Espectroscopía de rayos X
La espectroscopia de rayos X, es una técnica química que se basa en fenómenos como la absorción o emisión de las radiaciones electromagnéticas, además de otros factores como la fluorescencia, difracción o la dispersión de las radiaciones. Radiaciones que en lo que ha rayos X se refiere, tiene un valor de entre 0,1 y 25 Ǻ.
Existen diferentes maneras de conseguir una fuente de excitación de radiación de rayos X, así por ejemplo tenemos:
– A través de bombardeo de un metal (ánodo), con electrones que cuentan con una alta energía cinética. Este método consiste en una parte, el cátodo, que realiza una emisión de electrones al tratarlo con un determinado potencial elevado, y otra parte, el ánodo o metal que emite rayos X.
– A través de una fuente de tipo secundario, la cual consiste en exponer una determinada sustancia a un haz de rayos X, de modo que la sustancia pueda seguidamente generar también otro haz de rayos X, de esta forma se consigue evitar la aparición de un espectro continuo por cuenta de la fuente inicial, y se va trabajando tan sólo con los espectros lineales que consigue emitir la fuente secundaria.
– Usando una fuente de tipo radioactiva, (suelen ser isótopos), que cuentan con una desintegración que produce una emisión de rayos de este tipo.
La radiación que producen las fuentes de tipo primario, se dice que es continua.
La muestra a analizar no cuenta con un recipiente concreto puesto que la radiación de tipo X suele afectar a los electrones que se encuentran en las capas más adentro del átomo, las más internas del analito, por lo cual, no se ven alterados los enlaces, de hecho los rayos X cruzan atravesando de manera total la muestra, y es por ello que no tiene importancia si el átomo de la muestra a analizar se encuentra en modo atómico, o a modo de molécula, igual que tampoco importa el estado en el que se encuentre ( sólido, líquido o gaseoso), los límites los da el propio instrumental que estemos utilizando, así como la técnica efectuada, ya sea esta una absorción o una difracción.
Hay interferencias que pueden interrumpir o dañar la señal de la muestra, pudiendo disminuirla o incluso reforzarla. Cuando la señal decrece, hablamos de la existencia de una interferencia de tipo absortiva, realizada por la partícula que interfiere, que es de la misma fuerza que produce el analito. Si hay un incremento en la señal del analito nos estaremos refiriendo a que la interferencia hace que los electrones que pasan por ella, sufran un efecto rebote, que los lleva hacia la partícula de la muestra, lo que hace que se vea reforzada la señal de esta.
En el capo de la radiación X, al igual que sucede en la espectroscopía normal, tenemos la espectroscopía normal de rayos x, donde la selección de longitud viene dada por un filtro, y también tenemos la espectrofotometría X, donde la selección de la longitud de onda viene realizada por un monocromador, aunque hay una tercera forma de seleccionar la λ, y esto es por la discriminación de la energía, pues cuanto mayor sea la longitud de onda, se contará con menor energía. Por cromador entendemos un cristal que consigue dispersar la λ, cambiando el ángulo donde inciden la radiación. La elección de la longitud de onda viene dada por la expresión:
Sen (x) = n λ / ( 2d), de donde n hace referencia al orden de la reflexión, d es la distancia existente entre planos del cristal utilizado, y x es el ángulo con el que incide.
En cuanto a los detectores, los primeros de ellos conseguían transformar las señales en imágenes de fotografía, hoy en día en cambio, se suelen usar detectores que cambien la señal gracias a un impulso de electricidad. Los tipos de detectores existentes son:
-Detector de recuento fotónico
-Detector por conteo de centelleo
-Detector semiconductor
Al contrario que en la espectroscopía atómica, la espectroscopía que hoy nos ocupa, se ve afectada por los electrones situados en niveles inferiores, así el electrón que se encuentra acelerado debido a la fuente inicial o primaria, colisiona con los demás electrones situados en las capas internas del átomo (en el ánodo o blanco de choque) o también de la fuente llamada secundaria, es decir, las especies productoras de la radiación a modo fluorescente. Cuando estos colisionan, se sale un electrón de dichas capas provocando una falta, la cual será sustituida por los electrones situados en las capas más lejanas o externas. Dicho cambio de capas produce radiación tipo X; pero si el cambio se produce al contrario, es decir, de las capas externas a la interna, se conoce como radiación K. Existe también una radiación L. Los distintos átomos deben contar con la cantidad de electrones suficientes como para poder producir todas y cada una de las capas de electrones que sean necesarios. Cuanto mayor número atómico tenga la sustancia fuente, mayor será también el voltaje que se deberá suministrar a la fuente de radiación, para así poder provocar a un electrón con la cantidad de energía que sea necesario para sustraer un electrón de dicho átomo y provocar así la radiación X.
Se dan casos donde los electrones no colisionan con el electrón de la capa más interna del átomo, si no que chocan con un protón, en este caso se producirá un neutrón, lo que llevará a generar un elemento químico con un número atómico inmediatamente inferior al átomo de la muestra.