nm – 700 nm electroni de valentă
ultraviolet 10 nm – 400 nm electroni de valentă
Spectroscopia -poate fi împărtită în mai multe ramuri, în functie de lungimea de undă a radiatiei electromagnetice din spectrul considerat. Astfel avem spectroscopie de microunde, infrarosu, vizibil si ultraviolet. În functie de tipul tranzitiei implicate în procesul de emisie sau absorbtie vorbim despre spectroscopie de rotatie, vibratie, electronică si de ionizare. În final mentionăm că există un tip de spectru care nu implică nici proces de absorbtie, nici de emisie. Este vorba despre spectroscopia Raman care studiază radiatia împrăstiată (difuzată) de probă. Sursa radiatiei poate fi în vizibil, ultraviolet apropiat sau infrarosu apropiat.
