De meeste spectrometers meten de intensiteit van uitgezonden of doorgelaten licht bij een gegeven golflengte; andere spectrometers, massaspectrometers genoemd, meten in plaats daarvan de massa van kleine geladen deeltjes. Beide soorten spectrometers zijn onschatbare hulpmiddelen voor chemici en genieten van een breed scala aan toepassingen in wetenschappelijke experimenten.

Concentratie meten

"Spectrofotometrie" is een veel voorkomende experimentele techniek in chemische en biochemische laboratoria. De absorptie van licht bij een gegeven golflengte is gerelateerd aan de opgeloste concentratie onder de wet van Beer, A = ε b C, waarbij "C" de concentratie van een opgeloste stof is, "b" is de lengte van de weg die het licht moet afleggen wanneer het doorloopt de oplossing, en "ε" is een constante specifiek voor de opgeloste stof en de gebruikte golflengte van het licht. Het aanpassen van de hoek van een prisma of diffractierooster selecteert een specifieke golflengte van licht, die door het monster passeert; een detector aan de andere kant meet de intensiteit van het licht, en hieruit kun je de absorptie berekenen, of "A." Berekening van ε kan worden uitgevoerd met behulp van andere oplossingen van dezelfde stof waarvan de concentratie al bekend is.

Identificatie van functionele groepen

"Infraroodspectroscopie" is een andere nuttige spectrometrische techniek. Een IR-spectrometer passeert infraroodlicht door een monster en meet de intensiteit van doorvallend licht aan de andere kant. De gegevens worden verzameld door een computer, die een grafiek voorbereidt die laat zien hoeveel infrarood licht wordt geabsorbeerd op verschillende golflengten. Bepaalde absorptiepatronen onthullen de aanwezigheid van specifieke soorten groepen in een molecuul. Een brede piek in absorptie bij bijvoorbeeld ongeveer 3.300 tot 3.500 inverse centimeters suggereert de aanwezigheid van een alcoholfunctionele groep, of "-OH."

Identificerende stoffen

Verschillende elementen en samenstellingen hebben unieke absorptiespectra, wat betekent dat ze elektromagnetische straling absorberen bij bepaalde golflengten die specifiek zijn voor die verbinding. Hetzelfde geldt voor emissiespectra (de golflengten die worden uitgezonden wanneer het element wordt verwarmd). Deze spectra lijken een beetje op een vingerafdruk in de zin dat ze kunnen worden gebruikt om het element of de verbinding te identificeren. Deze techniek kent een breed scala aan toepassingen; astronomen analyseren bijvoorbeeld vaak emissiespectra om te bepalen welke soorten elementen aanwezig zijn in verre sterren.

Massaspectrometrie

Massaspectrometers verschillen sterk van andere soorten spectrometers doordat ze de massa van deeltjes, in plaats van de emissie of absorptie van licht. In een massaspectrometer wordt een verbinding verdampt in een vervluchtigingskamer en laat men een kleine hoeveelheid in een bronkamer lekken, waar deze wordt geraakt door een elektronenbundel met hoge energie. Deze elektronenbundel ioniseert de moleculen van de verbinding en verwijdert zo een elektron, zodat de moleculen een positieve lading hebben. Het zal ook enkele van de moleculen in fragmenten breken. De ionen en fragmenten worden nu vanuit de bronkamer door een elektrisch veld voortgestuwd; van daaruit passeren ze een magnetisch veld. Kleinere deeltjes worden meer afgebogen dan grotere, zodat de grootte van elk deeltje kan worden bepaald wanneer het een detector treft. Het resulterende massaspectrum biedt een scheikundige waardevolle aanwijzingen over de samenstelling en structuur van de verbinding.