Править]Виды спектроскопии. По объектам исследования можно выделить следующие виды спектроскопии: атомная спектроскопия, молекулярная спектроскопия

По объектам исследования можно выделить следующие виды спектроскопии: атомная спектроскопия, молекулярная спектроскопия, масс-спектроскопия, ядерная спектроскопия и другие.

По типу излучения, которое используется в спектроскопии, её можно разделить на оптическую спектроскопию, рентгеновскую спектроскопию, фотоэлектронную спектроскопию, Мёссбауэровскую спектроскопию, масс-спектроскопию, спектроскопию с использованием радиоизлучения и т. д.

Электромагнитное излучение инфракрасного, видимого и ультрафиолето-

вого диапазонов взаимодействует с любыми веществами, в том числе и с био-

объектами, и изучение этих взаимодействий дает важную информацию как о

молекулярной структуре этих объектов, так и о и процессах, происходящих в

них на атомном и молекулярном уровнях.

Если электромагнитное излучение проходит через вещество, то часть это-

го излучения поглощается, причем на разных частотах (длинах волн) поглоща-

ется разное количество электромагнитной энергии. Зависимость показателя

поглощения вещества от частоты или длины волны излучения называют

спектром поглощения (абсорбционным спектром) этого вещества.

Вместе с тем, любое вещество при определенных условиях способно излу-

чать электромагнитные волны и имеет свой определенный спектр испускания.

Зависимость интенсивности электромагнитного излучения вещества от

частоты или длины волны называется спектром испускания (эмиссионным

спектром) этого вещества.

Спектры испускания и поглощения у каждого вещества строго индиви-

дуальны и являются как бы его ''паспортом'', поэтому, зарегистрировав спектр

излучения или поглощения вещества или смеси веществ, можно определить

и вид вещества, состав и процентное содержание компонентов смеси, т.е.

провести и качественный и количественный спектральный анализ, что часто

используется не только в физике, но и в аналитической и биологической химии.

Спектры, лежащие в ультрафиолетовом, видимом и инфракрасном диапа-

зонах называют оптическими спектрами. Спектры атомов и молекул отра-

жают их энергетические состояния (энергию связей), поэтому оптические спек-

тры веществ весьма чувствительны к изменению химических связей атомов и

молекул, к изменению их окружения, pH среды, к воздействию внешних элек-

трических и магнитных полей и др.

По этим причинам спектральный анализ является одним из важней-

ших неразрушающих методов исследования как структуры вещества, так

и физических и химических процессов, происходящих в этом веществе на

атомном и молекулярном уровнях и широко используется как метод исследо-

вания в биохимии, молекулярной биологии и медицине.

4.1. Виды молекулярных спектров

Частоты отдельных линий в спектрах молекул так же определяются усло-

вием Бора:

Если изменяются все три вида энергии при переходе молекулы из одного

состояния в другое, то спектры называются электронно-колебательно-

вращательными или, проще, электронными (по наибольшей энергии) спек-

трами. Они имеют вид достаточно широких спектральных полос, расположенных в ультрафиолетовой (УФ), видимой или ближней инфракрасной (ИК) об-

ластях спектра (см. Рис.10).

Электронные спектры поглощения большинства биомолекул (белков,

нуклеиновых кислот и др.) лежат в УФ – области спектра. Они используются

для идентификации исследуемого вещества, для исследования кинетики

химических реакций, а также для определения концентрации растворенного

вещества путем измерения оптической плотности раствора вблизи мак-

симума полосы поглощения вещества. Спектры поглощения позволяют

получать информацию о свойствах макромолекул и их взаимодействиях с

другими молекулами, поскольку эти спектры существенно зависят от бли-

жайшего и внешнего окружения поглощающей молекулы.

Поглощение белков в области длин волн 250 – 300 нм обусловлено

главным образом ароматическими аминокислотами: триптофаном (см.Рис.10),

тирозином и фенилаланином, хотя УФ-излучение с длиной волны 250 нм по-

глощают также гистидин и серусодержащие аминокислоты – цистин, цистеин и

метионин.

Электронные спектры испускания называют также спектрами люми-

несценции и они будут подробнее рассмотрены ниже.

Колебательные-вращательные (проще - колебательные) спектры мо-

лекул наблюдаются только в поглощении, когда энергия движения электронов

не изменяется, т.е. ΔЕэл. = 0, а изменяются лишь колебательная и вращательная

энергии молекулы в пределах основного электронного состояния. Они лежат в

Рис.10. Электронные спектры

поглощения (1) и испускания (2)

триптофана.

инфракрасной области спектра и имеют вид полос, зачастую перекрывающихся

между собой.

Колебательные спектры дают информацию об энергиях валентных

связей молекулы, энергиях межмолекулярных взаимодействий, о конформа-

ционных и других изменениях в структуре молекул и поэтому широко ис-

пользуются при спектральных исследованиях молекул.

Вращательные спектры молекул образуются при переходах между вра-

щательными подуровнями одного и того же электронно-колебательного со-

стояния, то есть при ΔЕэл. = 0 и ΔЕкол. = 0, но ΔЕвращ.  0 и могут наблюдаться

лишь в радиодиапазоне.__