Xurgaketa-espektroskopia

Xurgapen-espektroskopia erradiazioen xurgapena neurtzen duten teknika espektroskopikoei dagokie, maiztasunaren edo uhin-luzeraren arabera, lagin batekin duen elkarrekintza dela eta. Laginak eremu erradiatzailetik energia xurgatzen du; hau da, fotoiak. Xurgapenaren intentsitatea maiztasunaren arabera aldatzen da, eta aldakuntza hori xurgapen espektroa da. Xurgapen-espektroskopia espektro elektromagnetiko osoan egiten da.

Xurgapen-espektroskopia kimika analitikoko tresna gisa erabiltzen da lagin batean substantzia jakin baten presentzia zehazteko eta, kasu askotan, dagoen substantzia kopurua kuantifikatzeko. Espektroskopia infragorria eta ultramore-ikusgarria bereziki ohikoa da aplikazio analitikoetan. Xurgapen-espektroskopia fisika molekular eta atomikoaren azterketetan ere erabiltzen da, espektroskopia astronomikoa eta teledetekzioa.

Xurgapen-espektroak neurtzeko, planteamendu esperimental ugari daude. Antolamendu ohikoena lagin batera sortutako erradiazio-izpi bat zuzentzea, eta bertatik igarotzen den erradiazio-intentsitatea detektatzea da. Igorritako energia xurgapena kalkulatzeko erabil daiteke. Iturria, laginaren antolaketa eta detektatzeko teknika nabarmen aldatzen dira maiztasun-barrutiaren eta esperimentuaren helburuaren arabera.

Hauek dira xurgapen-espektroskopia mota nagusiak:

Xurgapen-espektroa 

Material baten xurgapen-espektroa maiztasun-tarte batean materialak xurgatzen duen erradiazio intzidentearen zatia da. Xurgapen-espektroa materialaren konposizio atomiko eta molekularraren arabera zehazten da, batez ere. Litekeena da erradiazioa bi molekulen egoera mekaniko kuantikoen arteko energia-diferentziarekin bat datozen maiztasunetan xurgatzea. Bi egoeraren arteko trantsizio baten ondorioz gertatzen den xurgapenari, xurgapen-lerroa deitzen zaio, eta, espektro bat lerro askoz osatuta egon ohi da.

Xurgapen-lerroak gertatzen diren maiztasunak, baita haien intentsitate erlatiboak ere, laginaren egitura elektroniko eta molekularraren araberakoak dira, batez ere. Maiztasunak laginaren molekulen arteko elkarrekintzen, solidoen kristal-egituraren eta hainbat ingurumen-faktoreren araberakoak izango dira (adibidez, tenperatura, presioa, eremu elektromagnetikoa). Lerroek sistemaren egoeren dentsitate espektralak edo dentsitateak, batez ere, zehazten dituen zabalera eta forma ere izango dute.

Teoria 
Xurgapen-lerroak, normalean, molekula edo atomoan eragindako aldaketa mekaniko kuantikoaren izaeraren arabera sailkatzen dira. Biraketa-lerroak, adibidez, molekula baten biraketa-egoera aldatzen denean gertatzen dira. Biraketa-lerroak, normalean, mikrouhinen eskualde espektralean daude. Bibrazio-lerroak molekularen bibrazio-egoeraren aldaketei dagozkie, eta, normalean, eskualde infragorrian aurkitzen dira. Lerro elektronikoak atomo edo molekula baten egoera elektronikoaren aldaketari dagozkio, eta, normalean, eskualde ikusgaian eta ultramorean aurkitzen dira. X izpien xurgapenak atomoetako barruko oskoletako elektroien kitzikapenarekin lotuta daude. Aldaketa horiek ere konbina daitezke (adibidez, errotazio-bibrazio trantsizioak), bi aldaketen energia konbinatuan xurgapen-lerro berriak sortuz.

Aldaketa mekaniko kuantikoarekin lotutako energiak xurgapen-lerroaren maiztasuna zehazten du, batez ere, baina maiztasuna hainbat interakzio motaren bidez alda daiteke. Eremu elektriko eta magnetikoek aldaketa bat eragin dezakete. Inguruko molekulen interakzioek aldaketak eragin ditzakete. Esate baterako, gas faseko molekularen xurgapen-lerroak nabarmen alda daitezke molekula hori fase likidoan edo solidoan dagoenean eta ondoko molekularekin indartsuago elkar eragiten duenean.

Xurgapen-lerroen zabalera eta forma behaketarako erabilitako tresnak erradiazioa xurgatzen duen materialak eta material horren ingurune fisikoak zehazten dute. Ohikoa da lerroak Gauss edo Lorentziar banaketa formakoak izatea. Era berean, ohikoa da lerro bat bere intentsitatearen eta zabaleraren arabera soilik deskribatzea, forma osoa ezaugarritzea baino.

Intentsitate integratua, xurgapen-lerroaren azpiko eremua integratuz lortzen dena, dagoen substantzia xurgatzaile kantitatearen proportzionala da. Intentsitatea substantziaren tenperaturarekin eta erradiazio eta xurgatzailearen arteko elkarrekintza mekaniko kuantikoarekin ere erlazionatuta dago. Elkarrekintza hori trantsizio-momentuaren arabera kuantifikatzen da, eta trantsizioa hasten den behe-egoera jakinaren eta konektatzen den goi-egoeraren araberakoa da.

Xurgapen-lerroen zabalera erregistratzeko, erabilitako espektrometroaren bidez zehaztu daiteke. Espektrometro batek berezko muga du zein estua ebatzi dezakeen marra bat, eta, beraz, behatutako zabalera muga horretan egon daiteke. Zabalera bereizmen-muga baino handiagoa bada, batez ere, xurgatzailearen inguruneak zehazten du. Xurgatzaile likido edo solido batek, zeinetan ondoko molekulek elkarren artean biziki elkar eragiten duten, xurgapen-lerro zabalagoak izan ohi dituzte gas batek baino. Material xurgatzailearen tenperatura edo presioa handitzeak lerroaren zabalera handitzeko joera izango du. Era berean, ohikoa da aldameneko hainbat trantsizio, elkarrengandik, nahikoa hurbil egotea, haien lerroak gainjarri daitezen, eta, beraz, ondoriozko lerro orokorra are zabalagoa da.

Transmisio-espektroarekin erlazioa 
Xurgapen- eta transmisio-espektroek informazio baliokidea adierazten dute, eta bata bestetik kalkula daiteke transformazio matematiko baten bidez. Transmisio-espektro batek bere intentsitate maximoak izango ditu xurgapena ahulena den uhin-luzeretan, laginaren bidez argi gehiago transmititzen delako. Xurgapen espektro batek bere intentsitate maximoak izango ditu xurgapena indartsuena den uhin-luzeretan.

Igorpen-espektroarekin erlazioa 

Igorpena substantzia batek erradiazio elektromagnetiko moduan energia askatzen duen prozesu bat da. Igorpena xurgapena gerta daitekeen edozein maiztasunetan gerta daiteke, eta, horri esker, xurgapen-lerroak emisio-espektro batetik zehazten dira. Hala ere, igorpen-espektroak, normalean, xurgapen-espektroaren intentsitate-eredu nahiko ezberdina izango du, beraz, biak ez dira baliokideak. Xurgapen-espektroa igorpen espektrotik kalkula daiteke Einstein koefizienteak erabiliz.

Sakabanaketa eta islapen espektroekin erlazioa 
Material baten sakabanaketa- eta islatze-espektroak errefrakzio-indizearen eta xurgapen-espektroaren eraginpean daude. Testuinguru optiko batean, xurgapen-espektroa, normalean, desagertze-koefizientearen bidez kuantifikatzen da, eta indizea eta desagertze-koefizienteak kuantitatiboki erlazionatzen dira Kramers-Kronig erlazioaren bidez. Beraz, xurgapen-espektroa islatze- edo sakabanaketa-espektro batetik erator daiteke. Horrek, normalean, hipotesi edo ereduak sinplifikatzea eskatzen du, beraz, xurgapen-espektro deribatua hurbilketa bat da.

Ikus ere
 Xurgapen (optikoa)
 Densitometria
 HITRAN
 Gas infragorrien analizatzailea
 Karbonilo metalikoen infragorrien espektroskopia
 Dentsitate optikoa
 Fotoemisioaren espektroskopia
 Material gardenak
 Uraren xurgapena
 Urrats anitzeko zelula espektroskopikoak
 X izpien xurgapen espektroskopia

Erreferentziak

Kanpo estekak
 HITRAN datuen oinarrian molekula askoren xurgapenaren intentsitatea trazatzea

Teknika zientifikoak
Kimika analitikoa
Espektroskopia
Erradiazio elektromagnetikoa
Erradiazioa
Gainbegiratu gabeko itzulpenak