Atomabsorptions absorptionsspektrum, synligt och i molekylerna



en absorptionsspektrum är den produkten av växelverkan av ljus med ett material eller en substans i någon av dess fysiska tillstånd. Men definitionen går utöver ett enkelt synligt ljus, eftersom interaktionen omfattar ett brett segment av våglängden och energin hos elektromagnetisk strålning.

Därför kan vissa fasta ämnen, vätskor eller gaser absorbera fotoner med olika energier eller våglängder; från ultraviolett strålning, följt av synligt ljus, strålning eller infrarött ljus, svindlande i mikrovågsvåglängder.

Det mänskliga ögat uppfattar bara materiens växelverkan med synligt ljus. Det är också möjligt att överväga diffraktion av vitt ljus genom ett prisma eller ett medium i sina färgstarka komponenter (toppbild).

Om ljusstrålen var "instängd" efter att ha rest genom ett material och analyserat skulle det finna avsaknaden av vissa färgband; det vill säga det skulle vara svarta ränder i motsats till dess bakgrund. Detta är absorptionsspektrumet, och dess analys är grundläggande för instrumental analytisk kemi och astronomi.

index

  • 1 Atomabsorption
    • 1.1 Övergångar och elektroniska energier
  • 2 Synligt spektrum
  • 3 Absorptionsspektrum av molekyler
    • 3.1 Methylenblå
    • 3.2 klorofyller a och b
  • 4 referenser

Atomabsorption

I den övre bilden visas ett typiskt absorptionsspektrum av elementen eller atomerna. Observera att de svarta staplarna representerar de absorberade våglängderna, medan de andra är de emitterade. Detta innebär att ett atomutsläppsspektrum tvärtom skulle se ut som ett svart band med ränder av färger som emitteras.

Men vad är dessa ränder? Hur vet man kort om atomerna absorberar eller avger (utan att införa fluorescens eller fosforescens)? Svaren ligger i de tillåtna elektroniska tillstånden av atomer.

Övergångar och elektroniska energier

Elektronerna kan flytta sig bort från kärnan och lämna den positivt laddad när de flyttar från en lägre energiomlopp till en högre energiomlopp. För detta, förklaras av kvantfysik, absorberar foton av en viss energi för att göra en sådan elektronisk övergång.

Därför kvantifieras energin, och kommer inte att absorbera en halv eller tre fjärdedelar av en foton, men värden av frekvens (v) eller specifika våglängder (A).

När elektronen är upphetsad förbli den inte i obegränsad tid i det elektroniska tillståndet av större energi. det släpper ut energi i form av en foton, och atomen återgår till dess basala eller ursprungliga tillstånd.

Beroende på huruvida de absorberade fotonen registreras kommer det att finnas ett absorptionsspektrum; och om du registrerar de emitterade fotonen, blir resultatet ett emissionsspektrum.

Detta fenomen kan observeras experimentellt om gasformiga eller finfördelade prov av ett element upphettas. I astronomi, jämförande av dessa spektra, kan en stjärns sammansättning vara känd, och till och med dess placering i förhållande till jorden..

Synligt spektrum

Som kan ses i de två första bilderna, inkluderar det synliga spektret färgerna från violett till rött och alla nyanser med hänsyn till hur mycket materialet absorberar (mörka nyanser).

Våglängden för det röda ljuset motsvarar värdena 650 nm och framåt (tills de försvinner i den infraröda strålningen). Och längst till vänster täcker violett och lila toner värdena av våglängder upp till 450 nm. Det synliga spektret varierar sedan från 400 till 700 nm ungefär.

När λ ökar, minskar fotons frekvens, och därmed dess energi. Således har violett ljus högre energi (kortare våglängder) än rött ljus (längre våglängder). Därför innebär ett material som absorberar ljust ljus elektroniska övergångar av högre energier.

Och om materialet absorberar den violetta färgen, vilken färg kommer den att reflektera? Det kommer att visa en grön gul färg, vilket innebär att dess elektroner gör mycket energiska övergångar; medan om materialet absorberar den röda färgen, med lägre energi, kommer den att återspegla en blåaktig grön färg.

När en atom är mycket stabil, presenterar den vanligtvis mycket avlägsna elektroniska tillstånd i energi; och därför måste du absorbera foton med högre energi för att möjliggöra elektroniska övergångar:

Absorptionsspektrum av molekyler

Molekylerna har atomer, och dessa absorberar också elektromagnetisk strålning; deras elektroner är emellertid en del av den kemiska bindningen, så deras övergångar är olika. En av de stora triumferna i teorin om molekylär orbital är kraften att relatera absorptionsspektra med den kemiska strukturen.

Således har enkla, dubbla, tredubbla, konjugerade och aromatiska strukturer sina egna elektroniska tillstånd; och därför absorberar de mycket specifika fotoner.

Besitter flera atomer förutom intermolekylära interaktioner och de vibrationer av dess länkar (också absorbera energi), absorptionsspektra av molekylerna har formen av "berg", som anger de band som innefattar de våglängder där elektroniska övergångar händer.

Tack vare dessa spektra kan en förening karakteriseras, identifieras och till och med genom multivariat analys kvantifieras.

Methylenblå

Spektrumet för den blå metylenindikatorn visas i den övre bilden. Som namnet påpekar är det blått; men kan det kontrolleras med sitt absorptionsspektrum?

Observera att det finns band mellan våglängder på 200 och 300 nm. Mellan 400 och 500 nm finns det nästan ingen absorption, det absorberar inte de violett, blå eller gröna färgerna.

Det har emellertid ett intensivt absorptionsband efter 600 nm och har därför låg energiövergång som absorberar fotoner av rött ljus.

Följaktligen uppvisar metylenblått och, med tanke på de höga värdena för de molära absorptiviteterna, en intensiv blå färg.

Klorofyller a och b

Som bilden visar motsvarar den gröna linjen absorptionsspektrumet för klorofyll a, medan den blå linjen motsvarar den för klorofyll a..

För det första bör banden där de molära absorptiviteterna är större jämföras; i det här fallet är de till vänster mellan 400 och 500 nm. Klorofyll absorberar starkt lila färger, medan klorofyll b (blå linje) gör det med blå färg.

Genom att absorbera klorofyll b runt 460 nm, blå, reflekteras den gula färgen. Å andra sidan absorberar den också intensivt nära 650 nm, orangefärgen, vilket innebär att den uppvisar den blå färgen. Om den gula och blå färgen blandas, vad är resultatet? Den gröna färgen.

Och slutligen absorberar klorofyll a den blåaktiga violettfärgen, och dessutom ett rött ljus nära 660 nm. Därför uppvisar den en grön färg "mjukad" med gult.

referenser

  1. Observatoire de Paris. (N.D.). De olika typerna av spektra. Hämtad från: media4.obspm.fr
  2. Universitets Campus of Rabanales. (N.D.). Spektrometri: Absorptionsspektra och kolorimetrisk kvantifiering av biomolekyler. [PDF]. Återställd från: uco.es
  3. Day, R., & Underwood, A. (1986). Kvantitativ analytisk kemi (femte red.). PEARSON, Prentice Hall, sid 461-464.
  4. Reush W. (s.f.). Synlig och ultraviolett spektroskopi. Hämtad från: 2.chemistry.msu.edu
  5. David Darling (2016). Absorptionsspektrum. Hämtad från: daviddarling.info
  6. Khan Academy. (2018). Absorptions- / utsläppslinjer. Hämtad från: khanacademy.org