Spettroscopia

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Introduzione

Spettroscopia In fisica e chimica fisica, lo studio degli spettri associati all’emissione o all’assorbimento di radiazione elettromagnetica da parte di nuclei, atomi, molecole. La spettroscopia costituisce un potente strumento di analisi chimica poiché ogni elemento chimico, e in generale ogni sostanza, presenta uno spettro caratteristico che fornisce informazioni dettagliate e precise sulla sua struttura o sulla sua composizione.

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Gli strumenti

Nel 1859 gli scienziati tedeschi Gustav Robert Kirchhoff e Robert Wilhelm Bunsen identificarono il cesio e il rubidio per mezzo di uno spettroscopio di loro costruzione, che utilizzava un prisma come elemento dispersivo. Lo strumento, tuttora considerato uno dei due tipi fondamentali di spettroscopio, si componeva di un collimatore, realizzato mediante una fenditura e un gruppo di lenti, un prisma per la dispersione e un cannocchiale, costituito da un obiettivo e un oculare. La luce da analizzare, proveniente da una sorgente esterna, attraversa la fenditura e una o più lenti di collimazione e viene quindi indirizzata sul prisma. Per effetto delle due rifrazioni sulle superfici del prisma, il raggio viene separato in tutte le sue componenti e dà luogo a una serie di immagini della fenditura, ciascuna di colore diverso, che vengono messe a fuoco mediante l’oculare. Si deve a Kirchhoff e a Bunsen aver riconosciuto che ciascun elemento chimico genera uno spettro di colori caratteristici, che potrebbero essere definiti la sua “impronta digitale”.

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Spettrografo

In uno spettrografo, il cannocchiale è sostituito da un dispositivo fotografico che fornisce la fotografia dello spettro. Può essere utilizzato nelle bande del visibile, dell’ultravioletto e dell’infrarosso. Si usano, naturalmente, speciali emulsioni fotografiche: la lunghezza d’onda delle righe spettrali infatti può essere riconosciuta non solo in base al loro colore, ma, come avviene spesso, dalla loro posizione relativa.

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Spettrofotometro

Lo spettrofotometro è utilizzato per confrontare l’intensità delle righe di uno spettro con quelle di uno spettro di riferimento, ottenuto da una sorgente di luce nota. Questa misura permette di risalire alla concentrazione della sostanza che emette o assorbe la radiazione elettromagnetica. Lo spettrofotometro è uno strumento utile soprattutto nello studio di spettri non visibili, poichè gli strumenti utilizzati per la misurazione della radiazione possono essere bolometri o cellule fotoelettriche, adatti a quantificare rispettivamente la radiazione infrarossa e quella ultravioletta.