Quimica Analitica

Espectroscopia

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.

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 eletromagnética. 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 ligando de um dado átomo, comprimentos de ligações químicas, etc..

A base da espectroscopia é a natureza ondulatória das radiações eletromagnéticas, cuja variável é a frequência 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 frequência, sendo o produto destas definidas como a velocidade de propagação da onda.

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 remissão 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 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 micro-ondas

 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

 Espectroscopia de massa

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 difração

 Detectores/Transdutores (ex: fotomultiplicador)

 Processador