Spectroscopy

Emissziós vonalak

A spektroszkópia azt vizsgálja, hogyan bocsát ki, nyel el vagy szór az anyag különböző energiájú elektromágneses sugárzást. Mivel atomoknak és molekuláknak kvantált energiaállapotaik vannak, spektrumuk jellegzetes „ujjlenyomatot” adhat összetételről, szerkezetről és fizikai állapotról.

Gerjesztett atom magasabb energiaszintről alacsonyabbra kerülve fotont bocsáthat ki, amelynek energiája hν=ΔE. Mivel csak meghatározott szintek engedélyezettek, az emissziós spektrumban diszkrét vonalak jelennek meg. A vonal hullámhossza közvetlen kapcsolatban áll az átmenet energiakülönbségével.

Ha folytonos fény halad ritkább gázon át, az atomok bizonyos fotonenergiákat elnyelhetnek és magasabb szintre gerjesztődhetnek. A továbbhaladó fényben sötétebb abszorpciós vonalak maradnak. Ugyanazon atom emissziós és abszorpciós vonalainak energiái összefüggnek, mert ugyanazon energiaszint-különbségek szerepelnek.

Molekulákban elektronállapotok mellett rezgési és forgási energiaszintek is vannak. Infravörös spektroszkópia különösen molekularezgésekre érzékeny, mikrohullámú tartomány forgási átmeneteket vizsgálhat, UV–látható spektroszkópia pedig elektronátmeneteket. A pontos kiválasztási szabályok megmondják, mely átmenetek adnak mérhető jelet.

Oldatok abszorpciójánál megfelelő tartományban Beer–Lambert törvény használható: A=εbc, ahol A az abszorbancia, ε a moláris abszorpciós tényező, b az úthossz és c a koncentráció. Ez mennyiségi analízist tesz lehetővé, de nagy koncentráció, kémiai egyensúlyváltozás vagy műszeres korlát eltérést okozhat a linearitástól.