Atominės absorbcijos absorbcijos spektras, matomas ir molekulėse

A absorbcijos spektras tai yra šviesos sąveikos su medžiaga ar medžiaga bet kurioje jo fizinėje būsenoje produktas. Tačiau apibrėžimas viršija paprastą matomą šviesą, nes sąveika apima platų spektro bangų ilgių ir elektromagnetinės spinduliuotės energijos segmentą..

Todėl kai kurios kietos medžiagos, skysčiai ar dujos gali sugerti skirtingų energijos ar bangų ilgio fotonus; nuo ultravioletinės spinduliuotės, po to matoma šviesa, spinduliuotė arba infraraudonųjų spindulių šviesa, mikrobanginis bangos ilgis.

Žmogaus akis suvokia tik medžiagos sąveiką su matoma šviesa. Be to, jis gali apmąstyti baltos šviesos difrakciją per prizmę arba jos spalvotus komponentus (viršutinis vaizdas).

Jei šviesos spindulys buvo „įstrigęs“ po to, kai jis keliavo po medžiagą ir analizavo, jis ras tam tikrų spalvų juostų nebuvimą; tai yra, juodos juostelės, priešingos jos fone. Tai yra absorbcijos spektras, o jo analizė yra esminė instrumentinėje analitinėje chemijoje ir astronomijoje.

Indeksas

• 1 Atominė absorbcija
  • 1.1 Perėjimai ir elektroninės energijos
• 2 Matomas spektras
• 3 Molekulių absorbcijos spektras
  • 3.1. Mėlyna mėlyna
  • 3.2 Chlorofilai a ir b
• 4 Nuorodos

Atominė absorbcija

Viršutiniame vaizde rodomas tipinis elementų arba atomų absorbcijos spektras. Atkreipkite dėmesį, kad juodos juostos atspindi sugeriamus bangų ilgius, o kiti yra išleidžiami. Tai reiškia, kad, atvirkščiai, atominės emisijos spektras atrodytų kaip juoda juosta su spalvų juostelėmis.

Bet kokios yra šios juostelės? Kaip trumpai žinoti, ar atomai sugeria ar išskiria (neįvedę fluorescencijos ar fosforescencijos)? Atsakymai slypi leistinose elektroninių būsenų būsenose.

Perėjimai ir elektroninės energijos

Elektronai gali pereiti nuo branduolio, palikdami jį teigiamai įkrautą, nes jie pereina nuo mažesnės energijos orbitos prie aukštesnės energijos orbitos. Dėl to, aiškindama kvantinės fizikos, sugeria tam tikros energijos fotonus tokiam elektroniniam perėjimui.

Todėl energija yra kvantuojama, o ne sugeria pusę ar tris ketvirčius fotono, bet dažnio (ν) arba specifinių bangų ilgių (λ) reikšmės.

Kai elektronas yra susijaudinęs, jis neliks neribotą laiką elektroninės didesnės energijos būsenoje; ji atleidžia energiją fotono pavidalu, o atomas grįžta į bazinę ar pradinę būseną.

Priklausomai nuo to, ar registruojami absorbuoti fotonai, bus absorbcijos spektras; ir jei įrašysite emituotus fotonus, rezultatas bus emisijos spektras.

Šis reiškinys gali būti stebimas eksperimentiškai, jei elemento dujiniai ar atominiai mėginiai yra šildomi. Astronomijoje, lyginant šiuos spektrus, gali būti žinoma žvaigždės sudėtis ir net jos buvimo vieta Žemės atžvilgiu..

Matomas spektras

Kaip matyti iš pirmųjų dviejų vaizdų, matomas spektras apima nuo violetinės iki raudonos spalvos ir visas jos atspalvius, atsižvelgiant į tai, kiek medžiaga sugeria (tamsūs atspalviai).

Raudonosios šviesos bangos ilgiai atitinka 650 nm vertes (kol išnyksta infraraudonųjų spindulių spinduliuotė). Ir tolimoje kairėje, violetinės ir violetinės spalvos atspindi bangų ilgio vertes iki 450 nm. Tada matomas spektras yra maždaug nuo 400 iki 700 nm.

Didėjant λ, sumažėja fotono dažnis, taigi ir jo energija. Taigi, violetinė šviesa turi didesnę energiją (trumpesnius bangos ilgius) nei raudona šviesa (ilgesni bangos ilgiai). Todėl medžiaga, absorbuojanti violetinę šviesą, apima elektroninių aukštesnių energijos perėjimų.

Ir jei medžiaga sugeria violetinę spalvą, kokia spalva ji atspindės? Tai bus žalsvai geltona spalva, o tai reiškia, kad jo elektronai labai energingi; kadangi jei medžiaga sugeria raudoną spalvą, mažesnę energiją, ji atspindi melsvai žalia spalva.

Kai atomas yra labai stabilus, jis paprastai pateikia labai tolimas elektronines būsenas energijoje; todėl jums reikės sugerti didesnės energijos fotonus, kad būtų galima atlikti elektroninius perėjimus:

Molekulių absorbcijos spektras

Molekulėse yra atomų, kurie taip pat sugeria elektromagnetinę spinduliuotę; tačiau jų elektronai yra cheminio ryšio dalis, todėl jų perėjimai yra skirtingi. Viena iš didžiųjų molekulinės orbitos teorijos triumfų yra galia susieti absorbcijos spektrus su chemine struktūra.

Taigi paprastos, dvigubos, trigubos, konjuguotos ir aromatinės struktūros turi savo elektronines būsenas; todėl jie sugeria labai specifinius fotonus.

Kartu su tarpmolekulinėmis sąveikomis ir jų ryšių vibracijomis (kurios taip pat sugeria energiją), turintys keletą atomų, molekulių absorbcijos spektrai yra "kalnų" formos, kurios rodo juostas, kurios apima bangų ilgius, kur yra elektroniniai perėjimai.

Šių spektrų dėka, junginys gali būti apibūdintas, identifikuojamas ir netgi daugiamatės analizės būdu.

Mėlyna mėlyna

Mėlynojo metileno indikatoriaus spektras rodomas viršutiniame vaizde. Kaip aiškiai nurodo jo pavadinimas, jis yra mėlynas; bet ar galima ją patikrinti su absorbcijos spektru?

Atkreipkite dėmesį, kad tarp bangų ilgių yra 200 ir 300 nm juostos. Nuo 400 iki 500 nm yra beveik jokios absorbcijos, tai yra, ji nesugeria violetinės, mėlynos ar žalios spalvos.

Tačiau po 600 nm ji turi intensyvią absorbcijos juostą, todėl turi mažai energijos elektroninius perėjimus, kurie sugeria raudoną šviesą.

Todėl, atsižvelgiant į dideles molinės absorbcijos vertes, metileno mėlyna spalva yra intensyvi.

Chlorofilai a ir b

Kaip parodyta paveikslėlyje, žalia linija atitinka chlorofilo a absorbcijos spektrą, o mėlyna linija atitinka chlorofilo a..

Pirma, turėtų būti lyginamos juostos, kuriose molinis sugerties lygis yra didesnis; šiuo atveju - kairėje, tarp 400 ir 500 nm. Chlorofilas a stipriai sugeria violetines spalvas, o chlorofilas b (mėlyna linija) tai daro su mėlyna spalva.

Sugeriant chlorofilą b apie 460 nm, mėlyna, atspindi geltoną spalvą. Kita vertus, ji taip pat sugeria intensyviai netoli 650 nm, oranžinės šviesos, o tai reiškia, kad ji turi mėlyną spalvą. Jei geltona ir mėlyna spalva yra sumaišyta, kas yra rezultatas? Žalia spalva.

Galiausiai, chlorofilas a sugeria mėlynai violetinę spalvą ir, be to, raudona šviesa netoli 660 nm. Todėl geltona spalva „žalina“ žalia spalva.

Nuorodos

1. Observatoire de Paris. (s.f.). Įvairūs spektrų tipai. Gauta iš: media4.obspm.fr
2. Rabanalės universiteto universitetas. (s.f.). Spektrometrija. Biomolekulių absorbcijos spektras ir kolorimetrinis kiekybinis nustatymas. [PDF] Susigrąžinta iš: uco.es
3. Diena, R. ir Underwood, A. (1986). Kiekybinė analizinė chemija (penktasis red.). PEARSON, Prentice salė, p. 461-464.
4. Reush W. (s.f.). Matoma ir ultravioletinė spektroskopija. Gauta iš: 2.chemistry.msu.edu
5. David Darling (2016). Absorbcijos spektras. Gauta iš: daviddarling.info
6. Khan akademija. (2018). Absorbcijos / emisijos linijos. Gauta iš: khanacademy.org