Zdieľam:
Absorpčné spektrum atómovej absorpcie, viditeľné a v molekulách
absorpčného spektra je produktom interakcie svetla s materiálom alebo látkou v ktoromkoľvek z jeho fyzikálnych stavov. Definícia však presahuje jednoduché viditeľné svetlo, pretože interakcia zahŕňa široký segment rozsahu vlnových dĺžok a energie elektromagnetického žiarenia..
Preto niektoré tuhé látky, kvapaliny alebo plyny môžu absorbovať fotóny rôznych energií alebo vlnových dĺžok; z ultrafialového žiarenia, po ktorom nasleduje viditeľné svetlo, žiarenie alebo infračervené svetlo, striedajúce sa v mikrovlnných vlnových dĺžkach \ t.
Ľudské oko vníma iba interakcie hmoty s viditeľným svetlom. Je tiež schopný uvažovať o difrakcii bieleho svetla cez hranol alebo médium v jeho farebných zložkách (vrchný obrázok).
Ak bol lúč svetla "uväznený" potom, čo prešiel materiálom a analyzoval, zistil by, že neexistujú určité pásy farieb; to znamená, že by boli čierne pruhy kontrastujúce s jeho pozadím. Toto je absorpčné spektrum a jeho analýza je základná v inštrumentálnej analytickej chémii a astronómii.
index
- 1 Atómová absorpcia
- 1.1 Prechody a elektronické energie
- 2 Viditeľné spektrum
- 3 Absorpčné spektrum molekúl
- 3.1 Metylénová modrá
- 3.2 Chlorofyly a a b
- 4 Odkazy
Atómová absorpcia
Na hornom obrázku je znázornené typické absorpčné spektrum prvkov alebo atómov. Všimnite si, že čierne pruhy predstavujú absorbované vlnové dĺžky, zatiaľ čo ostatné sú emitované. To znamená, že atómové emisné spektrum by naopak vyzeralo ako čierny pás s vyžarovanými pruhmi farieb.
Ale aké sú tieto pruhy? Ako presne zistiť, či atómy absorbujú alebo emitujú (bez zavedenia fluorescencie alebo fosforescencie)? Odpovede ležia v povolených elektronických stavoch atómov.
Prechody a elektronické energie
Elektróny sú schopné sa vzdialiť od jadra a zanechať ho pozitívne nabité, keď sa pohybujú z nižšieho energetického orbitálu na orbitál s vyššou energiou. Kvôli tomu vysvetľujú kvantovú fyziku, absorbujú fotóny špecifickej energie, aby tak urobili takýto elektronický prechod.
Preto je energia kvantovaná a nebude absorbovať polovicu alebo tri štvrtiny fotónu, ale hodnoty frekvencie (ν) alebo špecifických vlnových dĺžok (λ).
Akonáhle je elektrón nadšený, nezostane po neomezenú dobu v elektronickom stave väčšej energie; uvoľňuje energiu vo forme fotónu a atóm sa vracia do svojho základného alebo pôvodného stavu.
V závislosti od toho, či sú zaznamenané absorbované fotóny, bude existovať absorpčné spektrum; a ak zaznamenáte emitované fotóny, výsledkom bude emisné spektrum.
Tento jav možno pozorovať experimentálne, ak sa zahrejú plynné alebo atomizované vzorky prvku. V astronómii, porovnávajúc tieto spektrá, môže byť známe zloženie hviezdy a dokonca aj jej poloha vzhľadom na Zem..
Viditeľné spektrum
Ako možno vidieť na prvých dvoch obrázkoch, viditeľné spektrum zahŕňa farby od fialovej po červenú a všetky jeho odtiene vzhľadom na to, koľko materiálu absorbuje (tmavé odtiene)..
Vlnové dĺžky červeného svetla zodpovedajú hodnotám 650 nm (kým nezmiznú v infračervenom žiarení). Vľavo, fialové a fialové tóny pokrývajú hodnoty vlnových dĺžok až 450 nm. Viditeľné spektrum sa potom pohybuje približne od 400 do 700 nm.
Ako sa λ zvyšuje, frekvencia fotónu sa znižuje, a teda aj jeho energia. Fialové svetlo má teda vyššiu energiu (kratšie vlnové dĺžky) ako červené svetlo (dlhšie vlnové dĺžky). Preto materiál, ktorý absorbuje fialové svetlo, zahŕňa elektronické prechody vyšších energií.
A ak materiál absorbuje fialovú farbu, akú farbu to bude odrážať? Ukazuje zelenožltú farbu, čo znamená, že jej elektróny vytvárajú veľmi energický prechod; keďže ak materiál absorbuje červenú farbu s nižšou energiou, bude odrážať modrastú zelenú farbu.
Keď je atóm veľmi stabilný, zvyčajne predstavuje veľmi vzdialené elektronické stavy energie; a preto budete musieť absorbovať fotóny vyššej energie, aby sa umožnili elektronické prechody:
Absorpčné spektrum molekúl
Molekuly majú atómy a tie tiež absorbujú elektromagnetické žiarenie; ich elektróny sú však súčasťou chemickej väzby, takže ich prechody sú odlišné. Jedným z veľkých triumfov teórie molekulárneho orbitalu je sila vzťahujúca sa na spektrá absorpcie s chemickou štruktúrou..
Takže jednoduché, dvojité, trojité, konjugované a aromatické štruktúry majú svoje vlastné elektronické stavy; a preto absorbujú veľmi špecifické fotóny.
Tým, že má niekoľko atómov, okrem intermolekulových interakcií a vibrácií ich väzieb (ktoré tiež absorbujú energiu), absorpčné spektrá molekúl sú vo forme "hôr", ktoré označujú pásy, ktoré obsahujú vlnové dĺžky kde dochádza k elektronickým prechodom.
Vďaka týmto spektrom sa môže zlúčenina charakterizovať, identifikovať a dokonca aj pomocou multivariačnej analýzy kvantifikovať.
Metylénová modrá
Spektrum modrého metylénového indikátora je zobrazené na hornom obrázku. Ako už názov napovedá, je to modré; môže sa však kontrolovať absorpčným spektrom?
Všimnite si, že existujú pásma medzi vlnovými dĺžkami 200 a 300 nm. Medzi 400 a 500 nm nie je takmer žiadna absorpcia, to znamená, že neabsorbuje fialové, modré alebo zelené farby.
Má však intenzívny absorpčný pás po 600 nm, a preto má nízkoenergetické elektronické prechody, ktoré absorbujú fotóny červeného svetla.
V dôsledku toho a vzhľadom na vysoké hodnoty molárnej absorpcie vykazuje metylénová modrá intenzívnu modrú farbu.
Chlorofyly a a b
Ako je znázornené na obrázku, zelená čiara zodpovedá absorpčnému spektru chlorofylu a, zatiaľ čo modrá čiara zodpovedá chlorofylu a..
Po prvé, mali by sa porovnať pásma, v ktorých sú molárne absorpcie väčšie; v tomto prípade tie vľavo, medzi 400 a 500 nm. Chlorofyl a silne absorbuje fialové farby, zatiaľ čo chlorofyl b (modrá čiara) tak robí s modrou farbou.
Absorbovaním chlorofylu b okolo 460 nm, modro, sa odráža žltá farba. Na druhej strane sa intenzívne absorbuje aj pri 650 nm, oranžovom svetle, čo znamená, že má modrú farbu. Ak je žltá a modrá farba zmiešaná, aký je výsledok? Zelená farba.
A nakoniec, chlorofyl a absorbuje modrastú fialovú farbu a navyše červené svetlo v blízkosti 660 nm. Preto vykazuje zelenú farbu "zmäkčenú" žltou farbou.
referencie
- Observatoire de Paris. (N. D.). Rôzne druhy spektier. Zdroj: media4.obspm.fr
- Univerzitný kampus Rabanales. (N. D.). Spektrometria: Absorpčné spektrá a kolorimetrická kvantifikácia biomolekúl. [PDF]. Získané z: uco.es
- Day, R., & Underwood, A. (1986). Kvantitatívna analytická chémia (piate vydanie). PEARSON, Prentice Hall, str. 461-464.
- Reush W. (s.f.). Viditeľná a ultrafialová spektroskopia. Zdroj: 2.chemistry.msu.edu
- David Darling (2016). Absorpčné spektrum. Zdroj: daviddarling.info
- Khan Academy. (2018). Absorpčné / emisné čiary. Zdroj: khanacademy.org