Atomik absorpsiyon absorpsiyon spektrumu, görünür ve moleküllerde



bir soğurma spektrumu ışığın fiziksel durumlarından herhangi birinde bir madde veya madde ile etkileşiminin bu ürünüdür. Ancak, tanım basit bir görünür ışığın ötesine geçer, çünkü etkileşim elektromanyetik radyasyon enerjisinin geniş bir bölümünü ve dalga boyları aralığını içerir.

Bu nedenle, bazı katı maddeler, sıvılar veya gazlar farklı enerjilere veya dalga boylarına sahip fotonları emebilir; ultraviyole radyasyondan, ardından görünür ışığa, mikrodalga dalga boylarında şaşırtıcı radyasyona veya kızılötesi ışığa.

İnsan gözü, yalnızca maddenin görünür ışıkla etkileşimlerini algılar. Ayrıca, renkli bileşenlerinde beyaz ışığın bir prizmadan veya bir ortamdan kırınımını tasarlayabiliyor (üstten görüntü).

Işık ışını bir malzemeden geçtikten ve "analiz edildikten sonra" sıkışmış "olsaydı ve analiz edilirse, belirli renk bantlarının bulunmadığını bulurdu; yani, arka planıyla zıtlık yapan siyah çizgiler olacaktır. Bu absorpsiyon spektrumu ve bunun analizi enstrümantal analitik kimya ve astronomide temeldir..

indeks

  • 1 Atomik absorpsiyon
    • 1.1 Geçişler ve elektronik enerjiler
  • 2 Görünür spektrum
  • 3 Moleküllerin absorpsiyon spektrumu
    • 3.1 Metilen mavisi
    • 3.2 Klorofiller a ve b
  • 4 Kaynakça

Atomik absorpsiyon

Üst resimde, elementlerin veya atomların tipik bir absorpsiyon spektrumu gösterilmektedir. Siyah çubukların, emilen dalga boylarını temsil ettiğini, diğerleri ise yayılanları gösterir. Bu, tersine, bir atomik emisyon spektrumunun, yayılan renklerin çizgili siyah bir bant gibi görüneceği anlamına gelir..

Ama bu çizgiler neler? Atomların absorbe ettiği veya yaydığı (floresan veya fosforesans olmadan) nasıl kısaca bilinir? Cevaplar, atomların izin verilen elektronik hallerinde yatmaktadır..

Geçişler ve elektronik enerjiler

Elektronlar çekirdekten uzaklaşarak düşük enerjili bir yörüngeden yüksek enerjili bir yörüngeye geçerken pozitif olarak yüklenmesini sağlar. Bunun için, kuantum fiziği ile açıklanan, böyle bir elektronik geçiş yapmak için belirli bir enerjinin fotonlarını emer..

Bu nedenle, enerji ölçülür ve bir fotonun dört veya üçte birini emmez, ancak frekans (ν) veya belirli dalga boyları (λ).

Elektron uyarıldığında, daha büyük enerjinin elektronik durumunda sınırsız bir süre kalmaz; enerjiyi bir foton formunda serbest bırakır ve atom bazal veya orijinal durumuna geri döner.

Çekilen fotonların kaydedilip kaydedilmediğine bağlı olarak, bir absorpsiyon spektrumu olacaktır; ve eğer yayılan fotonları kaydederseniz, o zaman sonuç bir emisyon spektrumu olacaktır..

Bu fenomen, bir elementin gaz halinde veya atomize edilmiş numuneleri ısıtıldığında deneysel olarak gözlemlenebilir. Astronomide, bu spektrumları karşılaştırarak, bir yıldızın bileşimi ve hatta Dünya'ya göre konumu biliniyor olabilir..

Görünür spektrum

İlk iki görüntüde görülebileceği gibi, görünür spektrum, malzemenin ne kadar absorbe ettiği (mor tonları) ile ilgili olarak menekşe renginden kırmızıya kadar olan renkleri ve tüm tonlarını içerir..

Kırmızı ışığın dalga boyları, 650 nm değerine karşılık gelir (kızılötesi radyasyonda kaybolana kadar). Ve en solda, mor ve mor tonları, 450 nm'ye kadar olan dalga boylarının değerlerini kapsar. Görünür spektrum daha sonra yaklaşık 400 ila 700 nm arasındadır..

Λ arttıkça, fotonun frekansı azalır ve dolayısıyla enerjisi düşer. Bu nedenle, menekşe ışığı kırmızı ışığa (daha uzun dalga boylarına) göre daha yüksek enerjiye (daha kısa dalga boylarına) sahiptir. Bu nedenle, mor ışığı emen bir malzeme, daha yüksek enerjilerin elektronik geçişlerini içerir..

Eğer malzeme menekşe rengini emerse, hangi rengi yansıtacak? Yeşilimsi sarı bir renk gösterecektir, bu elektronlarının çok enerjik geçişler yaptığı anlamına gelir; eğer malzeme kırmızı rengi, düşük enerjiyi emerse, mavimsi bir yeşil rengi yansıtacaktır..

Bir atom çok kararlı olduğunda, genellikle enerjide çok uzak elektronik durumlar sunar; ve bu nedenle, elektronik geçişlere izin vermek için daha yüksek enerjili fotonları absorbe etmeniz gerekecektir:

Moleküllerin absorpsiyon spektrumu

Moleküller atomlara sahiptir ve bunlar ayrıca elektromanyetik radyasyonu emer; Bununla birlikte, elektronları kimyasal bağın bir parçasıdır, bu yüzden geçişleri farklıdır. Moleküler orbital teorisinin en büyük zaferlerinden biri, absorpsiyon spektrumlarını kimyasal yapıyla ilişkilendirme gücüdür..

Böylece, basit, çift, üçlü, konjuge ve aromatik yapıların kendi elektronik durumları vardır; ve bu nedenle çok spesifik fotonları emerler.

Moleküller arası etkileşimlere ve bunların bağlarının titreşimlerine (aynı zamanda enerjiyi de absorbe eden) ek olarak birkaç atoma sahip olarak, moleküllerin emme spektrumları, dalga boylarını oluşturan bantları gösteren "dağlar" biçimindedir. elektronik geçişler oldu.

Bu spektrumlar sayesinde, bir bileşik tanımlanabilir, ve hatta çok değişkenli analizlerle ölçülebilir.

Metilen mavisi

Mavi metilen göstergesinin spektrumu üstteki resimde gösterilmektedir. Adının açıkça işaret ettiği gibi mavidir; ancak absorpsiyon spektrumu ile kontrol edilebilir?

200 ve 300 nm dalga boyları arasında bantlar olduğuna dikkat edin. 400 ile 500 nm arasında neredeyse hiç emilim yoktur, yani menekşe, mavi veya yeşil renkleri emmez.

Bununla birlikte, 600 nm'den sonra yoğun bir emme bandına sahiptir ve bu nedenle, kırmızı ışık fotonlarını emen düşük enerjili elektronik geçişlere sahiptir.

Sonuç olarak ve molar emilimin yüksek değerleri göz önüne alındığında, metilen mavisi yoğun bir mavi renk sergiler.

Klorofiller a ve b

Resimde gösterildiği gibi, yeşil çizgi klorofil a'nın absorpsiyon spektrumuna karşılık gelirken, mavi çizgi klorofil a'nınkine karşılık gelir..

İlk olarak, molar emilimin daha büyük olduğu bantlar karşılaştırılmalıdır; bu durumda, solda olanlar, 400 ila 500 nm arasındadır. Klorofil mor renkleri güçlü bir şekilde emer, klorofil b (mavi çizgi) mavi renkle yapar.

Klorofil b'nin yaklaşık 460 nm, mavi emilmesiyle sarı renk yansıtılır. Öte yandan, aynı zamanda 650 nm'ye, yani turuncu rengi, yani mavi rengi sergilediği yoğun bir şekilde emer. Sarı ve mavi renk karışıksa, sonuç nedir? Yeşil renk.

Ve son olarak, klorofil bir mavimsi menekşe rengini ve ayrıca 660 nm'ye yakın bir kırmızı ışığı emer. Bu nedenle, sarı tarafından "yumuşatılmış" yeşil bir renk sergiler.

referanslar

  1. Paris Gözlemevi. (N.D.). Farklı spektrumlar Alınan kaynak: media4.obspm.fr
  2. Rabanales Üniversitesi Kampüsü. (N.D.). Spektrometri: Absorpsiyon spektrumları ve biyomoleküllerin kolorimetrik miktar tayini. [PDF]. Kurtarıldı: uco.es
  3. Day, R., & Underwood, A. (1986). Kantitatif Analitik Kimya (beşinci baskı). PEARSON, Toplantı Salonu, s. 461-464.
  4. Reush W. (s.f.). Görünür ve Ultraviyole Spektroskopisi. Alınan kaynak: 2.chemistry.msu.edu
  5. David Darling (2016). Emilim Spektrumu. Alınan kaynak: daviddarling.info
  6. Khan Akademisi. (2018). Emilim / emisyon hatları. Alınan: khanacademy.org