SPECTROSCOPY
1. Introduction
A variety of the instruments that are commonly used to analyze food materials are based on spectroscopy, e.g., UV-visible, fluorescence, atomic, infrared and nuclear magnetic resonance spectroscopies. These instruments utilize interactions between electromagnetic radiation and matter to provide information about food properties, e.g., molecular composition, structure, dynamics and interactions. An appreciation of the operating principles of these instruments depends on an understanding of the distribution of energy within atoms and molecules, of the characteristics of electromagnetic radiation, and of the interaction of electromagnetic radiation with atoms and molecules.
2. Distribution of Energy in Atoms and Molecules
Atoms and molecules can only exist in a limited number of discrete energy levels: they cannot have energies between these levels, i.e., their energy levels are quantized. Each molecular species has a unique set of energy levels that depends on its unique atomic structure (electrons, protons, neutrons) and molecular structure (type and arrangement of atoms and bonds). The lowest of these energy levels is referred to as the ground state, while higher levels are referred to as excited states. The potential energy of an atom or molecule is usually defined relative to the ground state (which is arbitrarily taken to have zero energy). The potential energy of a molecule is made-up of contributions from a number of different sources: electronic, vibrational, rotational, translation and nuclear.
� Electronic Energy Levels. Electrons in an atom are arranged into a number of different shells and sub-shells. An electron can move from one of these sub-shell levels to another by absorbing or emitting radiation of an appropriate energy. The system is then said to have undergone an electronic transition. Electronic transitions may involve electrons that are in inner shells (higher energy) or outer shells (lower energy) of atoms.
� Vibrational Energy Levels. Molecules (but not atoms) can vibrate in a number of different modes, e.g., the atoms can compress or stretch along the axis of a bond, or they can bend symmetrically or asymmetrically. Each of these vibrations occurs at a characteristic frequency (energy) which depends on the mass of the atoms and the strength of the bonds involved.
� Rotational Energy Levels. Molecules often contain chemical groups that are capable of rotating around certain bonds at fixed frequencies (and therefore energies). Each group has a specific number of frequencies at which it rotates and therefore has a specific number of quantized rotational energy levels. The rotation frequency is determined by the mass of the atoms involved and their distance from the axis of rotation.
� Nuclear Energy Levels. The nuclei of certain atoms have a property known as spin. A (charged) spinning nucleus generates a small magnetic field and can be thought of as being a small magnet. Normally, this magnet can be orientated in any direction, but in the presence of an external magnetic field it can only align itself either with or against the field, i.e., it is quantized. Transitions between the different energy levels within the nuclei can be made to occur by applying radiation of a specific energy to the sample.
� Translational Energy Levels. Atoms and molecules are in continual translational motion because of the thermal energy of the system. Translational energy levels are quantized, however, the differences between the energy levels are so small that the molecules act as though the energy is distributed continuously.
สเปกโทรสโกปี
1 บทนำ
ความหลากหลายของเครื่องมือที่นิยมใช้ในการวิเคราะห์วัสดุอาหารจะขึ้นอยู่กับสเปกโทรสโกปี เช่น UV , มองเห็น , เรืองแสง , อะตอม , อินฟราเรดและนิวเคลียร์แมกเนติกเรโซแนนซ์ . เครื่องมือเหล่านี้ใช้อันตรกิริยาระหว่างรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าและให้ข้อมูลเกี่ยวกับคุณสมบัติของอาหาร เช่น โมเลกุลองค์ประกอบสเปกโทรสโกปี
1 บทนำ
ความหลากหลายของเครื่องมือที่นิยมใช้ในการวิเคราะห์วัสดุอาหารจะขึ้นอยู่กับสเปกโทรสโกปี เช่น UV , มองเห็น , เรืองแสง , อะตอม , อินฟราเรดและนิวเคลียร์แมกเนติกเรโซแนนซ์ . เครื่องมือเหล่านี้ใช้อันตรกิริยาระหว่างรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าและให้ข้อมูลเกี่ยวกับคุณสมบัติของอาหาร เช่น โมเลกุลองค์ประกอบอะตอมและโมเลกุลสามารถมีจำนวน จำกัด ของระดับพลังงานต่อเนื่อง : พวกเขาไม่มีพลังระหว่างระดับเหล่านี้ เช่น ระดับพลังงานของพวกเขาที่แน่นอน . แต่ละโมเลกุลชนิดมีเฉพาะชุดของระดับพลังงานที่ขึ้นอยู่กับโครงสร้างอะตอมที่เป็นเอกลักษณ์ ( อิเล็กตรอน โปรตอน นิวตรอน และโครงสร้างโมเลกุล ( ประเภทและการจัดเรียงตัวของอะตอม และพันธบัตร )ระดับต่ำสุดของพลังงานเหล่านี้จะเรียกว่าสถานะพื้น ในขณะที่ระดับที่สูงขึ้นจะเรียกว่าตื่นเต้นสหรัฐอเมริกา ศักยภาพพลังงานของอะตอมหรือโมเลกุลมักจะกำหนดให้สัมพันธ์กับสภาพพื้นดิน ( ซึ่งเป็นพลได้รับการศูนย์พลังงาน ศักยภาพพลังงานของโมเลกุลขึ้นตามลำดับ จากจำนวนแหล่งที่แตกต่างกัน : อิเล็กทรอนิกส์ , สั่น ,โครงสร้างพลวัตและการโต้ตอบ การแข็งค่าของปฏิบัติการหลักการของเครื่องมือเหล่านี้ขึ้นอยู่กับความเข้าใจของการกระจายตัวของพลังงานในอะตอมและโมเลกุล ในลักษณะของการแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้า และของอันตรกิริยาของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ากับอะตอม และโมเลกุล .
2 การกระจายพลังงานของอะตอม และโมเลกุล
การหมุนการแปลและนิวเคลียร์
�อิเล็กทรอนิกส์พลังงานระดับ อิเล็กตรอนในอะตอมจะถูกจัดเรียงลงในหมายเลขของหอยที่แตกต่างกันและเปลือกซับ อิเล็กตรอนสามารถย้ายจากที่หนึ่งของเหล่านี้ย่อยเปลือกระดับอื่น โดยการดูดซับหรือการเปล่งรังสีที่มีพลังงานที่เหมาะสม ระบบจะบอกว่าได้รับการเปลี่ยนอิเล็กทรอนิกส์การเปลี่ยนอิเล็กทรอนิกส์อาจเกี่ยวข้องกับอิเล็กตรอนที่อยู่ในเปลือกชั้นใน ( พลังงานสูง ) หรือเปลือกนอก ( พลังงานต่ำ ) ของอะตอม
� vibrational พลังงานระดับ โมเลกุล ( แต่ไม่ใช่อะตอม ) สามารถสั่นได้ในหลายโหมดที่แตกต่างกันเช่นอะตอมสามารถบีบอัดหรือยืดไปตามแกนของพันธบัตร หรือพวกเขาสามารถงอเป็นตายร้ายดีหรือ asymmetrically .แต่ละของการสั่นสะเทือนเหล่านี้เกิดขึ้นที่ความถี่ลักษณะเฉพาะ ( พลังงาน ) ซึ่งขึ้นอยู่กับมวลของอะตอมและความแข็งแรงของพันธะเกี่ยวข้อง
�หมุนพลังงานระดับ โมเลกุลมักจะประกอบด้วยกลุ่มสารเคมีที่สามารถหมุนได้รอบ พันธบัตรบางความถี่คงที่ ( และพลังงาน )แต่ละกลุ่มมีหมายเลขเฉพาะของความถี่ที่มันหมุนและดังนั้นจึงมีหมายเลขเฉพาะของรถที่แน่นอนพลังงานระดับ หมุนความถี่จะถูกกำหนดโดยมวลของอะตอมที่เกี่ยวข้องและระยะทางของพวกเขาจากแกนของการหมุน .
�พลังงานนิวเคลียร์ระดับ นิวเคลียสของอะตอมบางคุณสมบัติที่เรียกว่าสปิน( คิดค่าบริการ ) ปั่น นิวเคลียสจะสร้างสนามแม่เหล็กขนาดเล็กและสามารถคิดเป็นแม่เหล็กขนาดเล็ก ปกติแม่เหล็กนี้จะเน้นไปในทิศทางใด แต่การปรากฏตัวของสนามแม่เหล็กสามารถจัดตัวเองให้กับหรือกับเขตข้อมูล เช่น เป็นที่แน่นอน .การเปลี่ยนระหว่างระดับพลังงานที่แตกต่างกันภายในนิวเคลียสได้เกิดขึ้นโดยการใช้รังสีของพลังงานที่เฉพาะเจาะจงกับตัวอย่าง
�แปลพลังงานระดับ อะตอมและโมเลกุลในการเคลื่อนไหวแปลอย่างต่อเนื่อง เพราะพลังงานความร้อนของระบบ ระดับพลังงานแปลเป็นที่แน่นอน อย่างไรก็ตาม
การแปล กรุณารอสักครู่..