Atomabsorptionsabsorptionsspektrum, synligt og i molekylerne



en absorptionsspektrum er det produkt af lysets interaktion med et materiale eller stof i nogen af ​​dets fysiske tilstande. Men definitionen går ud over en simpel synligt lys, til interaktion omfatter en stor del af de bølgelængder og energi af den elektromagnetiske stråling.

Derfor kan nogle faste stoffer, væsker eller gasser absorbere fotoner af forskellige energier eller bølgelængder; fra ultraviolet stråling efterfulgt af synligt lys til stråling eller infrarødt lys, svimlende i mikrobølgelængder.

Det menneskelige øje opfatter kun materiens interaktioner med synligt lys. Det er også i stand til at overveje diffraktionen af ​​hvidt lys gennem et prisme eller et medium i dets farverige komponenter (topbillede).

Hvis "fange" lysstrålen efter rejser gennem et materiale, og scannet, vil fraværet af visse farvebånd støde; det vil sige, der ville være sorte striber i modsætning til dens baggrund. Dette er absorptionsspektret, og dets analyse er grundlæggende i instrumental analytisk kemi og astronomi.

indeks

  • 1 Atomabsorption
    • 1.1 Overgange og elektroniske energier
  • 2 Synligt spektrum
  • 3 Absorptionsspektrum af molekyler
    • 3.1 Methylenblå
    • 3.2 chlorofyler a og b
  • 4 referencer

Atomabsorption

I det øvre billede er et typisk absorptionsspektrum af elementerne eller atomerne vist. Bemærk, at de sorte stænger repræsenterer de absorberede bølgelængder, mens de andre er de udsendte. Det betyder, at et atomemissionsspektrum tværtimod ville se ud som et sort band med striber af farver udgivet.

Men hvad er disse striber? Hvordan kan man kort vide, om atomer absorberer eller udsender (uden at indføre fluorescens eller phosphorescens)? Svarene ligger i de tilladte elektroniske tilstander af atomer.

Overgange og elektroniske energier

Elektronerne er i stand til at bevæge sig væk fra kernen, hvilket efterlader det positivt ladet, da de bevæger sig fra en lavere energi omløb til en højere energibane. For dette forklares af kvantefysik, absorbere fotoner af en bestemt energi for at gøre en sådan elektronisk overgang.

Derfor, energien er kvantiseret, og ikke absorbere halvdelen eller tre fjerdedele af en foton, men frekvensværdier (ν) eller bølgelængder (λ) specifik.

Når elektronen er ophidset, forbliver den ikke i ubegrænset tid i den elektroniske tilstand af større energi; det frigiver energien i form af en foton, og atomet vender tilbage til dets basale eller originale tilstand.

Afhængigt af om de absorberede fotoner registreres, vil der være et absorptionsspektrum; og hvis du optager de udsendte fotoner, bliver resultatet et emissionsspektrum.

Dette fænomen kan observeres eksperimentelt, hvis gasformige eller forstøvede prøver af et element opvarmes. I astronomi, der sammenligner disse spektre, kan sammensætningen af ​​en stjerne være kendt, og endda dens placering i forhold til Jorden..

Synligt spektrum

Som vist i de første to billeder, det synlige spektrum omfatter farver fra violet til rød og alle nuancer på hvor meget absorberet materiale (mørke nuancer).

Bølgelængderne af det røde lys svarer til værdier på 650 nm og derover (indtil de forsvinder i den infrarøde stråling). Og længst til venstre dækker violet og lilla toner værdierne af bølgelængder op til 450 nm. Det synlige spektrum varierer derefter fra 400 til 700 nm ca..

Efterhånden som λ stiger, falder fotonens frekvens, og dermed dens energi. Således har violet lys højere energi (kortere bølgelængder) end rødt lys (længere bølgelængder). Derfor omfatter et materiale, som absorberer lilla lys, elektroniske overgange af højere energier.

Og hvis materialet absorberer den violette farve, hvilken farve vil den afspejle? Det vil vise en grønlig gul farve, hvilket betyder, at dets elektroner gør meget energiske overgange; mens materialet absorberer den røde farve med lavere energi, afspejler den en blålig grøn farve.

Når et atom er meget stabilt, præsenterer det sædvanligvis meget fjerne elektroniske tilstande i energi; og derfor skal du absorbere fotoner af højere energi for at tillade elektroniske overgange:

Absorptionsspektrum af molekyler

Molekyler har atomer, og disse absorberer også elektromagnetisk stråling; deres elektroner er dog en del af den kemiske binding, så deres overgange er forskellige. En af de store triumfer i teorien om det molekylære kredsløb er kraften til at relatere absorptionsspektrene med den kemiske struktur.

Således har simple, dobbelte, tredobbelte, konjugerede og aromatiske strukturer deres egne elektroniske tilstande; og derfor absorberer de meget specifikke fotoner.

Besiddelse flere atomer foruden intermolekylære interaktioner og vibrationerne af dens forbindelser (også absorbere energi), absorptionsspektrene af molekylerne har form af "bjergene", der angiver båndene omfattende bølgelængderne hvor elektroniske overgange sker.

Takket være disse spektre kan en forbindelse karakteriseres, identificeres og endog kvantificeres ved multivariativ analyse.

Methylenblå

Spektret for den blå methylenindikator er vist i det øverste billede. Som navnet tydeligvis peger på, er det blåt; men kan det kontrolleres med dets absorptionsspektrum?

Bemærk at der er bånd mellem bølgelængder på 200 og 300 nm. Mellem 400 og 500 nm er der næsten ingen absorption, det vil sige at den ikke absorberer de violette, blå eller grønne farver.

Det har imidlertid et intenst absorptionsbånd efter 600 nm og har derfor lav energi elektroniske overgange, der absorberer fotoner af rødt lys.

Som følge heraf udviser methylenblåen en intens blå farve, og i betragtning af de høje værdier af de molære absorptiviteter.

Chlorofyler a og b

Som vist på billedet svarer den grønne linje til absorptionsspektret for chlorophyll a, mens den blå linje svarer til den for chlorophyll a..

For det første skal de bånd, hvor de molære absorptiviteter er større, sammenlignes; i dette tilfælde er de til venstre, mellem 400 og 500 nm. Chlorophyll a absorberer stærkt lilla farver, mens chlorophyll b (blå linje) gør det med blå farve.

Ved at absorbere chlorophyll b omkring 460 nm, blå, afspejles den gule farve. På den anden side absorberer den også intenst nær 650 nm, det orange lys, hvilket betyder at det udviser den blå farve. Hvis den gule og blå farve blandes, hvad er resultatet? Den grønne farve.

Og endelig absorberer chlorophyll a den blålige violet farve, og desuden et rødt lys nær 660 nm. Derfor udviser den en grøn farve "blødgjort" med gul.

referencer

  1. Observatoire de Paris. (N.D.). De forskellige slags spektre. Hentet fra: media4.obspm.fr
  2. University Campus of Rabanales. (N.D.). Spektrometri: Absorptionsspektre og kolorimetrisk kvantificering af biomolekyler. [PDF]. Genoprettet fra: uco.es
  3. Day, R., & Underwood, A. (1986). Kvantitativ Analytisk Kemi (femte udgave). PEARSON, Prentice Hall, s. 461-464.
  4. Reush W. (s.f.). Synlig og ultraviolet spektroskopi. Hentet fra: 2.chemistry.msu.edu
  5. David Darling (2016). Absorptionsspektrum. Hentet fra: daviddarling.info
  6. Khan Academy. (2018). Absorptions- / emissionslinjer. Hentet fra: khanacademy.org