Spectrometers zijn wetenschappelijke instrumenten die worden gebruikt om de chemische samenstelling, chemische structuur of concentratie van stoffen in een monster te identificeren of te bevestigen. Er zijn vele soorten spectrometers, met vele mogelijke variaties en aanpassingen die de bruikbaarheid van een instrument kunnen specialiseren of uitbreiden. In de meeste gevallen moet een monster dat wordt onderworpen aan spectrometrische analyse redelijk zuiver zijn om verstorende resultaten te voorkomen.

Materie en energie

Spectrometrie is gebaseerd op interacties tussen materie en energie. Een monster dat is gestimuleerd met een specifieke soort energie, reageert op een manier die kenmerkend is voor het monster. Afhankelijk van de methode reageert een monster op een energie-input door energie te absorberen, energie vrij te geven of misschien zelfs door een permanente fysieke verandering te ondergaan. Als een sample geen reactie geeft in een bepaald instrument, is er ook informatie in dat resultaat.

Colorimeters

In een colorimeter wordt een monster blootgesteld aan een enkele golflengte van licht, of gescand met veel verschillende golflengten van licht. Het licht bevindt zich in de zichtbare band van het elektromagnetische spectrum. Gekleurde vloeistoffen reflecteren, doorlaten (laten passeren) of absorberen verschillende kleuren licht in verschillende gradaties. Colorimetrie is nuttig voor het bepalen van de concentratie van een bekende stof in oplossing, door de doorlating of absorptie van een monster bij een vaste golflengte te meten en het resultaat te vergelijken met een kalibratiecurve. Een wetenschapper produceert de kalibratiecurve door een reeks standaardoplossingen met een bekende concentratie te analyseren.

UV-spectrometers

Ultraviolet (UV) -spectroscopie werkt op een principe dat vergelijkbaar is met dat van colorimetrie, behalve dat het ultraviolet gebruikt licht. UV-spectroscopie wordt ook elektronische spectroscopie genoemd, omdat de resultaten afhangen van de elektronen in de chemische bindingen van de monsterverbinding. Onderzoekers gebruiken UV-spectrometers om chemische binding te bestuderen en om de concentraties van stoffen (bijvoorbeeld nucleïnezuren) te bepalen die geen interactie hebben met zichtbaar licht.

IR-spectrometers

Chemici gebruiken infrarood (IR) spectrometers om de respons van een monster op infrarood licht te meten. Het apparaat zendt een bereik van IR-golflengten door het monster om de absorptie te registreren. IR-spectroscopie wordt ook trillings- of rotatiespectroscopie genoemd omdat de trillings- en rotatiefrequenties van aan elkaar gebonden atomen dezelfde zijn als de frequenties van IR-straling. IR-spectrometers worden gebruikt om onbekende verbindingen te identificeren of om hun identiteit te bevestigen, aangezien het IR-spectrum van een stof dient als een unieke "vingerafdruk."

Atomaire spectrometers

Atomaire spectrometers worden gebruikt om de elementaire samenstelling van monsters en om de concentraties van elk element te bepalen. Er zijn twee basistypen van atomaire spectrometers: emissie en absorptie. In beide gevallen brandt een vlam het monster en breekt het af in atomen of ionen van de elementen die in het monster aanwezig zijn. Een emissie-instrument detecteert de golflengten van het licht dat vrijkomt door de geïoniseerde atomen. In een absorptie-instrument passeert licht van gespecificeerde golflengten door de geactiveerde atomen naar een detector. De golflengten van de emissies of absorpties zijn kenmerkend voor de aanwezige elementen.

Massaspectrometers

Massaspectrometers worden gebruikt voor het analyseren en identificeren van de chemische structuur van moleculen, met name grote en complexe moleculen. Een monster wordt in het instrument geïnjecteerd en geïoniseerd (chemisch of met een elektronenbundel) om elektronen af ​​te weren en positief geladen ionen te creëren. Soms worden de monstermoleculen in kleinere geïoniseerde fragmenten in het proces gebroken. De ionen worden door een magnetisch veld geleid, waardoor de geladen deeltjes een gekromd pad volgen om een ​​detector op verschillende locaties te treffen. Zwaardere deeltjes volgen een ander pad dan lichtere en het monster wordt geïdentificeerd door het resultaat te vergelijken met de resultaten van standaardmonsters met bekende samenstelling.