La spettroscopia
La spettroscopia permette di esaminare e studiare lo spettro elettromagnetico, in particolare le diverse lunghezze d'onda di luce emesse o assorbite da un oggetto.
La procedura dell'analisi spettroscopica inizia con la divisione della luce nelle sue varie lunghezze d'onda tramite un dispositivo chiamato spettroscopio.
Queste lunghezze d'onda corrispondono a differenti colori e, una volta analizzate, offrono uno spettro che illustra la distribuzione energetica lungo le varie lunghezze d'onda, passando da quelle più lunghe, associate a bassa energia, a quelle più corte, che indicano alta energia.
Le leggi della spettroscopia
Per capire meglio la spettroscopia, è utile fare riferimento agli studi avviati da J. Fraunhofer nel 1800 e, in particolar modo, alle leggi della spettroscopia formulate da G. Kirchhoff nel 1859 che identificano tre tipi di spettri:
- Lo spettro ad emissione continua
Quando un solido, un liquido o un gas molto denso raggiunge uno stato di incandescenza, emette un fenomeno noto come spettro ad emissione continua. In pratica, genera luce su un'intera gamma di lunghezze d'onda. Ad esempio, quando si incrementa la temperatura, un "corpo nero" inizia a irradiare la luce in modo continuo su tutte le lunghezze d'onda possibili. Questa è la prima legge della spettroscopia. - Lo spettro ad emissione a righe o bandre
In condizioni di incandescenza, un gas rarefatto (a bassa densità e bassa pressione) produce un particolare fenomeno chiamato spettro di emissione a righe. In altre parole, emette la luce a lunghezze d'onda ben precise, strettamente legate alla composizione chimica del gas. Pertanto, le lunghezze d'onda della luce emessa dal gas dipendono dagli elementi e dai composti chimici presenti all'interno del gas. Questa è la seconda legge della spettroscopia. - Lo spettro ad assorbimento
Quando un gas rarefatto (a bassa densità e a bassa pressione) viene esposto a un flusso ininterrotto di radiazioni elettromagnetiche a temperatura più elevata, si verifica la formazione di uno spettro di assorbimento a righe. Questo fenomeno si manifesta in quanto il gas assimila la luce alle stesse lunghezze d'onda che può emettere. Questa è la terza legge della spettroscopia.
Ognuno di questi spettri è caratterizzato da particolari condizioni e proprietà, e l'analisi di questi può fornire informazioni preziose sulla composizione chimica di una sostanza o di una sorgente di luce.
L'analisi spettrofotometrica
Dopo aver esaminato lo spettro, l'analisi si focalizza sull'assorbimento della luce da parte di una sostanza, un processo noto come analisi spettrofotometrica.
In questa fase, un campione della sostanza viene collocato tra una fonte di luce e un rilevatore di luce.
Quando i fotoni di luce colpiscono le particelle della sostanza, queste ultime passano dallo stato di minima energia allo stato di eccitatazione, causando un aumento dell'energia interna della sostanza chimica.
La diversa distribuzione dei livelli energetici delle sostanze chimiche caratterizza come viene assorbito il passaggio dei fotoni dalla sostanza.
Pertanto, ogni sostanza chimica possiede un particolare spettro di assorbimento.
Questo vuol dire che osservando come una sostanza assorbe la luce, è possibile scoprire la sua composizione chimica.
In questo modo, si può risalire alla composizione chimica delle sostanze anche molto lontane, come le stelle e i corpi celesti, analizzando come emettono e assorbono le radiazioni elettromagnetiche.
E così via
