Atomiabsorptiospektri, näkyvissä ja molekyyleissä



absorptiospektri on valon ja materiaalin tai aineen vuorovaikutuksen tuote missä tahansa sen fyysisessä tilassa. Mutta määritelmä ylittää pelkän näkyvän valon, koska vuorovaikutus käsittää laajan segmentin aallonpituuksien ja sähkömagneettisen säteilyn energialähteistä..

Siksi jotkut kiinteät aineet, nesteet tai kaasut voivat absorboida fotoneja, joilla on erilaiset energiat tai aallonpituudet; ultraviolettisäteilystä, jota seuraa näkyvää valoa, säteilyä tai infrapunavaloa, joka on hämmästyttävä mikroaaltouunien aallonpituuksilla.

Ihmisen silmä havaitsee vain aineen vuorovaikutukset näkyvän valon kanssa. Lisäksi se pystyy miettimään valkoisen valon diffraktiota prisman tai sen värikkäissä osissa olevan väliaineen kautta (ylempi kuva).

Jos valonsäde oli "loukussa" sen jälkeen, kun se oli kulkenut materiaalin läpi ja analysoinut, se havaitsisi tiettyjen värien kaistojen puuttumisen; toisin sanoen, taustalla olisi mustia raitoja. Tämä on absorptiospektri, ja sen analyysi on keskeinen instrumentaalisen analyyttisen kemian ja tähtitieteen kannalta.

indeksi

  • 1 Atomiabsorptio
    • 1.1 Siirtymät ja elektroniset energiat
  • 2 Näkyvä spektri
  • 3 Molekyylien absorptiospektri
    • 3.1 Metyleenisininen
    • 3.2 Klorofyllit a ja b
  • 4 Viitteet

Atomiabsorptio

Ylemmässä kuvassa esitetään tyypillinen elementtien tai atomien absorptiospektri. Huomaa, että mustat palkit edustavat absorboituja aallonpituuksia, kun taas muut ovat emittoituja. Tämä tarkoittaa sitä, että atomipäästöspektri näyttää päinvastoin kuin musta bändi, jossa on värisäteitä.

Mutta mitä nämä raidat ovat? Lyhyesti tiedetään, onko atomit absorboivat tai emittoivat (ilman fluoresenssia tai fosforesenssia)? Vastaukset ovat atomien sallituissa elektronisissa tiloissa.

Siirtymät ja elektroniset energiat

Elektronit pystyvät siirtymään pois ytimestä, jolloin se latautuu positiivisesti, kun ne siirtyvät alemmasta energian kiertoradasta korkeampaan energiakierrokseen. Tätä varten kvanttifysiikan selittämät fotonit ottavat tietyn energian käyttöön sellaisen sähköisen siirtymän aikaansaamiseksi.

Siksi energia kvantisoidaan ja se ei absorboi puolet tai kolme neljäsosaa fotonista, vaan taajuuden (ν) tai tiettyjen aallonpituuksien (λ) arvot.

Kun elektroni on innoissaan, se ei pysy rajattomaksi ajaksi suuremman energian elektronisessa tilassa; se vapauttaa energian fotonin muodossa, ja atomi palaa perusasentoonsa tai alkuperäiseen tilaansa.

Riippuen siitä, tallennetaanko absorboituneet fotonit, on absorptiospektri; ja jos tallennat emittoidut fotonit, tulos on emissiospektri.

Tämä ilmiö voidaan havaita kokeellisesti, jos elementin kaasumaisia ​​tai sumutettuja näytteitä kuumennetaan. Tähtitieteessä, vertaamalla näitä spektrejä, voidaan tunnistaa tähtiä ja jopa sen sijainti suhteessa maapalloon..

Näkyvä spektri

Kuten ensimmäisistä kahdesta kuvasta näkyy, näkyvässä spektrissä on värit violetista punaiseksi ja kaikki sen sävyt suhteessa siihen, kuinka paljon materiaali imee (tummat sävyt).

Punaisen valon aallonpituudet vastaavat 650 nm: n arvoja eteenpäin (kunnes ne häviävät infrapunasäteilyssä). Ja vasemmalla, violetti ja violetti sävyt kattavat aallonpituuksien arvot jopa 450 nm: iin asti. Näkyvä spektri on tämän jälkeen noin 400 - 700 nm.

Kun λ kasvaa, fotonin taajuus pienenee ja siten sen energia. Siten violetilla valolla on suurempi energia (lyhyemmät aallonpituudet) kuin punainen valo (pidemmät aallonpituudet). Siksi lilaista valoa absorboiva materiaali sisältää korkeampien energioiden elektroniset siirtymät.

Ja jos materiaali imee violetin värin, mitä väriä se heijastaa? Se näyttää vihertävän keltaisen värin, mikä tarkoittaa, että sen elektronit siirtyvät hyvin energisesti; jos materiaali absorboi punaisen värin, pienempi energia, se heijastaa sinertävänväristä väriä.

Kun atomi on hyvin vakaa, se tavallisesti esittää hyvin kaukaisia ​​sähköisiä tiloja energiassa; ja siksi sinun täytyy ottaa vastaan ​​korkeamman energian fotoneja sähköisten siirtymien sallimiseksi:

Molekyylien absorptiospektri

Molekyyleillä on atomeja, ja ne absorboivat myös sähkömagneettista säteilyä; niiden elektronit ovat kuitenkin osa kemiallista sidosta, joten niiden siirtymät ovat erilaiset. Yksi molekyyliorbitaalin teorian suurista voitoista on voima liittää absorptiospektrit kemialliseen rakenteeseen.

Siten yksinkertaisilla, kaksois-, kolmois-, konjugoiduilla ja aromaattisilla rakenteilla on omat elektroniset tilansa; ja siksi ne absorboivat hyvin spesifisiä fotoneja.

Molekyylien absorptiospektrit ovat molekyylien välisten vuorovaikutusten lisäksi ja niiden sidosten (jotka myös absorboivat energiaa) lisäksi useita atomeja, "vuoret", jotka ilmaisevat aallonpituuksia käsittävät kaistat sähköiset siirtymät tapahtuvat.

Näiden spektrien ansiosta yhdiste voidaan karakterisoida, tunnistaa ja jopa monivaiheisen analyysin avulla kvantifioida.

Metyleenisininen

Sinisen metyleeniluvun spektri näkyy ylemmässä kuvassa. Kuten sen nimi ilmeisesti osoittaa, se on sininen; mutta voiko sitä tarkastaa sen absorptiospektrillä?

Huomaa, että aallonpituuksien 200 ja 300 nm välillä on kaistoja. 400 - 500 nm: n välillä ei ole lähes mitään imeytymistä, eli se ei absorboi violetteja, sinisiä tai vihreitä värejä.

Kuitenkin sillä on voimakas absorptiokaista 600 nm: n jälkeen, ja siksi sillä on vähän energiaa elektronisia siirtymiä, jotka absorboivat punaisia ​​valoja.

Näin ollen ja kun otetaan huomioon molaarisen absorbanssin korkeat arvot, metyleenisinisellä on voimakas sininen väri.

Klorofyllit a ja b

Kuten kuvassa on esitetty, vihreä viiva vastaa klorofylli a: n absorptiospektriä, kun taas sininen viiva vastaa klorofylli a: ta..

Ensinnäkin tulisi verrata kaistoja, joissa molaarinen absorbanssi on suurempi; tässä tapauksessa vasemmalla olevat, 400 - 500 nm. Klorofylli a absorboi voimakkaasti violetit värit, kun taas klorofylli b (sininen viiva) tekee sinisen värin.

Absorboimalla klorofylli b noin 460 nm, sininen, keltainen väri heijastuu. Toisaalta se imee myös voimakkaasti lähellä 650 nm: n oranssia valoa, mikä tarkoittaa, että se näyttää sinistä väriä. Jos keltainen ja sininen väri on sekoitettu, mikä on tulos? Vihreä väri.

Lopuksi klorofylli a absorboi sinertävän violetin värin ja lisäksi punaisen valon lähellä 660 nm. Siksi sillä on vihreä väri "pehmennyt" keltaisena.

viittaukset

  1. Observatoire de Paris. (N.D.). Erilaiset spektrit. Haettu osoitteesta media4.obspm.fr
  2. Rabanalesin yliopiston kampus. (N.D.). Spektrometria: Biomolekyylien absorptiospektrit ja kolorimetrinen kvantifiointi. [PDF]. Palautettu: uco.es
  3. Day, R., & Underwood, A. (1986). Kvantitatiivinen analyyttinen kemia (viides ed.). PEARSON, Prentice Hall, s. 461-464.
  4. Reush W. (s.f.). Näkyvä ja ultravioletti-spektroskopia. Haettu osoitteesta: 2.chemistry.msu.edu
  5. David Darling (2016). Absorptiospektri. Haettu osoitteesta daviddarling.info
  6. Khan Academy. (2018). Absorptio / emissiolinjat. Haettu osoitteesta: khanacademy.org