Metodo optiko eta espektroskopikoak: IR, Raman, XRF eta LIBS
Metodo optiko eta espektroskopikoak
Metodo optikoak: erradiazio elektromagnetikoa (uhin eta partikula izaera) oinarri hartuta sailkatzen dira. 1) Espektroskopikoak: argi partikulen propietateetan oinarritzen dira. Absortzioa (erradiazioa guztia edo zati bat absorbatzen da), emisioa (erradiazio bidez kitzikatutako atomoek argia askatzen dute), dispertsioa (Raman) eta fluoreszentzia (XRF). 2) Ez espektroskopikoak: argi uhinen propietateetan oinarritzen dira, adibidez difrakzioa.
Absortzioa
Erradiazioa materiarekin elkarreragiten du, eta egoera kitzikatuak sortzen dira (E ↑). 1) Atomikoa: UV-Vis argia laginaren zehar pasatzen denean, uhin-luzera jakin batzuk absorbatzen dira, lerro estuak sortuz. 2) Molekularra: trantsizio elektronikoak (UV, Vis), bibrazionalak (UV, Vis, IR) eta errotazionalak (UV, Vis, IR).
Desaktibazioa
Absorbatutako energia galtzen da: erlaxazio bibrazionala (talka, ez-irradiatzailea, beroa transmititzen da), barne konbertsioa (trantsizio ez-irradiatzailea), sistemen barne gurutzapena (trantsizio ez-irradiatzailea), fluoreszentzia (spin zenbakia = trantsizio irradiatzailea) eta fosforeszentzia (spin zenbakia ≠ trantsizio irradiatzailea).
Metodo espektroskopikoak
In situ, ez suntsitzaileak eta ez inbaditzaileak dira (laginik ez da hartzen, ez da aldaketarik egiten).
IR espektroskopia
Bibrazio jakin batzuek energia absorbatzen dute, eta bibrazio molekularra eragiten dute, 2500-15000 nm tartean. Azpiatalak: NIR (14000-4000 cm-1), MIR (4000-1500 cm-1; talde funtzional erdikoak) eta FIR (1500-500 cm-1; hatz-markak, datu-baseetan identifikatzeko).
Banda estuagoek informazio gehiago ematen dute. Osagaiak: erradiazio-iturria, 2 ispilu, lagina eta erreferentzia, ispilua, monokromatzailea eta detektagailua. Izpi bikoitzeko espektrofotometroek aurrez intentsitate-zuzenketa egiten dute (ur lurrina, CO2).
IR-ren abantailak: sentikortasun, bereizmen eta zehaztasun handiagoa; azkarra; eskaneatze asko egin daitezke S/N erlazioa hobetzeko; mikroskopioarekin lotu daiteke; eramangarria da; neurketa-modu ugari. Eragozpenak: ez da mota guztietara egokia.
NIR: 760-1500 nm, laginak errazak dira, IR baino lagin lodiagoak neur daitezke zuzenean, zuntz optikoak erabil daitezke. MIR-ren abantailak: piko gutxi eta informazio asko; IR baino egokiagoa informazio kuantitatiboa lortzeko; detektagailu sentikorragoa, hondo-zarata txikiagoa eta S/N erlazio handiagoa; espektro espezifikoak (ez liburutegi-menpekoak). Tratamendu matematiko eta estatistikoa behar du (laginen kopuru egokia eta softwarea).
Raman espektroskopia
IR eremuko dispertsio-erradiazioa neurtzen du; ez da suntsitzailea eta erraz aplikatzen da. Argi sakabanaketa eremu gardenean gertatzen da: sarrerako uhin-luzeratik beste uhin-luzera batzuk lortzen dira (Raman dispertsioa), molekulen konposizioa eta egitura araberakoak. Energia ↑ laser monokromatikoaren erradiazioaren %0.001 sakabanatzen da; %1 Raman dispertsioa da; energia-galera %0.00001 da.
Abantailak: espektro-liburutegiak, laser independentea, intentsitate kontzentrazioarekiko menpekotasuna (kalibrazio-metodoa), IR-ren osagarria (trantsizio = eta erradiazio ≠ aztertzen ditu), informazio analitikoa (banda-posizioa, intentsitatea, forma). Eragozpenak: analisi kuantitatiboa konplexua da, seinalea ↓, LOD ↑, fluoreszentziak interferentzia eragin dezake.
SERS: nanopartikula metalikoak (Ag, Au) gainean adsorbatutako molekulen Raman seinalea 104-106 aldiz handitzen da. Mekanismoak: elektromagnetikoa (erradiazioaren intentsitatea ↑ metal ez leunaren gainean, plasmoi sortzea) eta kimikoa (molekulen eta metalaren arteko konplexua). Partikula handiegiek plasmoi erresonantzia ↓ eragiten dute, eta txikiegiek ez dute plasmoirik sortzen.
Abantailak: azkarra, ez du erreaktiborik behar, ez da laginaren tratamendu luzerik behar, in situ egin daiteke, eramangarritasun handia, polimorfoen identifikazioa, mikro- eta makroanalisia, Raman irudia. Eragozpenak: analisi kuantitatiboa konplexua da, seinalea ↓, LOD ↑, fluoreszentziaren interferentzia.
Metodo espektroskopiko elementalak
XRF
X izpi-energia handiak atomoaren barne-geruzetako elektroiak kanpora botatzen ditu; hutsunea ezegonkorra da, eta goi-mailako elektroiak hutsune hori betetzen du, fotoi bat askatuz, energia atomo bereizgarriarekin (keV). Analisi elementala: laginaren tratamendu gutxi, azkarra, kontzentrazio handiagoko elementuak analizatzeko, laginen konparazio egokia. Eragozpena: erdi kuantitatiboa da, kalibrazioa zaila da, laginaren tratamendua behar du.
LIBS
Emisio atomikoa: laginak energia ematen dio plasma sortzeko (laginak nebulizatu aurretik), txinparta (elementu eroalezko ablazioa, tentsioa ↑ arkua) kitzikatzeko eta espektrofotometroak behatzeko. Laser-ablazio bidez material atomizatzen da (plasma laburra), elementu atomoak kitzikatu eta emisioa sortzen da. Lerro-posizioak elementua identifikatzen du, intentsitateak kontzentrazioa, datu-baseak. Abantailak: oso azkarra, ez du erreaktiborik behar, ez da tratamendurik behar, in situ, elementu arinak detektatzen ditu, sakonerako analisia. Eragozpenak: kuantitatiboki konplexua, elementu asko dituzten espektroak konplexuak dira, erdi suntsitzailea da, elementu batzuen LOD ↑.