Атомен абсорбционен абсорбционен спектър, видим и в молекулите

а абсорбционен спектър е този продукт на взаимодействието на светлината с материал или вещество в някое от неговите физически състояния. Но определението излиза извън рамките на обикновената видима светлина, защото взаимодействието обхваща широк сегмент от обхвата на дължини на вълните и енергия на електромагнитното излъчване..

Следователно, някои твърди вещества, течности или газове могат да абсорбират фотони с различни енергии или дължини на вълните; от ултравиолетово лъчение, последвано от видима светлина, до лъчева или инфрачервена светлина, заличава се в микровълнови дължини на вълните.

Човешкото око възприема само взаимодействията на материята с видимата светлина. Също така е в състояние да съзерцава дифракцията на бяла светлина през призма или среда в цветните й компоненти (отгоре изображение).

Ако лъчът на светлината е бил "хванат" след като е преминал през материал и е анализиран, той ще открие липсата на определени ленти от цветове; това е, че ще има черни ивици, контрастиращи с неговия фон. Това е абсорбционният спектър и неговият анализ е фундаментален в инструменталната аналитична химия и астрономия.

индекс

• 1 Атомна абсорбция
  • 1.1 Преходи и електронни енергии
• 2 Видим спектър
• 3 Абсорбционен спектър на молекули
  • 3.1 Метиленово синьо
  • 3.2 Хлорофили а и b
• 4 Препратки

Атомна абсорбция

В горното изображение е показан типичен абсорбционен спектър на елементите или атомите. Забележете, че черните ленти представляват абсорбираните дължини на вълните, докато другите са емитираните. Това означава, че напротив, спектърът на атомните емисии ще изглежда като черна лента с ивици от излъчени цветове.

Но какви са тези ивици? Как да знаем накратко дали атомите абсорбират или излъчват (без въвеждане на флуоресценция или фосфоресценция)? Отговорите лежат в разрешените електронни състояния на атомите.

Преходи и електронни енергии

Електроните са в състояние да се отдалечат от ядрото, оставяйки я положително заредена, докато се движат от по-ниска енергийна орбитала към по-висока енергийна орбита. За това, обяснено от квантовата физика, се абсорбират фотони от специфична енергия, за да се направи такъв електронен преход.

Следователно, енергията се квантува и няма да абсорбира половината или три четвърти от фотона, а стойностите на честотата (ν) или специфичните дължини на вълните (λ)..

След като електронът е възбуден, той не остава за неограничено време в електронното състояние на по-голяма енергия; тя освобождава енергията под формата на фотон и атомът се връща в своето базово или първоначално състояние.

В зависимост от това дали се записват погълнатите фотони, ще има абсорбционен спектър; и ако запишете излъчените фотони, резултатът ще бъде емисионен спектър.

Това явление може да се наблюдава експериментално, ако се нагряват газообразни или атомизирани проби на елемент. В астрономията, сравнявайки тези спектри, може да се знае състава на една звезда и дори местоположението й спрямо Земята..

Видим спектър

Както може да се види от първите две изображения, видимият спектър включва цветовете от виолетово до червено и всички негови нюанси по отношение на това колко материал абсорбира (тъмни нюанси).

Дължините на вълната на червената светлина съответстват на стойности от 650 nm нататък (до изчезване в инфрачервеното лъчение). А в крайните ляви, виолетови и лилави тонове покриват стойностите на дължини на вълните до 450 nm. След това видимият спектър варира от 400 до 700 nm приблизително.

С увеличаване на λ честотата на фотона намалява, а оттам и нейната енергия. Така, виолетовата светлина има по-висока енергия (по-къси дължини на вълните) от червената светлина (по-дълги дължини на вълните). Следователно, материал, който поглъща пурпурна светлина, включва електронни преходи на по-високи енергии.

И ако материалът поглъща виолетовия цвят, какъв цвят ще се отрази? Ще покаже зеленожълт цвят, което означава, че електроните му правят много енергийни преходи; като има предвид, че ако материалът абсорбира червения цвят с по-ниска енергия, той ще отразява синкаво-зелен цвят.

Когато един атом е много стабилен, той обикновено представя много далечни електронни състояния в енергията; и следователно ще трябва да абсорбирате фотони с по-висока енергия, за да разрешите електронни преходи:

Абсорбционен спектър на молекули

Молекулите имат атоми и те също поглъщат електромагнитното излъчване; въпреки това, техните електрони са част от химичната връзка, така че техните преходи са различни. Един от големите триумфи на теорията на молекулярната орбитала е силата да се свържат спектрите на абсорбция с химичната структура..

Така, прости, двойни, тройни, конюгирани и ароматни структури имат свои собствени електронни състояния; и следователно те абсорбират много специфични фотони.

Като имат няколко атома, в допълнение към междумолекулните взаимодействия и вибрациите на техните връзки (които също поглъщат енергия), абсорбционните спектри на молекулите са във формата на "планини", които показват ивиците, които съдържат дължини на вълните, където се случват електронни преходи.

Благодарение на тези спектри, съединение може да бъде охарактеризирано, идентифицирано и дори, чрез мултивариантен анализ, количествено.

Метиленово синьо

Спектърът на синия метиленов индикатор е показан на горното изображение. Както очевидно посочва името му, това е синьо; но може да се провери с абсорбционния му спектър?

Отбележете, че има дължини между 200 и 300 nm дължини на вълната. Между 400 и 500 nm почти няма абсорбция, т.е. не абсорбира виолетовите, сините или зелените цветове.

Въпреки това, тя има интензивна лента на абсорбция след 600 nm и следователно има ниско енергийни електронни преходи, които абсорбират фотони от червена светлина.

Следователно, и като се имат предвид високите стойности на моларните абсорбции, метиленовото синьо проявява интензивен син цвят.

Хлорофили а и b

Както е показано на изображението, зелената линия съответства на абсорбционния спектър на хлорофил а, докато синята линия съответства на тази на хлорофил а..

Първо, трябва да се сравнят лентите, където моларните абсорбции са по-големи; в този случай тези отляво, между 400 и 500 nm. Хлорофил а силно абсорбира пурпурни цветове, докато хлорофил b (синя линия) го прави със син цвят.

Чрез абсорбиране на хлорофил b около 460 nm, синьо, се отразява жълтият цвят. От друга страна, тя също така абсорбира интензивно близо 650 nm, оранжевата светлина, което означава, че има син цвят. Ако жълтият и син цвят са смесени, какъв е резултатът? Зеленият цвят.

И накрая, хлорофил а абсорбира синкаво-виолетовия цвят и в допълнение, червена светлина близо до 660 nm. Следователно, той показва зелен цвят "омекотен" с жълто.

препратки

1. Обсерваторията на Париж. (Н.О.). Различните видове спектри. Изтеглено от: media4.obspm.fr
2. Университетски кампус на Rabanales. (Н.О.). Спектрометрия: Абсорбционни спектри и колориметрично количествено определяне на биомолекули. [PDF]. Възстановен от: uco.es
3. Day, R., & Underwood, A. (1986). Количествена аналитична химия (пето издание). PEARSON, Prentice Hall, стр. 461-464.
4. Reush W. (s.f.). Видима и ултравиолетова спектроскопия. Изтеглено от: 2.chemistry.msu.edu
5. Дейвид Дарлинг (2016 г.). Абсорбционен спектър. Възстановен от: daviddarling.info
6. Хан Академия. (2018). Линии на абсорбция / емисии. Изтеглено от: khanacademy.org