Arten von Spektrometern

Ein Massenspektrometer hilft Wissenschaftlern, unbekannte Substanzen zu identifizieren.

Spektrometer sind wissenschaftliche Instrumente, die zur Identifizierung oder BestÀtigung der chemischen Spezies, chemischen Struktur oder Konzentration von Substanzen in einer Probe verwendet werden. Es gibt viele Arten von Spektrometern mit vielen möglichen Variationen und Modifikationen, die den Nutzen eines Instruments spezialisieren oder erweitern können. In den meisten FÀllen muss eine Probe, die einer spektrometrischen Analyse unterzogen wird, ziemlich rein sein, um störende Ergebnisse zu vermeiden.

Materie und Energie

Spektrometrie basiert auf Wechselwirkungen zwischen Materie und Energie. Eine Probe, die mit einer bestimmten Energie stimuliert wird, reagiert auf eine Weise, die fĂŒr die Probe charakteristisch ist. Je nach Methode reagiert eine Probe auf einen Energieeintrag, indem sie Energie absorbiert, Energie freisetzt oder sich sogar einer permanenten physikalischen VerĂ€nderung unterzieht. Wenn eine Probe in einem bestimmten Instrument keine Antwort gibt, gibt es auch Informationen in diesem Ergebnis.

Colorimeter

In einem Kolorimeter wird eine Probe einer einzelnen LichtwellenlĂ€nge ausgesetzt oder mit vielen verschiedenen LichtwellenlĂ€ngen abgetastet. Das Licht befindet sich im sichtbaren Bereich des elektromagnetischen Spektrums. Farbige FlĂŒssigkeiten reflektieren, ĂŒbertragen (lassen) oder absorbieren unterschiedliche Lichtfarben unterschiedlich stark. Die Farbmessung ist nĂŒtzlich, um die Konzentration einer bekannten Substanz in Lösung zu bestimmen, indem die DurchlĂ€ssigkeit oder Extinktion einer Probe bei einer festen WellenlĂ€nge gemessen und das Ergebnis mit einer Kalibrierungskurve verglichen wird. Ein Wissenschaftler erstellt die Eichkurve durch Analyse einer Reihe von Standardlösungen bekannter Konzentration.

UV-Spektrometer

Die Ultraviolett (UV) -Spektroskopie arbeitet nach einem Prinzip, das dem der Kolorimetrie Ă€hnlich ist, außer dass sie ultraviolettes Licht verwendet. UV-Spektroskopie wird auch als elektronische Spektroskopie bezeichnet, da die Ergebnisse von den Elektronen in den chemischen Bindungen der Probenverbindung abhĂ€ngen. Forscher untersuchen mit UV-Spektrometern chemische Bindungen und bestimmen die Konzentrationen von Substanzen (z. B. NukleinsĂ€uren), die nicht mit sichtbarem Licht interagieren.

IR-Spektrometer

Chemiker verwenden Infrarot (IR) -Spektrometer, um die Reaktion einer Probe auf Infrarotlicht zu messen. Das GerÀt sendet eine Reihe von IR-WellenlÀngen durch die Probe, um die Extinktion aufzuzeichnen. Die IR-Spektroskopie wird auch Schwingungs- oder Rotationsspektroskopie genannt, da die Schwingungs- und Rotationsfrequenzen der miteinander verbundenen Atome den Frequenzen der IR-Strahlung entsprechen. IR-Spektrometer werden verwendet, um unbekannte Verbindungen zu identifizieren oder ihre IdentitÀt zu bestÀtigen, da das IR-Spektrum einer Substanz als einzigartiger "Fingerabdruck" dient.

Atomspektrometer

Atomspektrometer werden verwendet, um die elementare Zusammensetzung von Proben zu finden und um die Konzentrationen jedes Elements zu bestimmen. Es gibt zwei grundlegende Arten von Atomspektrometern: Emission und Absorption. In jedem Fall verbrennt eine Flamme die Probe und zerlegt sie in Atome oder Ionen der Elemente, die in der Probe vorhanden sind. Ein Emissionsinstrument erfasst die WellenlĂ€ngen des von den ionisierten Atomen freigesetzten Lichts. In einem Absorptionsinstrument durchlĂ€uft Licht bestimmter WellenlĂ€ngen die erregten Atome zu einem Detektor. Die WellenlĂ€ngen der Emissionen oder Absorptionen sind charakteristisch fĂŒr die vorliegenden Elemente.

Massenspektrometer

Massenspektrometer werden verwendet, um die chemische Struktur von MolekĂŒlen, insbesondere von großen und komplexen, zu analysieren und zu identifizieren. Eine Probe wird in das Instrument injiziert und ionisiert (entweder chemisch oder mit einem Elektronenstrahl), um Elektronen abzuschĂŒtteln und positiv geladene Ionen zu erzeugen. Manchmal werden dabei die ProbenmolekĂŒle in kleinere ionisierte Fragmente zerlegt. Die Ionen werden durch ein Magnetfeld geleitet, wodurch die geladenen Teilchen einem gekrĂŒmmten Weg folgen, um an verschiedenen Orten auf einen Detektor zu treffen. Schwerere Teilchen folgen einem anderen Weg als leichtere und die Probe wird identifiziert, indem das Ergebnis mit denen verglichen wird, die mit Standardproben bekannter Zusammensetzung erzeugt wurden.

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