La plupart des spectromètres mesurent l'intensité de la lumière émise ou transmise à une longueur d'onde donnée; d'autres spectromètres, appelés spectromètres de masse, mesurent plutôt la masse de petites particules chargées. Les deux types de spectromètres sont des outils inestimables pour les chimistes et offrent une large gamme d'utilisations dans les expériences scientifiques.
Mesure de la concentration
La "spectrophotométrie" est une technique expérimentale courante dans les laboratoires chimiques et biochimiques. L'absorption de la lumière à une longueur d'onde donnée est liée à la concentration du soluté selon la loi de Beer, A = ε b C, où «C» est la concentration d'un soluté, «b» est la longueur du trajet que la lumière doit traverser. la solution, et "ε" est une constante spécifique au soluté et à la longueur d'onde de la lumière utilisée. Le réglage de l'angle d'un prisme ou d'un réseau de diffraction sélectionne une longueur d'onde spécifique de la lumière qui traverse l'échantillon; un détecteur de l'autre côté mesure l'intensité de la lumière, et à partir de cela, vous pouvez calculer l'absorbance, ou "A." Le calcul de ε peut être effectué en utilisant d'autres solutions de la même substance dont la concentration est déjà connue.
Identifier les groupes fonctionnels
La "spectroscopie infrarouge" est une autre technique spectrométrique utile. Un spectromètre IR transmet la lumière infrarouge à travers un échantillon et mesure l'intensité de la lumière transmise de l'autre côté. Les données sont recueillies par un ordinateur, qui prépare un graphique montrant combien de lumière infrarouge est absorbée à différentes longueurs d'onde. Certains modèles d'absorption révèlent la présence de types spécifiques de groupes dans une molécule. Un large pic d'absorption d'environ 3 300 à 3 500 centimètres inverses, par exemple, suggère la présence d'une fonction alcoolique, ou «-OH».
Identification des substances
Différents éléments et composés ont spectres d'absorption uniques, ce qui signifie qu'ils absorbent le rayonnement électromagnétique à certaines longueurs d'onde spécifiques à ce composé. La même chose est vraie pour les spectres d'émission (les longueurs d'onde émises lorsque l'élément est chauffé). Ces spectres sont un peu comme une empreinte digitale dans le sens où ils peuvent être utilisés pour identifier l'élément ou le composé. Cette technique a une grande variété d'utilisations; les astronomes, par exemple, analysent souvent les spectres d'émission pour déterminer quels types d'éléments sont présents dans les étoiles lointaines.
Spectrométrie de masse
Les spectromètres de masse sont très différents des autres types de spectromètres en ce sens qu'ils mesurent masse de particules, plutôt que l'émission ou l'absorption de la lumière. Dans un spectromètre de masse, un composé est vaporisé dans une chambre de volatilisation, et une petite quantité peut s'écouler dans une chambre source, où elle est frappée par un faisceau d'électrons à haute énergie. Ce faisceau d'électrons ionise les molécules du composé, enlevant un électron pour que les molécules aient une charge positive. Il va également briser certaines molécules en fragments. Les ions et les fragments sont maintenant propulsés de la chambre source par un champ électrique; de là, ils traversent un champ magnétique. Les petites particules sont déviées plus que les plus grandes, de sorte que la taille de chaque particule peut être déterminée quand elle frappe un détecteur. Le spectre de masse qui en résulte offre à un chimiste des indications précieuses sur la composition et la structure du composé.
