Aatomabsorptsiooni absorptsioonispekter, nähtav ja molekulides



A absorptsioonispekter see on valguse ja materjali või ainega kokkupuutumise toode mis tahes selle füüsikalises olekus. Kuid mõiste ei piirdu lihtsalt nähtava valgusega, sest koostoime hõlmab laia segmenti elektromagnetkiirguse lainepikkustest ja energiast..

Seetõttu võivad mõned tahked ained, vedelikud või gaasid absorbeerida erinevate energiate või lainepikkustega fotoneid; ultraviolettkiirgusest, millele järgneb nähtav valgus, kiirgusele või infrapunavalgusele, mikrolaineahju lainepikkustel..

Inimese silmis tajutakse ainult nähtava valgusega aine koostoimeid. Samuti on see võimeline mõtisklema valge valguse difraktsioonile läbi prismaga või keskmise värviliste komponentidega (ülemine pilt).

Kui valguskiir oleks pärast materjali läbimist ja analüüsimist "lõksus", leitakse, et teatud värvitoonid puuduvad; see tähendab, et seal oleks mustad triibud, mis on selle taustaga kontrastsed. See on absorptsioonispekter ja selle analüüs on instrumentaalse analüütilise keemia ja astronoomia jaoks oluline.

Indeks

  • 1 Aatomabsorptsioon
    • 1.1 Üleminekud ja elektroonilised energiaallikad
  • 2 Nähtav spekter
  • 3 Molekulide absorptsioonispekter
    • 3.1. Metüleensinine
    • 3.2 Klorofüllid a ja b
  • 4 Viited

Aatomabsorptsioon

Ülemises pildis on näidatud elementide või aatomite tüüpiline absorptsioonispekter. Pange tähele, et mustad ribad esindavad neeldunud lainepikkusi, samas kui teised on emiteeritud lainepikkused. See tähendab, et vastupidi, aatomite emissioonispekter näeks välja nagu must bänd, millel on värvitoonid.

Aga millised on need triibud? Kuidas lühidalt teada saada, kas aatomid imenduvad või eralduvad (ilma fluorestsentsi või fosforestsentsi sisestamata)? Vastused on aatomite lubatud elektroonilistes oludes.

Üleminekud ja elektroonilised energiaallikad

Elektronid suudavad tuumast eemale liikuda, jättes selle positiivselt laetud, kui nad liiguvad madalamast energia orbiidist kõrgemale energia orbiidile. Selleks, mis on seletatud kvantfüüsika abil, absorbeerivad sellise energia üleminekuks spetsiifilise energia fotonid.

Seetõttu kvantiseeritakse energia ja see ei ima poole või kolme neljandikku fotonist, kuid sageduse (ν) või spetsiifiliste lainepikkuste (λ) väärtused.

Kui elektron on põnevil, siis see ei jää piiramatuks ajaks suurema energia elektroonilises olekus; see vabastab energia fotoni kujul ja aatom naaseb oma baas- või algolekusse.

Sõltuvalt sellest, kas neeldunud fotoonid on salvestatud, on olemas absorptsioonispekter; ja kui salvestate emiteeritud fotoonid, siis on tulemuseks emissioonispekter.

Seda nähtust võib katseliselt jälgida, kui elemendi gaasilisi või pihustatud proove kuumutatakse. Astronoomias võib nende spektrite võrdlemisel olla teada tähe koostis ja isegi selle asukoht Maa suhtes..

Nähtav spekter

Nagu näha kahest esimesest pildist, sisaldab nähtav spekter värve violetist kuni punaseni ja kõiki selle toone vastavalt sellele, kui palju materjal neelab (tumedad toonid).

Punase tule lainepikkused vastavad väärtustele 650 nm (kuni infrapunakiirguse kadumiseni). Ja vasakul, lilla ja lilla toonid hõlmavad lainepikkuste väärtusi kuni 450 nm. Seejärel on nähtav spekter vahemikus 400 kuni 700 nm.

Kui λ suureneb, väheneb fotoni sagedus ja seega ka selle energia. Seega on lilla valgusel kõrgem energia (lühem lainepikkus) kui punane valgus (pikemad lainepikkused). Seetõttu hõlmab lilla valgust imendav materjal kõrgemate energiate elektroonilisi üleminekuid.

Ja kui materjal neelab lilla värvi, siis millise värvi see peegeldab? See näitab rohekat kollast värvi, mis tähendab, et selle elektronid teevad väga energilisi üleminekuid; arvestades, et kui materjal neelab punast värvi, väiksem energia, peegeldab see sinakasrohelist värvi.

Kui aatom on väga stabiilne, kujutab see tavaliselt väga kaugeid elektroonilisi olekuid energiat; ja seetõttu peate elektrooniliste üleminekute võimaldamiseks absorbeerima kõrgema energiaga fotoneid:

Molekulide absorptsioonispekter

Molekulidel on aatomid ja need absorbeerivad ka elektromagnetkiirgust; siiski on nende elektronid osa keemilisest sidemest, mistõttu nende üleminekud on erinevad. Molekulaarse orbiidi teooria üks suur triumf on võime seostada absorptsiooni spektreid keemilise struktuuriga.

Seega on lihtsatel, kahekordsetel, kolmekordsetel, konjugeeritud ja aromaatsetel struktuuridel oma elektroonilised olekud; ja seetõttu neelavad nad väga spetsiifilisi fotoneid.

Mitme aatomiga, lisaks intermolekulaarsele interaktsioonile ja nende sidemete vibratsioonile (mis neelavad ka energiat), on molekulide absorptsioonispektrid "mägede" kujul, mis viitavad lainepikkust sisaldavatele ribadele, kus toimuvad elektroonilised üleminekud.

Tänu nendele spektritele saab ühendit iseloomustada, identifitseerida ja isegi mitmemõõtmelise analüüsi abil kvantifitseerida.

Metüleensinine

Sinise metüleenindikaatori spekter on näidatud ülemises pildis. Nagu nimigi ilmneb, on see sinine; kuid kas seda saab kontrollida selle absorptsioonispektri abil?

Pange tähele, et lainepikkuste vahemikus 200 ja 300 nm on ribasid. 400 ja 500 nm vahel ei ole peaaegu mingit imendumist, see tähendab, et see ei imendu lilla, sinist või rohelist värvi.

Sellele vaatamata on sellel intensiivne neeldumisriba pärast 600 nm ja seetõttu on neil madala energiasisaldusega elektroonilised üleminekud, mis neelavad punase valguse fotoneid.

Järelikult ja arvestades molaarse neeldumise kõrgeid väärtusi, on metüleensinisel sinine värvus intensiivne.

Klorofüllid a ja b

Nagu joonisel näidatud, vastab roheline joon klorofülli a absorptsioonispektrile, samas kui sinine joon vastab klorofülli a..

Esiteks tuleks võrrelda riba, kus molaarne neelduvus on suurem; sel juhul need, mis on vasakul, vahemikus 400 kuni 500 nm. Klorofüll a neelab tugevalt lilla värve, samas kui klorofüll b (sinine joon) teeb seda sinise värviga.

Klorofülli b absorbeerimisega umbes 460 nm, sinine, kajastub kollane värv. Teisest küljest neelab see intensiivselt ka 650 nm oranži valgust, mis tähendab, et see on sinine. Kui kollane ja sinine värv on segatud, siis milline on tulemus? Roheline värv.

Ja lõpuks, klorofüll a neelab sinakas violetse värvi ja lisaks punase tule 660 nm lähedale. Seetõttu on sellel roheline värv "pehmendatud" kollase värvusega.

Viited

  1. Observatoire de Paris. (s.f.). Erinevad spektrid. Välja otsitud andmebaasist: media4.obspm.fr
  2. Rabanalesi ülikooli ülikoolilinnak. (s.f.). Spektromeetria: biomolekulide absorptsioonispektrid ja kolorimeetriline kvantifitseerimine. [PDF] Taastatud: uco.es
  3. Day, R., & Underwood, A. (1986). Kvantitatiivne analüütiline keemia (viies väljaanne). PEARSON, Prentice Hall, lk 461-464.
  4. Reush W. (s.f.). Nähtav ja ultraviolettkiirguse spektroskoopia. Välja otsitud andmebaasist: 2.chemistry.msu.edu
  5. David Darling (2016). Absorptsioonspekter. Välja otsitud andmebaasist: daviddarling.info
  6. Khan Akadeemia. (2018). Absorptsiooni / emissiooni liinid. Välja otsitud andmebaasist: khanacademy.org