Spektrometrar är vetenskapliga instrument som används för att identifiera eller bekräfta kemiska arter, kemisk struktur eller koncentration av ämnen i ett prov. Det finns många typer av spektrometrar, med många möjliga variationer och modifieringar som kan specialisera eller utvidga användbarheten av ett instrument. I de flesta fall måste ett prov som ges till spektrometrisk analys vara ganska ren för att undvika störande resultat.

Materiell och energi

Spektrometri bygger på interaktioner mellan materia och energi. Ett prov stimulerat med en viss typ av energi svarar på ett sätt som är karakteristiskt för provet. Beroende på metoden svarar ett prov på en energiinmatning genom att absorbera energi, frigöra energi eller kanske till och med genom en permanent fysisk förändring. Om ett prov ger inget svar i ett visst instrument finns det även information i det resultatet.

Färgmätare

I en färgmätare utsätts ett prov för en enda våglängd, eller är skannas med många olika våglängder av ljus. Ljuset ligger i det elektromagnetiska spektrumets synliga band. Färgade vätskor reflekterar, överför (låt passera) eller absorbera olika färger av ljus till olika grader. Färgimetri är användbar för att bestämma koncentrationen av en känd substans i lösning, genom att mäta ett provs transmittans eller absorbans vid en bestämd våglängd och jämföra resultatet med en kalibreringskurva. En forskare producerar kalibreringskurvan genom att analysera en serie standardlösningar av känd koncentration.

UV Spektrometrar

Ultraviolett (UV) -spektroskopi fungerar på en princip liknande den för kolorimetri, förutom att det använder ultraviolett ljus. UV-spektroskopi kallas också elektronisk spektroskopi, eftersom resultaten beror på elektronerna i provföreningens kemiska bindningar. Forskare använder UV-spektrometrar för att studera kemisk bindning och för att bestämma koncentrationerna av ämnen (nukleinsyror till exempel) som inte interagerar med synligt ljus.

IR-spektrometrar

kemister använda infraröda (IR) spektrometrar att mäta svaret på ett prov till infrarött ljus. Enheten sänder ett antal IR-våglängder genom provet för att spela in absorbansen. IR-spektroskopi kallas också vibrations- eller rotationsspektroskopi eftersom vibrationella och rotationsfrekvenserna hos atomer bundna till varandra är samma som frekvenserna för IR-strålning. IR-spektrometrar används för att identifiera okända föreningar eller bekräfta sin identitet eftersom IR-spektrumet av ett ämne fungerar som en unik "fingeravtryck".

Atomic Spektrometrar

Atomic spektrometrar används för att hitta den elementära sammansättning av prover och för att bestämma koncentrationerna av varje element. Det finns två grundläggande typer av atomspektrometrar: utsläpp och absorption. I båda fallen bränner en flamma provet, bryter ner det i atomer eller joner av elementen som finns i provet. Ett emissionsinstrument detekterar våglängderna av ljus som frigörs av de joniserade atomerna. I ett absorptionsinstrument passerar ljuset av specificerade våglängder genom de energierade atomer till en detektor. Våglängderna för de utsläpp eller absorbanserna är karakteristiska för de närvarande elementen.

masspektrometrar

Masspektrometrar används för att analysera och identifiera den kemiska strukturen hos molekyler, särskilt stora och komplexa. Ett prov injiceras i instrumentet och joniseras (antingen kemiskt eller med en elektronstråle) för att slå av elektroner och skapa positivt laddade joner. Ibland bryts provmolekylerna i mindre joniserade fragment i processen. Jonerna passerar genom ett magnetfält, vilket gör att de laddade partiklarna följer en krökt väg för att slå en detektor på olika platser. Tungare partiklar följer en annan väg än ljusare, och provet identifieras genom att jämföra resultatet med de som produceras av standardprover med känd komposition.