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#26 La chimica e gli strumenti scientifici



Lo spettrometro è legato in maniera diretta con il mondo della chimica, infatti esiste un particolare tipo di spettrometro chiamato spettrometro di massa utilizzato in ambito chimico.
 Lo spettrometro di massa è uno strumento che permette di riconoscere specie chimiche differenti o separare ioni o isotopi diversi presenti in uno stesso campione.



                                            La figura rappresenta uno spettrometro di massa in utilizzo in un laboratorio chimico

Il principio su cui si basa è il seguente: una molecola è ionizzata per espulsione di un elettrone; il catione radicalico che si forma (ione molecolare) in parte si frammenta dando molecole e/o radicali neutri (che lo strumento non rileva), in parte generando cationi e/o radicali cationi (ioni frammento). Lo ione molecolare e i vari ioni che si originano per frammentazione (cationi e radicali cationi) vengono discriminati sulla base del loro rapporto massa/carica e rivelati da un detector. 

Possiamo perciò capire che vi è un legame diretto tra la spettrometria e lo studio degli ioni.

Gli ioni sono particelle cariche che possono avere carica positiva detti cationi o carica negativa detti anioni. Il termine ione fu coniato da Michael Faraday nella prima metà del XIX secolo nell’ambito dei suoi studi sull’elettrochimica per descrivere quelle particelle che si muovono verso il catodo o verso l’anodo. Il termine infatti deriva dal greco ιον participio presente del verbo ιεναι che significa “che si muove”. Sia gli ioni positivi che negativi possono essere costituiti da un solo atomo che ha perso o che ha acquistato un elettrone e, in tal caso, si parla di ioni monoatomici. Gli ioni sono specie molto reattive e sono presenti in composti ionici come NaCl in cui il legame ionico è dovuto all’attrazione elettrostatica tra uno ione positivo come Na+ e uno ione negativo come Cl.


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  #9 Gli inventori Lo  spettrometro di massa  è stato uno strumento di misura costruito nel 1912 da  Joseph Thomson  e  Francis Aston , precursore dei moderni spettrometri di massa.                                       Francis Aston                                               Joseph Thomson Con questo strumento, conducendo esperimenti sul  neon , fu scoperta l'esistenza degli  isotopi . Nel 1918  Arthur Jeffrey Dempster  realizzò uno spettrometro semicircolare che aveva migliori prestazioni. Negli anni 1930  Kenneth Bainbridge  usò un filtro di velocità di Wien per migliorare lo spettrometro.
  #8 I materiali  Lo  spettrometro  è composto da   un collimatore (obiettivo) ,lo strumento trasmette un fascio di luce lineare (fotoni) che passa attraverso un monocromatore (prisma) per dividerlo in diverse lunghezze d’onda.  Il collimatore è  costituito da uno specchio curvo o da una lente con un qualche tipo di sorgente luminosa e / o un'immagine al suo fuoco .  Il  monocromatore è costituito da un sistema ottico unito ad un sistema ottico inoltre è presente un reticolo di riflessione e infine da un fotomoltiplicatore. Essendo un oggetto utilizzato in ambito scientifico esso è costituito da materiali molto performanti e in continua evoluzione. Nell'ultimo decennio infatti la produzione degli specchi curvi e delle lenti ,senza considerare tutte le parti elettroniche, si è evoluta molto ed ha permesso di arrivare a risultati formidabili.