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Scienze e tecnologie chimiche
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ai livelli di energia delle specifiche molecole o atomi. Sebbene nella spettrosco-
pia queste proprietà di massa siano interessanti, noi limiteremo la nostra di-
scussione a quelle interazioni che coinvolgono transizioni tra i livelli energetici.
Le transizioni che osserveremo dipendono fortemente dall’energia della radia-
zione usata e dal modo con il quale vengono rivelate.
Lo spettro elettromagnetico copre un intervallo enorme di energie (fre-
quenze) e quindi di lunghezze d’onda. Le frequenze utili vanno da > 10
19
Hz
(raggi
g
) a 10
3
Hz (onde radio). Per esempio, un fotone di raggi X (
n
<
3
¥
10
18
Hz,
l
<
10
–10
m) è circa 10000 volte più energetico di uno emesso da una nor-
male lampada (
n
<
3
¥
10
14
Hz,
l
<
10
–6
m) e 10
15
volte rispetto ad uno a ra-
diofrequenza (
n
<
3
¥
10
3
Hz,
l
<
10
5
m).
Si noti che la porzione del visibile, alla quale il nostro occhio è sensibile, è
solo una piccola porzione dell’intero spettro. I vari tipi di radiazioni, come i
raggi gamma (
g
) o le onde radio, differiscono dalla luce visibile solo per l’ener-
gia (frequenza) dei loro fotoni.
Gli spettroscopisti usano le interazioni della radiazione con la materia per
ottenere informazioni sui campioni. Diversi elementi chimici sono stati scoper-
ti mediante spettroscopia. Solitamente, il campione viene stimolato mediante
l’uso di energia sotto forma di calore, di energia elettrica, di luce, di particelle
o di reazione chimica. Prima della stimolazione, l’analita si trova prevalente-
mente nel suo livello di energia più basso o
stato fondamentale
. L’applicazione
dello stimolo fa sì che alcune specie dell’analita passino ad uno stato energeti-
co più alto o
stato eccitato
. Possiamo acquisire informazioni sull’analita misu-
rando la radiazione elettromagnetica emessa per ritornare allo stato fonda-
mentale o misurando la quantità di radiazione elettromagnetica assorbita co-
me risultato dell’eccitazione.
Nei processi coinvolti nella spettroscopia di emissione e nella spettroscopia
di chemiluminescenza, l’analita viene stimolato mediante calore, energia elet-
trica o mediante una reazione chimica. Normalmente, la
spettroscopia di emis-
sione
comprende i metodi nei quali lo stimolo è costituito dal calore o dall’e-
nergia elettrica mentre nella
spettroscopia di chemiluminescenza
l’eccitazione
dell’analita avviene mediante una reazione chimica. In entrambi i casi, la misu-
ra dell’intensità di radiazione elettromagnetica emessa quando l’analita ritorna
nello stato fondamentale può fornire informazioni sulla sua identità e concen-
trazione. I risultati di tale misura vengono spesso espressi graficamente me-
diante uno
spettro
che è un diagramma della radiazione emessa in funzione
della frequenza o della lunghezza d’onda.
Quando il campione viene stimolato mediante l’applicazione di un campo
elettromagnetico esterno, possono avvenire diversi processi. Per esempio, la
radiazione può essere diffusa o riflessa. Quello che a noi interessa è che una
parte della radiazione incidente possa essere assorbita in modo da eccitare al-
cune delle specie dell’analita. Nella
spettroscopia di assorbimento
, si misura la
quantità di luce assorbita in funzione della lunghezza d’onda. Essa può fornirci
informazioni sul campione sia qualitative che quantitative. Nella
spettroscopia
di fotoluminescenza
, viene misurata l’emissione dei fotoni a seguito dell’assor-