Spektroskopie

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Skočit na navigaci Skočit na vyhledávání
Lineární viditelné spektrum

Spektroskopie je fyzikální obor, který se zabývá studiem interakce světla s látkou, tedy elektromagnetického záření se vzorkem. Jejím cílem je získat optické spektrum, tedy závislost intenzity látkou absorbovaného, odraženého, emitovaného nebo rozptýleného záření na vlnové délce.

Historie[editovat | editovat zdroj]

Animace rozkladu světla pomocí optického hranolu.

Zakladatelem spektroskopie je Jan Marek Marci a po něm sir Isaac Newton, který pomocí optického hranolu objevil monochromatické světlo. Také si všiml, že čím čistější monochromatické světlo získává, tím slabší je jeho intenzita. Tuto skutečnost překonaly až lasery a synchrotrony. První spektrometr vytvořili Kirchhoff a Bunsen v roce 1860.

Základní pojmy[editovat | editovat zdroj]

Absorpce a emise záření[editovat | editovat zdroj]

Lihový plamen a jeho spektrum

Interakce záření s hmotou může nastat několika způsoby. Atom nebo molekula mohou záření pohltit (absorpce), naopak energii uvolnit ve formě záření (emise) nebo mohou záření pohltit a po čase jej opět emitovat (fluorescence a fosforescence).

Vlnová délka záření[editovat | editovat zdroj]

Základní fyzikální vlastností látek je, že pohlcují záření určitých vlnových délek. Absorbované nebo emitované spektrum pak není spojité, ale skládá se z mnoha linií (čar nebo pásů), které jsou pro každou látku specifické. Neexistují dvě chemicky odlišné látky, které by měly stejné absorpční nebo emisní spektrum. V plynné fázi mají spektra atomů podobu separovaných linií, v případě molekul sdružených do pásů. V kapalné a pevné fázi pozorujeme spektra pásová.

Ve vzdálené infračervené oblasti odpovídá každá linie spektra změně rotace molekuly. Ve střední a blízké infračervené oblasti odpovídá každá linie spektra změně vibrace a rotace molekuly. Ve viditelné a ultrafialové oblasti spekter dochází k přeskokům elektronů mezi orbitaly různých energií ve vnějších slupkách atomových nebo molekulových orbitalů. V oblasti rentgenového záření dochází ke změnám ve vnitřních slupkách atomů. Radioaktivní záření gama vede k přeskokům jaderných částic mezi jednotlivými energetickými hladinami jádra.

Se zkracující se vlnovou délkou záření se zvyšuje jeho energie a také účinek záření na atomy a molekuly. Zatímco radiové vlny svým dopadem ovlivní jen orientaci jaderného spinu a účinek na molekulu je téměř nulový, tak gama záření je schopno zničit i atomová jádra.

Typ záření Vlnočet
(cm−1)
Frekvence Energie
(kJ/mol)
Interakce s hmotou
Záření gama (γ) 108 – 1010 3×1018 Hz – 3×1020 Hz 106 – 108 Rozpady atomových jader
Rentgenové záření (RTG) 106 – 108 3×1016 Hz – 3×1018 Hz 104 – 106 Ionizace
Ultrafialové záření (UV) 104 – 106 3×1014 Hz – 3×1016 Hz 100 – 104 Přechody elektronů
Viditelné záření (VIS) 100 – 104 3×1012 Hz – 3×1014 Hz 1 – 100 Přechody elektronů
Infračervené záření (IR) 1 – 100 30 GHz – 3×1012 0,01 – 1 Vibrace molekul
Mikrovlnné záření (MW) 0,01 – 1 300 MHz – 30 GHz 10−4 – 0,01 Rotace molekul
Rádiové záření (LW) 10−4 – 0,01 3 MHz – 300 MHz 10−6 – 10−4 Přechody jaderného spinu

Aplikace[editovat | editovat zdroj]

Literatura[editovat | editovat zdroj]

Externí odkazy[editovat | editovat zdroj]