Atomabsorpsjonsabsorpsjonsspektrum, synlig og i molekylene



en absorpsjonsspektrum er det produktet av vekselvirkning av lys med et materiale eller stoff i noen av dens fysiske tilstander. Men definisjonen går utover et enkelt synlig lys, fordi samspillet omfatter et bredt segment av rekkevidden av bølgelengder og energi av elektromagnetisk stråling.

Derfor kan noen faste stoffer, væsker eller gasser absorbere fotoner av forskjellige energier eller bølgelengder; fra ultrafiolett stråling, etterfulgt av synlig lys, til stråling eller infrarødt lys, svimlende i mikrobølgebølgelengder.

Det menneskelige øye oppfatter bare samspillet mellom materie og synlig lys. Det er også i stand til å vurdere diffraksjonen av hvitt lys gjennom et prisme eller et medium i sine fargerike komponenter (toppbilde).

Hvis lysstrålen ble "fanget" etter å ha reist gjennom et materiale, og analysert, ville det finne fraværet av visse farger; det vil si at det ville være svarte striper i kontrast til bakgrunnen. Dette er absorpsjonsspekteret, og analysen er grunnleggende i instrumentell analytisk kjemi og astronomi.

index

  • 1 Atomabsorpsjon
    • 1.1 Overganger og elektroniske energier
  • 2 Synlig spektrum
  • 3 Absorptionsspekter av molekyler
    • 3.1 Methylenblå
    • 3.2 klorofyll a og b
  • 4 referanser

Atomabsorpsjon

I det øvre bildet er et typisk absorpsjonsspekter av elementene eller atomer vist. Legg merke til at de svarte stengene representerer de absorberte bølgelengder, mens de andre er de utstrålede. Dette betyr at et atomutslippsspektrum, tvert imot, ville se ut som et svart bånd med striper av farger utstrålet.

Men hva er disse stripene? Hvordan vet man kort om atomer absorberer eller avgir (uten å innføre fluorescens eller fosforescens)? Svarene ligger i de tillatte elektroniske tilstandene av atomer.

Overganger og elektroniske energier

Elektronene er i stand til å bevege seg vekk fra kjernen, slik at den blir positivt ladet når de beveger seg fra en lavere energibane til en høyere energibane. For dette, forklart av kvantefysikk, absorber fotoner av en bestemt energi for å gjøre en slik elektronisk overgang.

Derfor er den energi kvantisert, og ikke absorbere en halv eller tre fjerdedeler av et foton, men frekvensverdier (ν) eller bølgelengder (λ) spesifikk.

Når elektronen er spent, forblir den ikke i ubegrenset tid i den elektroniske tilstanden av større energi; det frigjør energien i form av en foton, og atomet returnerer til sin basale eller opprinnelige tilstand.

Avhengig av om de absorberte fotonene er registrert, vil det være et absorpsjonsspekter; og hvis du tar opp de emitterte fotonene, blir resultatet et utslippspektrum.

Dette fenomenet kan observeres eksperimentelt dersom gassformige eller forstøvede prøver av et element oppvarmes. I astronomi, sammenligne disse spektrene, kan en stjernes sammensetning være kjent, og til og med dens plassering i forhold til jorden..

Synlig spektrum

Som vist i de to første bildene, omfatter det synlige spektrum farger fra fiolett til rødt og alle nyanser på hvor mye materiale som absorberes (mørke nyanser).

Bølgelengdene til det røde lyset svarer til verdier 650 nm og framover (til de forsvinner i den infrarøde strålingen). Og langt til venstre dekker violett og lilla toner verdiene av bølgelengder opp til 450 nm. Det synlige spektret varierer da fra 400 til 700 nm omtrentlig.

Etter hvert som λ øker, reduseres fotonens frekvens, og dermed dens energi. Dermed har violett lys høyere energi (kortere bølgelengder) enn rødt lys (lengre bølgelengder). Derfor, et materiale som absorberer lilla lys innebærer elektroniske overganger av høyere energier.

Og hvis materialet absorberer den fargede fargen, hvilken farge vil den reflektere? Det vil vise en grønn gul farge, noe som betyr at dets elektroner gjør svært energiske overganger; mens hvis materialet absorberer den røde fargen, med lavere energi, vil den reflektere en blåaktig grønn farge.

Når et atom er veldig stabilt, presenterer det vanligvis svært fjerntliggende elektroniske tilstander i energi; og derfor må du absorbere fotoner med høyere energi for å tillate elektroniske overganger:

Absorbsjonsspekter av molekyler

Molekyler har atomer, og disse absorberer også elektromagnetisk stråling; deres elektroner er imidlertid en del av det kjemiske bindingen, så overgangene er forskjellige. En av de store triumfene i teorien om molekylærbanen er kraften til å forholde seg til absorpsjonsspektrene med den kjemiske strukturen.

Dermed har enkle, doble, tredoble, konjugerte og aromatiske strukturer sine egne elektroniske tilstander; og derfor absorberer de svært spesifikke fotoner.

Inneha flere atomer i tillegg til intermolekylære interaksjoner, og vibrasjonene fra sine forbindelser (også absorberer energi), absorpsjonsspektrene av molekylene har form av "fjell", som angir de bånd som omfatter bølgelengder der elektroniske overganger skje.

Takket være disse spektrene kan en forbindelse karakteriseres, identifiseres, og til og med gjennom multivariate analyser, kvantifiseres.

Methylenblå

Spekteret av den blå metylenindikatoren er vist i det øvre bildet. Som navnet påpeker tydeligvis, er det blått; men kan det kontrolleres med absorpsjonsspekteret?

Merk at det er bånd mellom bølgelengder på 200 og 300 nm. Mellom 400 og 500 nm er det nesten ingen absorpsjon, det vil si, det absorberer ikke de fiolette, blå eller grønne farger.

Imidlertid har den et intenst absorberingsbånd etter 600 nm, og har derfor lav energi elektroniske overganger som absorberer fotoner av rødt lys.

Følgelig, og gitt de høye verdier av de molare absorptivitetene, utviser metylenblått en intens blå farge.

Klorofyll a og b

Som vist på bildet, svarer den grønne linjen til absorpsjonsspekteret av klorofyll a, mens den blå linjen tilsvarer den for klorofyll a..

For det første bør båndene der molarabsorptivitetene er større, sammenlignes; i dette tilfellet, de til venstre, mellom 400 og 500 nm. Klorofyll absorberer sterkt lilla farger, mens klorofyll b (blå linje) gjør det med blå farge.

Ved å absorbere klorofyll b rundt 460 nm, blå, reflekteres den gule fargen. På den annen side absorberer den også intenst nær 650 nm, det oransje lyset, som betyr at den utviser den blå fargen. Hvis den gule og blå fargen blandes, hva er resultatet? Den grønne fargen.

Og endelig, klorofyll a absorberer den blåaktig fiolettfargen, og i tillegg et rødt lys nær 660 nm. Derfor utviser den en grønn farge "myknet" med gul.

referanser

  1. Observatoire de Paris. (N.d.). De forskjellige typer spektra. Hentet fra: media4.obspm.fr
  2. Universitetet Campus of Rabanales. (N.d.). Spektrometri: Absorptionsspektre og kolorimetrisk kvantifisering av biomolekyler. [PDF]. Gjenopprettet fra: uco.es
  3. Day, R., & Underwood, A. (1986). Kvantitativ analytisk kjemi (femte utgave). PEARSON, Prentice Hall, s. 461-464.
  4. Reush W. (s.f.). Synlig og ultraviolett spektroskopi. Hentet fra: 2.chemistry.msu.edu
  5. David Darling (2016). Absorptionsspektrum. Hentet fra: daviddarling.info
  6. Khan Academy. (2018). Absorbsjons- / utslippslinjer. Hentet fra: khanacademy.org