Espectroscopia
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 | Este artigo não cita fontes confiáveis. (Junho de 2009) |
Em Química e Física o termo espectroscopia é a designação para toda técnica de levantamento de dados físico-químicos através da transmissão, absorção ou reflexão da energia radiante incidente em uma amostra. Por extensão, o termo espectroscopia ainda é usado na técnica de espectroscopia de massas, onde íons moleculares monovalentes são defletidos por um campo magnético.
O resultado gráfico de uma técnica espectroscópica qualquer, a resposta como uma função do comprimento de onda - ou mais comumente a frequência - é chamado espectro. Sua impressão gráfica pode ser chamada espectrograma ou, por comodidade, simplesmente espectro; ver também largura de linha espectral
Originalmente o termo espectropia designava o estudo da interação entre radiação e matéria como uma função do comprimento de onda (λ). De fato, historicamente, espectroscopia referia-se a ao uso de luz visível dispersa de acordo com seu comprimento de onda, e.g. por um prisma.
Posteriormente o conceito foi expandido para compreender qualquer medida de uma grandeza como função tanto de comprimento de onda ou frequência. Assim, este termo também pode se referir a uma resposta a um campo alternado ou freqüência variável (ν). Uma posterior extensão do escoppo da definição adicionou energia (E) como uma variável, dada quando obtido o relacionamento muito próximo expresso por E = hν para fótons (h é a constante de Planck).
Descrição
É chamado de espectroscopia o método utilizado para análise de elementos simples, da estrutura química de compostos inorgânicos ou grupos funcionais de uma substância orgânica utilizando radiação electromagnética. O exame pode ser destrutivo ou não destrutivo; os exames mais interessantes são os que não destroem as amostras, e dos quais resultem dados precisos.
Sempre quando se excita uma substância com uma fonte de energia, esta pode emitir como absorver radiação em determinado comprimento de onda, desta forma permitindo uma observação do comportamento do corpo de prova. Os resultados da análise espectroscópica de uma amostra providenciam dados sobre a estrutura do analito, tais como geometria de ligação, natureza química de ligandos de um dado átomo, comprimentos de ligações químicas, etc.. A base da espectroscopia é a natureza ondulatória das radiações eletromagnéticas, cuja variável é a freqüência fundamental. Esta determina o número de oscilações realizadas pela onda por unidade de tempo, e o comprimento de onda, distância percorrida pela onda durante um período de tempo correspondente a uma unidade de freqüência, sendo o produto destas definido como a velocidade de propagação da onda.
Classificação dos métodos
Natureza da excitação medida
O tipo de espectroscopia depende da grandeza física medida. Normalmente, a grandeza que é medida é uma intensidade, tanto da energia absorvida quanto da produzida.
- Espectroscopia eletromagnética envolve interações de matéria com radiação eletromagnética, tais como luz.
- Espectroscopia de elétrons envolve interações com raios catódicos. Espectroscopia de Auger envolve a indução do efeito Auger com um raio catódico. Neste caso a medição tipicamente envolve a energia cinética do elétron como variável.
- Espectroscopia acústica envolve a frequência do som.
- Espectroscopia dieléctrica envolve a frequência de um campo elétrico externo.
- Espectroscopia mecânica envolve a frequência de um stress mecânico externo, e.g. a torção aplicada a uma peça de material.
Processos de medição
São três os principais tipos de processo pelos quais a radiação interage com a amostra e é analisada:
- Espectroscopia de absorção - Correlaciona a quantidade da energia absorvida em função do comprimento de onda da radiação incidente.
- Espectroscopia de emissão - Analisa a quantidade de energia emitida por uma amostra contra o comprimento de onda da radiação absorvida. Consiste fundamentalmente na reemissão de energia previamente absorvida pela amostra
- Espectroscopia de espalhamento (ou de dispersão)- Determina a quantidade da energia espalhada (dispersa) em função de parâmetros tais como o comprimento de onda, ângulo de incidência e o ângulo de polarização da radiação incidente.
Métodos de espectroscopia
Existem diversos métodos de análises espectroscópicas, tanto molecular quanto atômica. Para cada um deles os instrumentos de medida sofrem variações. Os métodos são:
- Espectroscopia rotacional ou espectroscopia de microondas
- Espectroscopia de infravermelho
- Espectroscopia Raman
- Espectroscopia UV/visível, Espectroscopia no visível ou Espectroscopia ultravioleta
- Espectroscopia de fluorescência ou fluorometria
- Espectroscopia de raios-X
- Espectroscopia de plasma ICP
- Espectroscopia fotoacústica
- Espectroscopia de absorção atômica
- Espectroscopia de absorção molecular
- Espectroscopia de ressonância magnética nuclear
- Espectroscopia de ressonância magnética eletrônica ou de Ressonância paramagnética eletrônica
- Espectroscopia de Mössbauer
Tem-se ainda, por um certo abuso de linguagem
Interação da radiação com a matéria
Como dito acima, o fundamento de qualquer espectroscopia é a interação de uma radiação eletromagnética e a matéria constituinte da amostra. A energia incidente pode ser refletida, transmitida ou absorvida. Haverá interação não somente se houver ressonância entre dois entes: a onda eletromagnética e uma partícula (átomo, molécula ou íon) mas também se a energia for mais alta que a necessária para ocorrer uma transição eletrônica.
As condições para que haja essa absorção são:
- A freqüência da onda incidente coincidir com uma freqüência natural de um tipo de oscilação do sistema.
- Sejam respeitadas as regras de seleção quânticas atinentes ao sistema e à faixa de freqüências particular envolvida.
Instrumentação
Em geral, espectrômetros ou espectroscópios são equipamentos destinados à análise de radiação, mormente ondas eletromagnéticas (incluindo-se nestas a luz visível). Desta forma, servem para a análise físico-química cujo processo é chamado espectroscopia. Os espectrômetros compreendem uma fonte de energia radiante, um sistema colimador (fenda, lentes...), um local destinado à amostra, um sistema monocromador e um sistema detector.
É comum ainda se confundirem estes termos com espectrofotômetro. Entretanto, ao termo espectrofotômetro reserva-se o sentido de ser um espectrômetro que utiliza radiação na zona da luz, ou seja, entre o infravermelho e o ultravioleta (inclusive). Neste sentido, existem espectrofotômetros UV-visível (ou apenas visível), de infravermelho e de fluorescência (ou fluorímetros).
Componentes
- Fontes De Radiação
- Colimadores
- Recipientes para amostras
- Monocromadores - prismas e redes de difracção
- Detectores/Transdutores (ex: fotomultiplicador)
- Processador
- Saída (ex: monitor de computador)