Spectroscopie d'émission
«La spectroscopie d'émission est une technique spectroscopique qui étudie la longueur d'onde du photon lorsqu'il est émis par des atomes ou une molécule pendant la transition d'un état excité à un état d'énergie inférieure.
Ainsi, la spectroscopie d'émission est une technique importante à étudier. Pourtant, avant d'enrichir ce sujet, nous devons connaître quelques concepts de base en bref, tels que Spectroscopie, spectroscope ou spectromètre, longueurs d'onde des photons, raie d'émission de spectroscopie atomique et spectres d'émission, etc. Ensuite, ce sujet, «Spectroscopie d'émission» sera intéressant et facile à comprendre.
La spectroscopie d'émission est communément appelée spectroscopie d'émission optique en raison de la nature lumineuse de ce qui est émis.
Qu’est ce qu' «Spectroscopie» et «Spectrométrie»?
Spectroscopie:
«La spectroscopie étudie les interactions entre les matières avec différents types de rayonnement électromagnétique; "
Habituellement, il est utilisé pour différentes mesures et analyses quantitatives; le terme «spectrométrie» est utilisé.
Qu'est-ce qu'un spectroscope ou un spectromètre?
Un spectromètre ou un spectroscope est un instrument utilisé pour séparer les composants de la lumière, qui ont des longueurs d'onde différentes.
Principe de base de la technique spectroscopique:
Le principe de base partagé par toutes les techniques spectroscopiques est d'analyser un faisceau de rayonnement électromagnétique sur un échantillon et d'observer comment il répond à un tel stimulus.
Types de spectroscopie
Les techniques de spectroscopie atomique sont les suivantes:
- AAS - Spectroscopie d'absorption atomique
- AFS - Spectroscopie de fluorescence atomique
- Spectroscopie d'émission atomique AES
- Fluorescence XRF - Rayons X
- Spectroscopie de masse MS
Dans la plupart de ces méthodes (c'est-à-dire AAS, AFS et AES), les phénomènes d'interactions entre lumière ultraviolette et l'électron de valence des atomes de gaz libres ont été exploités. Dans la fluorescence des rayons X, les particules chargées à haute énergie entreront en collision avec les électrons intra-coque d'un atome, initieront l'émission de photons ultérieure pendant les transitions. Pour la spectroscopie de masse inorganique, les atomes d'analyse ionisés sont généralement détachés dans le champ magnétique appliqué en fonction du rapport masse sur charge (m / z) et utilisés pour une enquête plus approfondie à l'aide de ce phénomène de base.
Qu'entend-on par émission atomique?
Comme nous le savons, l'émission est la production et la décharge de quelque chose, en particulier de gaz ou de rayonnement. Le spectre est la particularité de la matière ou de l'élément ou de la substance émettrice et le type d'excitation à laquelle il est soumis pour comparer le spectre d'absorption. L'émission atomique peut être utilisée pour analyser un atome gazeux libre. C'est la méthode la plus courante pour le plasma, l'arc et les flammes, dont chacune est utile pour une solution ou des échantillons de liquide - l'agrégat d'énergie fonctionne comme la source d'excitation dans cette méthode.
Spectroscopie atomique:
«La spectroscopie atomique est liée à l'absorption et à l'émission du rayonnement électromagnétique par les atomes. Étant donné que les éléments uniques ont des spectres caractéristiques (signature), la spectroscopie atomique, en particulier le spectre électromagnétique ou le spectre de masse, est appliquée pour déterminer les compositions élémentaires. »
Pourquoi la spectroscopie atomique est-elle importante?
La spectroscopie joue un rôle important dans diverses méthodes analytiques qui fournissent des informations sur les concentrations élémentaires et les rapports isotopiques.
- Il est utilisé pour analyser des protons ou des photons X ou des émissions de rayons X induites par des particules en fluorescence X et spectroscopie de rayons X à dispersion d'énergie. La spectroscopie atomique est donc une technique importante utilisée en spectroscopie de fluorescence en exploitant l'interaction avec le rayonnement électromagnétique.
Spectre atomique:
Le spectre atomique est la gamme des fréquences caractéristiques du rayonnement électromagnétique qui sont absorbées et émises par un atome. Le spectre atomique donne un aperçu visuel de ces orbites d'électrons autour d'un atome.
Un électron peut sauter d'une orbitale fixe à la suivante comme suit:
- L'électron doit absorber un photon d'une fréquence particulière; Lorsqu'un électron saute, il a une énergie plus élevée.
- S'il saute à une énergie plus basse, il doit émettre un photon d'une fréquence particulière.
- Le spectre d'émission de chaque élément chimique est en grande partie responsable de la couleur des choses et est unique. Les spectres atomiques peuvent être analysés pour connaître la composition des objets.
- L'explication de ce phénomène est essentielle au progrès de la mécanique quantique.
Spectroscopie d'émission atomique
«Spectroscopie d'émission atomique (AES) est une technique d'analyse qui utilise le intensité de la lumière émis par le plasma, l'arc, l'étincelle et la flamme à une longueur d'onde particulière pour déterminer la quantité d'un élément dans un échantillon. »
La spectroscopie atomique contient de nombreuses méthodes analytiques utilisées pour calculer la composition élémentaire (elle peut être liquide, gazeuse ou solide) en détectant les spectres d'émission électromagnétique, l'intensité d'émission ou le spectre de masse de cet échantillon. Des concentrations d'éléments d'un million (ppm) ou d'un milliard de composants (ppb) de cet échantillon pourraient également être découvertes, de sorte qu'il pourrait être utilisé pour l'analyse sous vide. Il existe différents types de techniques de spectroscopie de masse, de spectroscopie, d'émission, d'absorption et de fluorescence. Parce que chacun a ses forces et ses contraintes, la détermination d'une technique adaptée nécessite une compréhension fondamentale de chaque méthode. Ce sujet est destiné à offrir uniquement les méthodes de spectroscopie d'émission.
Il s'agit d'un système d'analyse chimique qui utilise l'intensité de la lumière, l'intensité d'émission générée par une flamme de gaz chaud, un arc, un plasma ou une décharge à une longueur d'onde spécifique pour déterminer le nombre d'un composant dans un échantillon. Alors que le niveau de lumière émis est proportionnel au nombre d'atomes de ce composant, la longueur d'onde de la raie spectrale au spectre d'émission fournit l'identité de ce composant. Plusieurs procédures peuvent exciter l'échantillon.
Méthode pour générer le spectre d'émission et le spectre d'absorption
Qu'est-ce que le spectre d'émission ou le spectre d'émission?
«Le spectre d'émission d'un élément ou d'un composé chimique est la gamme de fréquences du rayonnement électromagnétique émis en raison d'un saut d'atome ou d'une molécule ou de la transition d'un état d'énergie supérieure à un état d'énergie inférieure.»
La raie d'émission ou la raie spectrale est soit brillante soit sombre dans un spectre par ailleurs continu ou uniforme, conduisant à l'émission ou à l'absorption de la lumière dans une gamme de fréquences étroite, par rapport aux fréquences élémentaires standard. Ces raies spectrales d'émission sont utilisées pour reconnaître des atomes et des molécules en les comparant aux fréquences élémentaires standard.
Échantillon de spectre d'émission:
Le spectre d'émission du fer (Fe).
Crédit d'image:
Nilda, Domaine public, via Wikimedia Commons
Type de spectroscopie d'émission atomique:
- · Plasma atomique à couplage inductif Spectroscopie d'émission atomique.
- · Étincelle ou arc atomique Spectroscopie d'émission atomique.
- · Atomique à base de flamme Spectroscopie d'émission atomique.
Plasma à couplage inductif Spectroscopie d'émission atomique:
La technique spectroscopique d'émission atomique à plasma à couplage inductif (ICP-AES) utilise un plasma à couplage inductif pour fabriquer des atomes excités et des ions émettront un rayonnement électromagnétique à différentes longueurs d'onde caractéristiques d'un composant spécifique. Les avantages de la technique spectroscopique d'émission atomique à plasma à couplage inductif ont la limitation de la capacité multi-éléments, une faible interférence chimique et un signal stable et reproductible.
Les inconvénients sont l'interférence spectrale (de nombreuses raies d'émission), le prix et les frais d'exploitation, et le fait que les échantillons doivent normalement maintenir un remède liquide.
La technique spectroscopique d'émission atomique est un schéma d'investigation chimique qui utilise l'intensité de la lumière générée par une flamme de gaz chaud, un arc, un plasma ou une décharge à une longueur d'onde spécifique pour déterminer le numéro d'une substance ou d'un composant. Alors que le niveau de la lumière émise est proportionnel au nombre d'atomes de ce composant, la longueur d'onde de la raie spectrale au spectre d'émission fournit l'identité de ce composant. Plusieurs procédures peuvent exciter l'échantillon.
Spectroscopie d'émission atomique à étincelles ou à arc:
"Un type de spectrométrie d'émission atomique dans lequel l'échantillon est excité par un arc ou une étincelle entre deux électrodes."
La spectroscopie d'émission atomique à étincelle ou à arc peut être utilisée pour l'évaluation de composants métalliques dans des échantillons solides. Pour les matériaux non conducteurs, l'échantillon est le mélange avec de la poudre de graphite pour le rendre perceptible. Dans les méthodes de spectroscopie à arc conventionnelles, un échantillon du son était généralement broyé et détruit par un traitement d'évaluation. Les atomes excités émettent de la lumière à des longueurs d'onde caractéristiques, qui pourraient être dispersées avec un monochromateur et détectées.
À un âge plus précoce, la technique de l'arc ou de l'étincelle n'était pas suffisamment contrôlée; l'évaluation de ces éléments de l'échantillon n'a été que qualitative. Mais les ressources d'étincelles modernes avec contrôle de décharge sont devenues hautement qualitatives. L'évaluation qualitative et quantitative des étincelles est couramment utilisée pour la gestion de la qualité à partir des centres de fonderie et de moulage de métaux.
Spectroscopie d'émission atomique de flamme:
Un échantillon de la substance est mélangé ou amené (en utilisant une petite boucle de platine ou un fil spécifique) à la flamme du gaz, ou de la solution pulvérisée, ou directement dans la flamme ou le feu. La flamme évapore le solvant de l'échantillon par la chaleur existante produite et rompt les liaisons intramoléculaires pour produire des atomes libres. Cette énergie va exciter l'atome, en particulier les électrons, états électroniques trop excités qui émettent de la lumière lorsqu'ils rebasculent dans l'état électronique fondamental. Chaque élément émet de la lumière ou photon à une longueur d'onde caractéristique prédéfinie, qui est dispersé à l'aide d'un appareil à prisme ou à réseau et finalement observé dans le spectromètre.
L'utilisation fréquente de cette mesure d'émission avec flamme et étincelle est normalisée pour les métaux alcalins afin d'obtenir des analyses pharmaceutiques.
Quelle est la différence entre la spectroscopie d'absorption atomique (AAS) et la spectroscopie d'émission atomique (AES)?
- La spectroscopie d'absorption atomique (AAS) et la technique de spectroscopie d'émission atomique (AES) est un processus spectro-analytique pour l'analyse quantitative des composants composés utilisant l'absorption de rayonnement optique (lumière) exempt d'électrons provenant de l'état gazeux.
- Dans la spectroscopie d'absorption atomique AAS, lorsque la lumière monochromatique est bombardée via la substance que les électrons absorbent de l'énergie, le niveau d'absorption est répertorié. Dans la technique spectroscopique d'émission atomique (AES), l'échantillon qui est atomisé dans la flamme absorbe alors l'énergie des électrons et devient excité.
- Les informations sur les spectres d'excitation et d'émission (ou les spectres d'excitation et la décroissance de l'intensité d'émission), le niveau d'énergie permettent d'accéder à des informations sur les distributions à la fois dans les états de fond et excités.
- L'utilisation d'une source lumineuse et d'une source d'excitation différentes est spécifique à la méthode.
Application de la spectroscopie d'émission:
- Un monochromateur à rayons X dur basé en laboratoire est utilisé pour les applications haute résolution exploitant la spectroscopie d'émission de rayons X.
- Une application standard est également la mesure de la structure proche des bords lorsque les atomes se désintègrent vers le sol, exploitant l'absorption des rayons X. Le rayonnement émis passe généralement à travers le monochromateur utilisé pour isoler la longueur d'onde caractéristique spécifique pour cette analyse spécifique.
- La spectroscopie d'émission en AES ou spectroscopie d'émission atomique exploite généralement la mesure d'émission optique quantifiable à partir d'atomes excités pour évaluer la concentration et ses spectres d'émission. Des spécificités supplémentaires concernant la structure électronique et géométrique des métaux de transition pourraient également être étudiées et analysées.
- Des mesures spectroscopiques basées sur le spectre d'émission et la spectroscopie non linéaire aux rayons X sont utilisées pour analyser un type différent de transition tel que les composés métalliques en chimie inorganique, la caractérisation de la catalyse et l'application de la science des matériaux.
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