Química analítica

ca espectroscopi, n m
es espectroscopio, n m
en spectroscope, n

Química analítica

Definition

Instrument per produir i observar un espectre de radiació electromagnètica.

Note

En un sentit més restringit, el terme espectroscopi s'utilitza per a designar un instrument que permet la visió directa de l'espectre per l'ull.

En qualsevol espectroscopi es poden distingir, com a components principals, una font de radiació i un sistema analitzador. La configuració d'aquests components pot ser molt variable, segons la regió espectral i la naturalesa del fenomen que cal estudiar.

El sistema analitzador d'un espectroscopi sol constar d'una escletxa, per on penetra el feix de radiació que cal estudiar; un sistema dispersor, constituït generalment per un o més prismes o xarxes de difracció, que produeix la separació de les diferents longituds d'ona que componen el feix de radiació, i un sistema òptic d'enfocament, constituït gairebé sempre per combinacions de lents i de miralls, que dona lloc a la formació en la seva superfície focal de tantes imatges com radiacions de diferent longitud d'ona componen la radiació. L'element dispersor és un prisma construït amb un material transparent a la radiació que s'estudia. El sistema d'enfocament és format per dues lents. La primera lent, que s'anomena lent col·limadora, té per objecte convertir en un feix paral·lel el feix divergent que ha passat per l'escletxa d'entrada. La segona lent enfoca sobre una mateixa superfície els diferents feixos paral·lels dispersats pel prisma. Aquest sistema es pot transformar en un monocromador si es col·loca sobre la superfície focal una segona escletxa, de forma que és possible variar la longitud d'ona que passa per aquesta escletxa de sortida desplaçant l'escletxa o fent girar l'element dispersor.

Quan es dota un espectroscopi d'un monocromador i un detector s'obté un espectròmetre.

ca espectroscòpia, n f
es espectroscopia, n f
es espectroscopía, n f
en spectroscopy, n

Química analítica, Química física

Definition

Branca de la física i de la química que s'ocupa de l'estudi d'espectres electromagnètics.

Note

L'espectroscòpia és una branca força àmplia, que comprèn des dels diversos mètodes per a l'obtenció i la mesura d'un espectre i les aplicacions corresponents, principalment de tipus analític, fins a la interpretació teòrica més profunda en relació amb l'estructura atòmica i molecular de la matèria.

Les principals aplicacions de l'espectroscòpia són en els camps de l'astrofísica i la química.

L'aplicació de l'espectroscòpia a l'anàlisi química es basa en la identificació d'algunes línies espectrals característiques de cada element en comparació amb un espectre de referència de característiques conegudes. L'anàlisi per espectroscòpia, a més de la identificació dels components de la substància analitzada, també pot donar indicacions quantitatives, atenent al grau d'intensitat de les línies de l'espectre.

Històricament, el primer pas cap al desenvolupament de l'espectroscòpia el va fer Newton, l'any 1666, en descobrir la dispersió de la llum solar mitjançant un prisma. L'any 1859, Kirchhoff i Bunsen van descobrir que, en estat de luminescència, cada compost emet un espectre electromagnètic característic, amb la qual cosa es van establir les bases de l'aplicació de l'espectroscòpia d'emissió a l'anàlisi química. La radiació infraroja va ser descoberta per William Herschel l'any 1800, a partir del seu efecte tèrmic. El 1801 Wilhelm Ritter va descobrir la radiació ultraviolada. El desenvolupament de l'espectroscòpia va conduir a la formulació de problemes bàsics la solució dels quals va exigir hipòtesis en desacord amb la mecànica clàssica, que van donar lloc al naixement de la mecànica quàntica. En síntesi, aquests problemes són el coneixement del mecanisme de l'origen de les radiacions i la recerca d'una relació entre les longituds d'ona de l'espectre.

L'espectrosòpia és el fonament de l'espectrometria.

ca espectroscòpia d'electrons Auger, n f
ca AES, n f sigla
es espectroscopia de electrones Auger, n f
es espectroscopía de electrones Auger, n f
es AES, n f sigla
en Auger electron spectroscopy, n
en AES, n sigla

Química física

Definition

Espectroscòpia basada en l'efecte Auger.

Note

Com que es basa en l'efecte Auger, els espectres obtinguts per espectroscòpia d'electrons Auger són una empremta de la mostra de material que s'analitza.

L'espectroscòpia d'electrons Auger s'utilitza àmpliament en l'estudi de superfícies. Té una de les seves aplicacions més importants en la indústria de la microelectrònica.

La sigla AES correspon a la denominació anglesa Auger electron spectroscopy ('espectroscòpia d'electrons Auger').

ca espectroscòpia de femtosegon, n f
es espectroscopia de femtosegundo, n f
es espectroscopía de femtosegundo, n f
es espectroscopia láser de femtosegundo, n f
es espectroscopía láser de femtosegundo, n f
en femtosecond spectroscopy, n

Química física

Definition

Espectroscòpia làser utilitzada per a estudiar processos en l'escala de temps de desenes o centenes de femtosegon.

Note

El fet que els intervals temporals típics dels moviments moleculars es produeixin en l'escala de temps de femtosegon permet investigar aquests moviments mitjançant l'obtenció de fotogrames a intervals regulars.

L'espectroscòpia de femtosegon es basa en la generació de trens de polsos làser, que duren pocs femtosegons a intervals de temps regulars. El límit actual de femtosegons és de centenars d'attosegons (10⁻¹⁸ segons). Un pols làser de bombatge prepara la mostra perquè doni lloc al procés desitjat, mentre que un pols làser de sondeig fa una anàlisi espectroscòpica de la mostra en la configuració en què aquesta es trobi en el moment que la travessa. En aquest sentit, una de les variants més usades en el camp de la femtoquímica és fer incidir el pols làser de bombatge sobre un feix molecular i fer que el pols làser de sondeig ionitzi selectivament alguna de les espècies presents en el feix molecular. Les espècies ionitzades són detectades, per exemple, per espectrometria de masses. Com a resultat final de les mesures, s'aconsegueix un conjunt d'espectres de masses obtinguts a intervals regulars de temps, els quals permeten saber com varia l'abundància d'alguna espècie amb el temps.

ca espectroscòpia de ressonància paramagnètica electrònica, n f
ca espectroscòpia de ressonància de spin electrònic, n f sin. compl.
es espectroscopia de resonancia de spin electrónico, n f
es espectroscopía de resonancia de spin electrónico, n f
es espectroscopia de resonancia paramagnética electrónica, n f
es espectroscopía de resonancia paramagnética electrónica, n f
en electron paramagnetic resonance spectroscopy, n
en electron spin resonance spectroscopy, n

Química física

Definition

Espectroscòpia en què una radiació electromagnètica de freqüència de la regió de les microones s'irradia sobre molècules o àtoms amb electrons desaparellats i sotmesos a la influència d'un camp magnètic extern.

Note

Si se suposa un electró perfectament aïllat, en aplicar un camp magnètic, els dos estats de spin, α i β, en què es pot trobar l'electró deixen d'estar degenerats. L'energia de cadascun d'ells adopta l'expressió E₋_1/2 = gµ_B Hm_s (amb m_s = 1/2 en l'estat α i m_s = − 1/2 en l'estat β), en què g és el factor g, una constant típica de l'electró, µ_B és el magnetó de Bohr (µ_B = 9,27·10⁻²¹ erg / gauss) i H és el camp magnètic en gauss (vegeu la imatge 1).

Un dels aspectes més importants de l'expressió és el significat del valor del factor g. Es pot definir intuïtivament com la magnitud de separació entre les energies −1/2gµ_B H i 1/2gµ_B H en aplicar el camp magnètic. El factor g de Landé de l'electró lliure té un valor de g = 2,0023, però per a cada electró desaparellat en qualsevol altra circumstància aquest valor varia (vegeu la imatge 2). Trobar aquesta variació és la tasca fonamental de l'espectroscòpia de ressonància paramagnètica electrònica.

Per a calcular el valor del factor g cal tenir en compte alguns postulats. En primer lloc, la mecànica estadística demostra que l'estat més estable és més poblat que l'estat superior. Per tant, quan s'aplica una radiació electromagnètica de microones, per a cada camp magnètic hi haurà una freqüència determinada que permetrà el salt des de m_s = −1/2 a m_s = 1/2, que equival a la freqüència de ressonància. Experimentalment se sol fer a l'inrevés; es fixa la freqüència i es varia el camp magnètic fins a trobar la ressonància. Tenint en compte les regles de selecció de la tècnica, ∆m_s = 1, per tant, es dedueix que hν = gµ_B H i g = hν/(µ_B H) = 714,6•A(GHz)/B(gauss).

La interacció entre els moments magnètics de spin d'un electró desaparellat i un nucli o més origina un desdoblament de nivells d'energia en produir-se un acoblament hiperfí. Això dona una mesura de la covalència de l'espècie estudiada.

Tota espècie, orgànica o inorgànica, amb electrons desaparellats és idònia per a l'espectroscòpia de ressonància paramagnètica electrònica, que en permet extreure dos tipus d'informació: el valor del factor g (contribució orbital i simetria) i l'acoblament hiperfí sobre altres nuclis (deslocalització de l'electró o covalència).

L'espectroscòpia de ressonància paramagnètica electrònica és d'una gran sensibilitat. Cal disposar de poca mostra per a poder dur a terme els experiments corresponents. Per tant, és una tècnica molt útil especialment en la química dels elements de transició i en la biologia, ja que permet estudiar molècules biològiques amb metalls de transició en molt poca quantitat.

ca espectroscòpia de ressonància magnètica nuclear, n f
ca espectroscòpia de RMN, n f
es espectroscopia de resonancia magnética nuclear, n f
es espectroscopía de resonancia magnética nuclear, n f
es espectroscopia de RMN, n f
es espectroscopía de RMN, n f
en NMR spectroscopy, n
en nuclear magnetic resonance spectroscopy, n

Química física

Definition

Espectroscòpia de determinació estructural que treballa en la zona de les ones de ràdio de l'espectre electromagnètic.

Note

L'espectroscòpia de ressonància magnètica nuclear es basa en la provocació de transicions entre els diferents estats de spin nuclear desdoblats per l'efecte d'un camp magnètic extern B₀ aplicat sobre la mostra. Si se suposa que el camp magnètic està dirigit al llarg de la direcció z de l'espai i que els nuclis de la molècula sobre la qual s'aplica tenen un nombre de spin nuclear I associat al seu moment angular de spin, les energies dels estats entre els quals es produeixen les transicions venen donades per l'expressió $E_{m_l} = -m_l h \nu_L$, en què h és la constant de Planck, m_I pot adoptar diferents valors (m_I = I, I − 1..., −I) i ν_L és la freqüència de Larmor.

Cada nucli té un valor del nombre de spin nuclear en funció de la seva estructura interna (I = 0 per a ¹²C i ¹⁶O; I = 1/2 per a ¹H, ¹³C, ¹⁹F i ³¹P; I = 1, 3/2, 2... per a ¹⁴N, ³⁵Cl i ¹¹B). Els nuclis amb nombre de spin nuclear I = 0 no presenten ressonància magnètica nuclear i, per tant, els seus espectres de ressonància magnètica nuclear no presenten cap senyal. Els nuclis amb nombre de spin nuclear I $\neq$ 0, per contra, presenten ressonància magnètica nuclear, tot i que se solen distingir aquells amb nombre de spin nuclear I = 1/2, de gran utilitat pràctica, d'aquells amb valors de nombre de spin nuclear I > 1/2, que són anomenats nuclis amb moment quadrupolar, i que ofereixen una utilitat més restringida a causa de la complexitat de les seva resposta.

Després d'aplicar el camp magnètic, no tots els nuclis amb la mateixa raó magnetogírica en l'expressió de la freqüència de Larmor ressonaran a la mateixa freqüència, ja que la diferència d'energia entre els estats de spin nuclear d'un nucli en concret és extremament sensible a l'entorn químic perquè el moviment dels electrons de la molècula fa que el camp magnètic local que experimenta cada nucli no sigui exactament igual. Aquesta particularitat és la que permet distingir els nuclis de la mateixa naturalesa presents en una molècula.

Les freqüències de ressonància se solen expressar en funció del desplaçament químic, que està relacionat amb l'estructura molecular i s'utilitza per a representar els espectres de ressonància magnètica nuclear.

Fins a principi de la dècada dels setanta es feia servir l'espectroscòpia de ressonància magnètica nuclear d'ona contínua, de baixa sensibilitat. Avui dia s'ha substituït per l'espectroscòpia de ressonància magnètica nuclear de polsos, molt més sensible i que simplifica la interpretació dels espectres de ressonància magnètica nuclear. La tècnica multipols constitueix la base de l'espectroscòpia de ressonància magnètica nuclear bidimensional.

Pel que fa a les aplicacions de l'espectroscòpia de ressonància magnètica nuclear, aquesta tècnica és molt valuosa per a la determinació estructural, fins i tot de molècules complexes, com les proteïnes i els àcids nucleics. D'altra banda, també proporciona informació rellevant sobre la dinàmica molecular de processos químics que tenen lloc en una escala de temps del microsegon al segon, com ara canvis conformacionals o intercanvi de lligands. Finalment, també hi ha la possibilitat d'obtenir d'imatges mitjançant la imatgeria per ressonància magnètica nuclear (NMRI, de l'anglès nuclear magnetic ressonance imaging), una aplicació que ha esdevingut molt important en el camp de la medicina com a tècnica de diagnosi.

ca espectroscòpia de ressonància magnètica nuclear bidimensional, n f
es espectroscopia de resonancia magnética nuclear bidimensional, n f
es espectroscopía de resonancia magnética nuclear bidimensional, n f
en bidimensional nuclear magnetic resonance spectroscopy, n
en two-dimensional nuclear magnetic resonance spectroscopy, n

Química física

Definition

Espectroscòpia de ressonància magnètica nuclear de polsos en què s'usen dos eixos per a representar els senyals associats a les freqüències de ressonància, de manera que aquestes freqüències se situen en diferents posicions d'un mapa bidimensional de contorns.

Note

Entre les diferents tècniques de ressonància magnètica nuclear bidimensional, destaquen la espectroscòpia de correlació (COSY, de l'anglès correlation spectroscopy), en què es mesuren tots els acoblaments entre els spins nuclears de la molècula, i l'espectroscòpia d'efecte nuclear Overhauser (NOESY, de l'anglès nuclear Overhauser effect spectroscopy), que permet mesurar distàncies internuclears.

ca espectroscòpia de ressonància magnètica nuclear d'ona contínua, n f
es espectroscopía de resonancia magnética nuclear de onda, n f
es espectroscopia de resonancia magnética nuclear de onda continua, n f
en continuous-wave nuclear magnetic resonance spectroscopy, n

Química física

Definition

Espectroscòpia de ressonància magnètica nuclear en què es fixa el camp magnètic extern sobre una mostra i es varia la freqüència de la radiació electromagnètica incident fins a trobar les diferents freqüències de ressonància, o a l'inrevés.

Note

L'espectroscòpia de ressonància magnètica nuclear d'ona contínua és una tècnica de baixa sensibilitat que es va utilitzar només fins a principi de la dècada dels setanta.

ca espectroscòpia de ressonància magnètica nuclear de polsos, n f
es espectroscopia de resonancia magnética nuclear de pulsos, n f
es espectroscopía de resonancia magnética nuclear de pulsos, n f
en pulsed nuclear magnetic resonance spectroscopy, n

Química física

Definition

Espectroscòpia de ressonància magnètica nuclear en què l'espectre s'enregistra a partir de la transformada de Fourier de la radiació electromagnètica que emeten els nuclis d'una mostra en funció del temps en què tornen a l'estat d'equilibri, després d'haver estat sotmesos a un pols de radiació electromagnètica.

Note

En l'espectroscòpia de ressonància magnètica nuclear de polsos s'apliquen, successivament, polsos de durada, freqüència i direcció de polarització adients, separats per intervals de temps en què la mostra evoluciona lliurement.

L'espectroscòpia de ressonància magnètica nuclear de polsos és una tècnica molt sensible que permet simplificar la interpretació dels espectres de ressonància magnètica nuclear complexos eliminant certs desdoblaments dels senyals o transferint la intensitat dels senyals més intensos als més febles perquè aquests senyals es puguin detectar.

ca espectroscòpia de ressonància paramagnètica electrònica, n f
ca espectroscòpia de ressonància de spin electrònic, n f sin. compl.
es espectroscopia de resonancia de spin electrónico, n f
es espectroscopía de resonancia de spin electrónico, n f
es espectroscopia de resonancia paramagnética electrónica, n f
es espectroscopía de resonancia paramagnética electrónica, n f
en electron paramagnetic resonance spectroscopy, n
en electron spin resonance spectroscopy, n

Química física

Definition

Espectroscòpia en què una radiació electromagnètica de freqüència de la regió de les microones s'irradia sobre molècules o àtoms amb electrons desaparellats i sotmesos a la influència d'un camp magnètic extern.

Note

Si se suposa un electró perfectament aïllat, en aplicar un camp magnètic, els dos estats de spin, α i β, en què es pot trobar l'electró deixen d'estar degenerats. L'energia de cadascun d'ells adopta l'expressió E₋_1/2 = gµ_B Hm_s (amb m_s = 1/2 en l'estat α i m_s = − 1/2 en l'estat β), en què g és el factor g, una constant típica de l'electró, µ_B és el magnetó de Bohr (µ_B = 9,27·10⁻²¹ erg / gauss) i H és el camp magnètic en gauss (vegeu la imatge 1).

Un dels aspectes més importants de l'expressió és el significat del valor del factor g. Es pot definir intuïtivament com la magnitud de separació entre les energies −1/2gµ_B H i 1/2gµ_B H en aplicar el camp magnètic. El factor g de Landé de l'electró lliure té un valor de g = 2,0023, però per a cada electró desaparellat en qualsevol altra circumstància aquest valor varia (vegeu la imatge 2). Trobar aquesta variació és la tasca fonamental de l'espectroscòpia de ressonància paramagnètica electrònica.

Per a calcular el valor del factor g cal tenir en compte alguns postulats. En primer lloc, la mecànica estadística demostra que l'estat més estable és més poblat que l'estat superior. Per tant, quan s'aplica una radiació electromagnètica de microones, per a cada camp magnètic hi haurà una freqüència determinada que permetrà el salt des de m_s = −1/2 a m_s = 1/2, que equival a la freqüència de ressonància. Experimentalment se sol fer a l'inrevés; es fixa la freqüència i es varia el camp magnètic fins a trobar la ressonància. Tenint en compte les regles de selecció de la tècnica, ∆m_s = 1, per tant, es dedueix que hν = gµ_B H i g = hν/(µ_B H) = 714,6•A(GHz)/B(gauss).

La interacció entre els moments magnètics de spin d'un electró desaparellat i un nucli o més origina un desdoblament de nivells d'energia en produir-se un acoblament hiperfí. Això dona una mesura de la covalència de l'espècie estudiada.

Tota espècie, orgànica o inorgànica, amb electrons desaparellats és idònia per a l'espectroscòpia de ressonància paramagnètica electrònica, que en permet extreure dos tipus d'informació: el valor del factor g (contribució orbital i simetria) i l'acoblament hiperfí sobre altres nuclis (deslocalització de l'electró o covalència).

L'espectroscòpia de ressonància paramagnètica electrònica és d'una gran sensibilitat. Cal disposar de poca mostra per a poder dur a terme els experiments corresponents. Per tant, és una tècnica molt útil especialment en la química dels elements de transició i en la biologia, ja que permet estudiar molècules biològiques amb metalls de transició en molt poca quantitat.

Química analítica

Basic search

Advanced search

Definition

Note

Definition

Note

Definition

Note

Definition

Note

Definition

Note

Definition

Note

Definition

Note

Definition

Note

Definition

Note

Definition

Note