Analisi spettrale, i suoi tipi e applicazioni

L'analisi spettrale fu scoperta nel 1859 da Bunsen e Kirchhoff, professori di chimica e fisica in una delle più antiche e prestigiose istituzioni educative della Germania - l'Università di Heidelberg, intitolata a Ruprecht e Karl. La scoperta del metodo ottico per studiare la composizione chimica dei corpi e il loro stato fisico ha contribuito all'identificazione di nuovi elementi chimici (indio, cesio, rubidio, elio, tallio e gallio), l'emergere dell'astrofisica e divenne una sorta di svolta in varie aree del progresso scientifico e tecnologico.

Innovazione nella scienza e nella tecnologia

L'analisi spettrale ha notevolmente ampliato il campo della ricerca scientifica, che ha reso possibile ottenere definizioni più precise della qualità delle particelle e degli atomi, comprendere le loro relazioni reciproche e stabilire cosa ha causato l'emissione di energia luminosa da parte dei corpi. Tutto questo è stato un passo avanti nel campo della scienza e della tecnologia, dal momento che il loro ulteriore sviluppo è impensabile senza una chiara conoscenza della composizione chimica delle sostanze che sono oggetti dell'attività umana. Oggi non è sufficiente limitarsi alla determinazione delle impurità: nuovi requisiti sono imposti ai metodi di analisi delle sostanze. Pertanto, nella produzione di materiali polimerici, la purezza ultraelevata della concentrazione di impurità nei monomeri iniziali è molto importante, poiché spesso la qualità dei polimeri finiti dipende da essa.

Caratteristiche del nuovo metodo ottico

Vengono inoltre poste crescenti richieste allo sviluppo di metodi che garantiscano precisione e alta velocità. analisi. Metodi di analisi chimica non sempre sufficiente per questi scopi, i metodi fisico-chimici e fisici per determinare la composizione chimica possiedono un certo numero di caratteristiche preziose. Tra questi, il posto dominante è occupato dall'analisi spettrale, che è una combinazione di metodi per la determinazione quantitativa e qualitativa della composizione dell'oggetto in esame, basata sullo studio degli spettri di interazione di materia e radiazione. Di conseguenza, sono inclusi anche gli spettri acustici. onde elettromagnetiche radiazione, distribuzione di energia e massa di particelle elementari. Grazie all'analisi spettrale, è stato possibile determinare con precisione la composizione chimica e la temperatura di una sostanza, la presenza di un campo magnetico e la sua intensità, velocità di movimento e altri parametri. Il metodo si basa sullo studio della struttura della luce emessa o assorbita dall'analita. Quando si esegue un determinato raggio di luce sulla faccia laterale di un prisma triangolare, le componenti a luce bianca della luce di rifrazione creano uno spettro sullo schermo, una sorta di striscia arcobaleno in cui tutti i colori sono sempre disposti in un determinato ordine fisso. La propagazione della luce avviene sotto forma di onde elettromagnetiche, una certa lunghezza di ciascuna di esse corrisponde a uno dei colori della striscia arcobaleno. Determinare la composizione chimica della materia in base allo spettro è molto simile al metodo di individuazione di un criminale mediante impronte digitali. Gli spettri di linea, così come i modelli sulle dita, sono caratterizzati da un'individualità unica. A causa di ciò, la composizione chimica è determinata. L'analisi spettrale consente di rilevare un determinato componente nella composizione di una sostanza complessa, la cui massa non è superiore a 10-10. Questo è un metodo abbastanza sensibile. Spettroscopi e spettrografi sono usati per studiare gli spettri. Nel primo, lo spettro viene esaminato, ed è fotografato con l'aiuto di spettrografi. L'immagine risultante è chiamata spettrogramma.

Tipi di analisi spettrale

La scelta del metodo di analisi spettrale dipende in gran parte dallo scopo dell'analisi e dai tipi di spettri. Pertanto, analisi atomiche e molecolari sono utilizzate per determinare la composizione molecolare ed elementare di una sostanza. Nel caso di determinazione della composizione degli spettri di emissione e assorbimento vengono utilizzati metodi di emissione e assorbimento. Nello studio della composizione isotopica dell'oggetto, applichiamo l'analisi spettrometrica di massa, che viene effettuata dagli spettri di massa di ioni molecolari o atomici.

Vantaggi del metodo

L'analisi spettrale determina la composizione elementare e molecolare della sostanza, consente di condurre una scoperta qualitativa dei singoli elementi del campione in esame, nonché di ottenere una determinazione quantitativa delle loro concentrazioni. Le sostanze con proprietà chimiche simili sono molto difficili da analizzare con metodi chimici, ma sono determinate spettralmente senza alcun problema. Questo, ad esempio, una miscela di elementi di terre rare o gas inerti. Allo stato attuale, gli spettri di tutti gli atomi sono determinati e le loro tabelle sono compilate.

Applicazioni di analisi spettrale

Le migliori tecniche sviluppate per l'analisi spettrale atomica. Sono utilizzati per valutare un'ampia varietà di oggetti in geologia, astrofisica, metallurgia ferrosa e non ferrosa, chimica, biologia, ingegneria meccanica e altri rami della scienza e dell'industria. Recentemente, la quantità di applicazioni pratiche e analisi spettrale molecolare è aumentata. I suoi metodi sono utilizzati nelle industrie chimiche, farmaceutiche e petrolchimiche per studiare sostanze organiche, meno frequentemente e per composti inorganici. Analisi spettrale e sua applicazione nell'ambiente scientifico autorizzato a creare l'astrofisica. Più tardi, nel nuovo settore, è stato possibile stabilire la composizione chimica delle nuvole di gas, delle stelle, del Sole, che era assolutamente impossibile fare con altri metodi di analisi. Questo metodo ha anche permesso di trovare dagli spettri molte altre caratteristiche fisiche di questi oggetti (pressione, temperatura, velocità di movimento, induzione magnetica). L'analisi spettrale è stata applicata anche nel campo della scienza forense, con il suo aiuto viene investigata l'evidenza trovata sulla scena del crimine, viene determinata l'arma del delitto e vengono rivelati alcuni particolari del crimine commesso.

Metodi diagnostici di laboratorio avanzati

L'analisi spettrale è ampiamente utilizzata. in medicina. È usato per determinare sostanze estranee nel corpo umano, diagnosticare, comprese le malattie oncologiche in una fase precoce del loro sviluppo. La presenza o l'assenza di molte malattie può essere determinata mediante analisi del sangue di laboratorio. Il più delle volte si tratta di una malattia del tratto digestivo, area urogenitale. Il numero di malattie che determina l'analisi spettrale del sangue sta gradualmente aumentando. Questo metodo offre la massima precisione nel rilevare i cambiamenti biochimici nel sangue in caso di malfunzionamento di qualsiasi organo umano. Nel corso dello studio, speciali dispositivi di assorbimento registrano gli spettri di assorbimento a infrarossi risultanti dal movimento vibratorio delle molecole, siero, e vengono determinate eventuali deviazioni dalla sua composizione molecolare. L'analisi spettrale controlla anche la composizione minerale del corpo. Il materiale per lo studio in questo caso sono i capelli. Qualsiasi squilibrio, carenza o eccesso di minerali è spesso associato a una serie di malattie, come ad esempio malattie del sangue pelle cardiovascolare, sistema digestivo allergie, disturbi dello sviluppo e della crescita dei bambini, ridotta immunità, affaticamento e debolezza. Questi tipi di test sono considerati gli ultimi metodi diagnostici di laboratorio progressivi.

L'unicità del metodo

L'analisi spettrale oggi ha trovato applicazione in quasi tutte le sfere più significative dell'attività umana: nell'industria, nella medicina, nella medicina legale e in altri campi. È l'aspetto più importante dello sviluppo del progresso scientifico, nonché il livello e la qualità della vita umana.