Spektrometre nedir, ne işe yarar, ne için ve nasıl kullanılır? Spektrometre türleri ve kullandığı bilimsel yöntemler, özellikleri nelerdir?
Spektrometreler, bir numunedeki kimyasal türlerini, kimyasal yapısını veya konsantrasyonlarını tanımlamak veya onaylamak için kullanılan bilimsel araçlardır. Bir aletin kullanışlılığını arttırabilecek birçok olası varyasyon ve modifikasyona sahip birçok spektrometre türü vardır. Çoğu durumda, kafa karıştırıcı sonuçları önlemek için spektrometrik analize gönderilen bir örnek oldukça saf olmalıdır.
Madde ve Enerji
Spektrometri madde ve enerji arasındaki etkileşimlere dayanır. Belirli bir enerji türüyle uyarılan bir numune, numunenin karakteristiği olan bir şekilde yanıt verecektir. Yönteme bağlı olarak, numune, bir enerji girişinde enerjiyi emerek, enerjiyi serbest bırakarak veya belki de kalıcı bir fiziksel değişikliğe uğratarak yanıt verir. Bir örnek belirli bir cihazda yanıt vermezse, bu sonuçta da bize bilgi vermiş olacaktır.
Kolorimetreler
Bir kolorimetrede, numune tek bir dalga boyunda ışığa maruz kalır veya birçok farklı dalga boyunda taranır. Işık elektromanyetik spektrumun görünür bandındadır. Renkli sıvılar farklı ışık renklerini farklı derecelerde yansıtır, iletir (geçirir) veya emer. Kolorimetri, bir numunenin geçirgenliğini veya absorbansını sabit bir dalga boyunda ölçerek ve sonucu bir kalibrasyon eğrisiyle karşılaştırarak, çözeltideki bilinen bir maddenin konsantrasyonunu belirlemek için yararlıdır. Bir bilim adamı, bilinen konsantrasyonda bir dizi standart çözeltiyi analiz ederek kalibrasyon eğrisini üretir.
UV Spektrometreleri
Ultraviyole (UV) spektroskopisi, ultraviyole ışığı kullanması dışında kolorimetreye benzer bir prensipte çalışır. UV spektroskopisine elektronik spektroskopi de denir, çünkü sonuçlar örnek bileşiğin kimyasal bağlarındaki elektronlara bağlıdır. Araştırmacılar, kimyasal bağları incelemek ve görünür ışıkla etkileşime girmeyen maddelerin (örneğin nükleik asitler) konsantrasyonlarını belirlemek için UV spektrometreleri kullanırlar.
IR Spektrometreleri
Kimyagerler bir örneğin kızılötesi ışığa tepkisini ölçmek için kızılötesi (IR) spektrometreleri kullanırlar. Cihaz, absorbansı kaydetmek için numune boyunca bir dizi IR dalga boyu gönderir. IR spektroskopisine titreşimsel veya dönel spektroskopi de denir, çünkü birbirine bağlı atomların titreşim ve dönüş frekansları, IR radyasyonunun frekansları ile aynıdır. IR spektrometreleri bilinmeyen bileşikleri tanımlamak veya kimliklerini doğrulamak için kullanılır çünkü bir maddenin IR spektrumu benzersiz bir “parmak izi” görevi görür.
Atomik Spektrometreler
Atomik spektrometreler, numunelerin elementel bileşimini bulmak ve her bir elementin konsantrasyonlarını belirlemek için kullanılır. İki temel atomik spektrometre türü vardır: emisyon ve absorbans. Her iki durumda da bir alev numuneyi yakar ve numunede bulunan elementlerin atomlarına veya iyonlarına böler. Bir emisyon cihazı, iyonize atomlar tarafından salınan ışığın dalga boylarını tespit eder. Bir absorbans cihazında, belirtilen dalga boylarındaki ışık enerjili atomlardan bir detektöre geçer. Emisyon veya absorbansların dalga boyları mevcut elemanların karakteristiğidir.
Kütle Spektrometreleri
Kütle spektrometreleri moleküllerin, özellikle büyük ve karmaşık moleküllerin kimyasal yapılarını analiz etmek ve tanımlamak için kullanılır. Bir örnek cihaza enjekte edilir ve elektronları kesmek ve pozitif yüklü iyonlar oluşturmak için iyonize edilir (kimyasal olarak veya bir elektron ışını ile). Bazen numune molekülleri işlem sırasında daha küçük iyonize parçalara ayrılır. İyonlar manyetik bir alandan geçirilir, böylece yüklü parçacıklar farklı konumlarda bir dedektöre çarpmak için kavisli bir yol izler. Daha ağır parçacıklar daha hafif olanlardan farklı bir yol izlemektedir ve numune, sonucu bilinen bileşimin standart örnekleri ile karşılaştırarak tanımlanır.
