Spectroscopie
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La spectroscopie est l'étude du spectre, c'est-à-dire la dépendance d'une mesure physique à la fréquence.
La spectroscopie est souvent utilisée dans la chimie physique et analytique pour l'identification des substances, à travers le spectre émis ou absorbé. Un instrument pour enregistrer un spectre est un spectromètre. Il existe différent types de spectroscopies classées suivant la quantité physique qui est mesurée ou calculée ou le processus de mesure.
La spectroscopie est aussi beaucoup utilisé en astronomie.
| Sommaire |
Quantité physique mesurée
Le type de spectroscopie dépend de la quantité physique mesurée. Normalement, la quantité qui est mesurée est un montant ou intensité de quelque chose.
- L'intensité de la radiation électromagnétique émise et le montant de celle absorbée est étudiée par la spectroscopie électromagnétique.
- L'amplitude des vibrations macroscopique sont étudiées par la spectroscopie acoustique, et la spectroscopie mécanique dynamique.
- L'énergie cinétique des particules est étudiée par la spectroscopie de la perte d'énergie d'électron.
- Le ratio de masse-à-charge des molécules et atomes sont étudiés dans la spectrométrie de masse. Note qu'un spectrométre de masse ne mesure pas l'énergie cinétique des particules: toutes les particules ont la meme énergie connue (ou un multiple entier de cela, dépendant de la charge). Il est contestable de mettre ce domaine strictement comme de la spectroscopie.
- Le nombre de molécules ou atomes ou état de mécanique-quantique à laquelle la fréquence ou le paramère d'énergie s'applique.
Processus de mesure
Différent types de spectroscopie utilisent des processus variés:
Deux types principaux de spectroscopie
La spectroscopie par absorption utilise un éventail de spectre électromagnétique dans laquelle une substance absorbe. C'est utilisé plus habituellement. L'échantillon est vaporisé puis une lumière d'une fréquence particulière est passée à travers cette vapeur.
Après calibration, le montant de l'absorbtion peut etre reliée aux concentrations de divers ions métal. La méthode peut etre automatisée et est largement utilisée pour mesurer des concentrations d'ions comme le sodium et calcium dans le sang. (spectroscopie absorbtion atomique).
La spectroscopie d'émission utilise l'éventail du spectre électromagnétique dans laquelle une substance irradie. Il necessite que la substance soit vaporisée à haute température en la plaçant près d'une étincelle.
Types ordinaires de spectroscopie
Common types of spectroscopy
spectroscopie rayons-X and crystallographie rayons-X
Quand les rayons-X d’une fréquence (énergie) suffisante interagissent avec une substance, les électrons de la coquille interne dans l’atome sont excités vers des orbites externes vides, ou elles peuvent etre retirés complètement, ionisant l’atome. Le trou de la coquille interne sera alors rempli par les électrons des autres orbites. L’énergie disponible dans ce processus desexcitation est émis comme une radiation (fluorescence) ou retirera d’autres électrons moins liés depuis l’atome (effet Auger). Les fréquences d’absorption ou d’émission sont caractéristiques d’un atome spécifique. En addition pour un atome précis il y a de petites variations de fréquence qui sont caractéristiques de la liaison chimique. Avec une matériel adapté ces fréquences de rayons-X caractéristiques ou énergie d’électron d’Auger peuvent être mesurées.
La crystallographie à rayons X est un processus dans lequel ils sont éclairés dans des cristaux à un certain angle. La longueur d’onde des rayons X est connu aussi la distance depuis le plan du cristal peut être calculée. Combinant toutes les informations la structure du cristal peuvent être reçues.
Spectroscopie visible
De nombreux atomes émettent ou absorbent la lumière visible. Afin d’obtenir un spectre suivant une ligne fine, les atomes doivent être dans une phase gazeuse. Cela signifie que la substance doit être vaporisée. Le spectre est étudié en absorption et émission.
Spectroscopie UV
Tous les atomes absorbent dans la région des ultraviolets parce que les photons sont suffisamment énergétique pour exciter les électrons externes. Si la fréquence est suffisamment haute la photoionisation prend place.
Spectroscopie par émission photo
Moins fréquement utilisé/ spectroscopie combinée
- Transformée de Fourier pour l’infrarouge
- lorsque les conditions changent avec le temps
- Microscope à force atomique
- Spectroscopie diélectrique
Voir aussi
- Spectrométrie
- Spectromètre
- Spectroscopie astronomique