La mayoría de los espectrómetros miden la intensidad de la luz emitida o transmitida a una longitud de onda dada; otros espectrómetros, llamados espectrómetros de masas, miden en su lugar la masa de pequeñas partículas cargadas. Ambos tipos de espectrómetros son herramientas invaluables para los químicos y disfrutan de una amplia gama de usos en experimentos científicos.
Medición de concentración
"Espectrofotometría" es una técnica experimental común en laboratorios químicos y bioquímicos. La absorción de luz a una longitud de onda dada está relacionada con la concentración de solutos bajo la Ley de Beer, A = ε b C, donde "C" es la concentración de un soluto, "b" es la longitud del camino que la luz debe recorrer cuando atraviesa la solución, y "ε" es una constante específica para el soluto y la longitud de onda de la luz utilizada. El ajuste del ángulo de un prisma o rejilla de difracción selecciona una longitud de onda de luz específica, que pasa a través de la muestra; un detector en el otro lado mide la intensidad de la luz, y a partir de esto se puede calcular la absorbancia, o "A". El cálculo de ε se puede realizar usando otras soluciones de la misma sustancia cuya concentración ya se conoce.
Identificar grupos funcionales
"Espectroscopía infrarroja" es otra técnica espectrométrica útil. Un espectrómetro IR pasa la luz infrarroja a través de una muestra y mide la intensidad de la luz transmitida en el otro lado. Los datos son recolectados por una computadora, que prepara un gráfico que muestra la cantidad de luz infrarroja que se absorbe en diferentes longitudes de onda. Ciertos patrones de absorción revelan la presencia de tipos específicos de grupos en una molécula. Un pico ancho en la absorción a aproximadamente 3.300 a 3.500 centímetros inversos, por ejemplo, sugiere la presencia de un grupo funcional alcoholico, o "-OH".
Identificar sustancias
Diferentes elementos y compuestos tienen espectros de absorción únicos, lo que significa que absorben radiación electromagnética en ciertas longitudes de onda específicas de ese compuesto. Lo mismo es cierto para los espectros de emisión (las longitudes de onda emitidas cuando el elemento se calienta). Estos espectros son un poco como una huella digital en el sentido de que se pueden usar para identificar el elemento o compuesto. Esta técnica tiene una amplia variedad de usos; los astrónomos, por ejemplo, a menudo analizan los espectros de emisión para determinar qué tipos de elementos están presentes en las estrellas lejanas.
Espectrometría de masas
Los espectrómetros de masas son muy diferentes de otros tipos de espectrómetros porque miden el masa de partículas, en lugar de la emisión o absorción de la luz. En un espectrómetro de masas, un compuesto se vaporiza en una cámara de volatilización, y se permite que una pequeña cantidad se filtre en una cámara fuente, donde es golpeado por un haz de electrones de alta energía. Este haz de electrones ioniza las moléculas del compuesto, eliminando un electrón para que las moléculas tengan una carga positiva. También romperá algunas de las moléculas en fragmentos. Los iones y fragmentos ahora son propulsados desde la cámara fuente por un campo eléctrico; desde allí pasan a través de un campo magnético. Las partículas más pequeñas se desvían más que las más grandes, por lo que se puede determinar el tamaño de cada partícula cuando golpea un detector. El espectro de masa resultante ofrece al químico pistas valiosas sobre la composición y la estructura del compuesto.
