Spektrum serapan penyerapan atom, kelihatan dan dalam molekul



A spektrum penyerapan adalah produk interaksi cahaya dengan bahan atau bahan dalam mana-mana keadaan fizikalnya. Tetapi definisi itu melampaui cahaya yang mudah dilihat, kerana interaksi itu terdiri daripada segmen luas julat panjang gelombang dan tenaga radiasi elektromagnet.

Oleh itu, sesetengah pepejal, cecair atau gas boleh menyerap foton dengan tenaga yang berlainan atau panjang gelombang; dari sinaran ultraviolet, diikuti oleh cahaya yang boleh dilihat, kepada radiasi atau cahaya inframerah, yang mengejutkan dalam gelombang gelombang mikro gelombang.

Mata manusia hanya melihat interaksi perkara dengan cahaya yang kelihatan. Selain itu, ia mampu merenungkan cahaya putih melalui prisma atau medium dalam komponen berwarna-warni (imej atas).

Jika sinar cahaya "terperangkap" setelah melalui material, dan dianalisis, ia akan mendapati ketiadaan beberapa warna tertentu; iaitu, akan ada jalur hitam yang berbeza dengan latar belakangnya. Ini adalah spektrum penyerapan, dan analisisnya adalah asas dalam analisis kimia dan astronomi instrumental.

Indeks

  • 1 Serapan atom
    • 1.1 Peralihan dan tenaga elektronik
  • 2 Spektrum yang boleh dilihat
  • 3 Spektrum penyerapan molekul
    • 3.1 Methylene blue
    • 3.2 Klorofil a dan b
  • 4 Rujukan

Penyerapan atom

Dalam imej atas, spektrum penyerapan tipikal elemen atau atom ditunjukkan. Perhatikan bahawa bar hitam mewakili panjang gelombang yang diserap, sementara yang lain adalah yang dipancarkan. Ini bermakna, sebaliknya, spektrum pelepasan atom akan kelihatan seperti jalur hitam dengan jalur warna yang dipancarkan.

Tetapi apakah jalur ini? Bagaimana untuk mengetahui dengan ringkas sekiranya atom menyerap atau mengeluarkan (tanpa memperkenalkan pendarfluor atau pendarfluor)? Jawapannya terletak di dalam atom elektronik yang dibenarkan.

Peralihan dan tenaga elektronik

Elektron dapat bergerak jauh dari nukleus yang meninggalkannya positif kerana bergerak dari orbital tenaga yang lebih rendah ke orbital tenaga yang lebih tinggi. Untuk ini, dijelaskan oleh fizik kuantum, menyerap foton tenaga tertentu untuk membuat peralihan elektronik sedemikian.

Oleh itu, tenaga adalah terkuantum, dan tidak menyerap separuh atau tiga suku daripada foton, tetapi nilai-nilai kekerapan (ν) atau panjang gelombang (λ) khusus.

Sebaik sahaja elektron teruja, ia tidak kekal untuk masa yang tidak terhad dalam keadaan elektronik tenaga yang lebih besar; ia melepaskan tenaga dalam bentuk foton, dan atom itu kembali ke keadaan basal atau asalnya.

Bergantung kepada sama ada foton yang diserap direkodkan, akan ada spektrum penyerapan; dan jika anda merekodkan foton yang dipancarkan, maka hasilnya akan menjadi spektrum pelepasan.

Fenomena ini dapat dilihat secara eksperimental jika sampel gas atau atom yang diasingkan dipanaskan. Dalam astronomi, membandingkan spektrum ini, komposisi bintang boleh diketahui, dan juga lokasinya relatif kepada Bumi..

Spektrum yang boleh dilihat

Seperti yang ditunjukkan dalam kedua-dua imej pertama, spektrum yang boleh dilihat termasuk warna dari ungu ke merah dan semua warna pada bahan berapa banyak diserap (warna gelap).

Panjang gelombang cahaya merah sepadan dengan nilai 650 nm dan seterusnya (sehingga menghilangkan radiasi inframerah). Dan di sebelah kiri yang jauh, nada ungu dan ungu merangkumi nilai-nilai panjang gelombang sehingga 450 nm. Spektrum yang dilihat kemudian berkisar antara 400 hingga 700 nm kira-kira.

Apabila λ meningkat, kekerapan foton menurun, dan dengan itu, tenaganya. Oleh itu, cahaya ungu mempunyai tenaga yang lebih tinggi (panjang gelombang yang lebih pendek) daripada cahaya merah (panjang gelombang yang lebih panjang). Oleh itu, bahan yang menyerap cahaya ungu melibatkan peralihan elektronik tenaga yang lebih tinggi.

Dan jika bahan menyerap warna ungu, apakah warna yang akan dicerminkan? Ia akan menunjukkan warna kuning kehijauan, yang bermaksud bahawa elektron-elektronnya membuat peralihan yang sangat bertenaga; sedangkan jika bahan menyerap warna merah, tenaga yang lebih rendah, ia akan mencerminkan warna hijau kebiruan.

Apabila atom sangat stabil, ia biasanya membentangkan keadaan elektronik yang sangat jauh dalam tenaga; dan oleh itu, anda perlu menyerap foton tenaga yang lebih tinggi untuk membolehkan peralihan elektronik:

Spektrum penyerapan molekul

Molekul mempunyai atom, dan ini juga menyerap radiasi elektromagnet; bagaimanapun, elektron mereka adalah sebahagian daripada ikatan kimia, jadi peralihan mereka berbeza. Salah satu kejayaan besar teori orbital molekul adalah kuasa untuk mengaitkan spektrum penyerapan dengan struktur kimia.

Oleh itu, struktur sederhana, dua, tiga, konjugasi, dan aromatik mempunyai keadaan elektronik sendiri; dan oleh itu, mereka menyerap foton yang sangat spesifik.

Memiliki beberapa atom selain daripada interaksi antara molekul, dan getaran hubungannya (juga menyerap tenaga), spektrum penyerapan molekul mempunyai bentuk "gunung", yang menunjukkan band yang terdiri daripada panjang gelombang di mana peralihan elektronik berlaku.

Terima kasih kepada spektrum ini, sebatian boleh dicirikan, dikenal pasti, dan juga, melalui analisis multivariat, kuantitinya.

Biru metilena

Spektrum penunjuk metilen biru ditunjukkan pada imej atas. Seperti namanya dengan jelas menunjukkan, ia berwarna biru; tetapi ia boleh diperiksa dengan spektrum penyerapannya?

Perhatikan bahawa ada tali antara panjang gelombang 200 dan 300 nm. Antara 400 dan 500 nm hampir tidak ada penyerapan, iaitu, ia tidak menyerap warna ungu, biru, atau hijau.

Walau bagaimanapun, ia mempunyai jalur penyerapan yang sengit selepas 600 nm, dan dengan itu, mempunyai peralihan elektronik tenaga yang rendah yang menyerap foton lampu merah.

Oleh itu, dan diberi nilai tinggi penyerapan molar, metilena biru mempamerkan warna biru yang sengit.

Chlorophylls a dan b

Seperti yang ditunjukkan dalam imej, garis hijau sepadan dengan spektrum penyerapan klorofil a, manakala garis biru sepadan dengan klorofil a..

Pertama, kumpulan di mana penyerapan molar lebih besar harus dibandingkan; dalam kes ini, orang-orang di sebelah kiri, antara 400 dan 500 nm. Chlorophyll yang kuat menyerap warna ungu, manakala klorofil b (garis biru) berbuat demikian dengan warna biru.

Dengan menyerap klorofil b sekitar 460 nm, biru, warna kuning dicerminkan. Sebaliknya, ia juga menyerap hampir 650 nm, cahaya oren, yang bermaksud ia menunjukkan warna biru. Jika warna kuning dan biru bercampur-campur, apakah hasilnya? Warna hijau.

Dan akhirnya, klorofil menyerap warna ungu biru, dan di samping itu, cahaya merah dekat 660 nm. Oleh itu, ia menunjukkan warna hijau "dilembutkan" oleh kuning.

Rujukan

  1. Observatoire de Paris. (s.f.). Jenis spektrum yang berlainan. Diperolehi daripada: media4.obspm.fr
  2. Kampus Universiti Rabanales. (s.f.). Spektrometri: Spektrum penyerapan dan kuantitatif kolumimetri biomolekul. [PDF] Pulih daripada: uco.es
  3. Hari, R., & Underwood, A. (1986). Kimia Analisis Kuantitatif (edisi kelima). PEARSON, Dewan Prentice, p 461-464.
  4. Reush W. (s.f.). Spektroskopi Terlihat dan Ultraviolet. Diperolehi daripada: 2.chemistry.msu.edu
  5. David Darling (2016). Spektrum penyerapan. Diperolehi daripada: daviddarling.info
  6. Khan Academy. (2018). Penyerapan / garisan pelepasan. Diperolehi daripada: khanacademy.org