Spektroskopie jako účinný nástroj vědy

Zajímalo vás někdy, jak vědci vlastně zkoumají jevy a struktury, které nejsou oku viditelné ani přes ten nejlepší elektronový mikroskop? Jak přesně se určuje koncentrace molekul v roztoku a co z toho lze zjistit? Odpovědí je studium interakce elektromagnetického záření (rozumějte světla) s hmotou. A jak k tomu vlastně dochází? Inu, každý se již na základní škole učil o spektru elektromagnetického záření a dle něj je také spektroskopie rozdělena. Interakce mohou nastat v oblasti:

·         Mikrovlnné – způsobuje rotaci molekul (princip mikrovlnné trouby).
·         Rádiové
·         Infračervené
·         Viditelné
·         Ultrafialové
·         Rentgenové
·         Gama paprsky
Jak je možná obecně známo, světlo má duální charakter, tedy korpuskulárně-vlnový. Prakticky to znamená, že při delších vlnových délkách pozorujeme spíše vlnový charakter (mikrovlnné, rádiové) a u nižších vlnových délek zase částicový charakter (Gama). Z tohoto faktu vyplývá, že odlišné oblasti vykazují různé interakce s hmotou.

Jak probíhá interakce ve viditelné a ultrafialové oblasti? Foton je absorbován elektrony ve vnějších slupkách elektronového obalu, a ty jsou excitovány do vyšších energetických hladin. Dle spinu těchto elektronů také rozlišujeme singletní a tripletní stav. Přejde-li tento excitovaný elektron skrze zářivou deexcitaci na základní energetickou hladinu, bavíme se o fluorescenci. To například pozorujeme u UV světla. Naopak pokud dojde ke konverzi do tripletního stavu a k deexcitaci dojde znovu na singletní základní energetickou hladinu, jedná se o fosforescenci. Té si zase můžeme všimnou u dětí v pokojíčku v podobě svítících hvězdiček nebo bubáků z Kinder vajíčka. To byl tedy jeden typ interakce, ale jak vidíme, ve spektru je celkem 7 různých oblastí.

Nejčastější využití v laboratoři je u stanovování koncentrace látek s aromatickými kruhy. Platí úměra, že čím vyšší koncentrace, tím vyšší absorpce. Dále lze studovat denaturaci DNA nebo jemnou strukturu proteinů.