Атомски апсорпциони апсорпциони спектар, видљив и у молекулима

А апсорпциони спектар је производ интеракције светлости са материјалом или супстанцом у било ком од његових физичких стања. Али дефиниција иде даље од једноставне видљиве светлости, јер интеракција обухвата широк сегмент опсега таласних дужина и енергије електромагнетног зрачења..

Према томе, неке чврсте материје, течности или гасови могу апсорбовати фотоне различитих енергија или таласних дужина; од ултраљубичастог зрачења, праћеног видљивом светлошћу, до зрачења или инфрацрвеног светла, посртања у таласним дужинама микроталаса.

Људско око опажа само интеракције материје са видљивом светлошћу. Такође, она је у стању да разматра дифракцију беле светлости кроз призму или медијум у његовим шареним компонентама (горња слика).

Ако би се зрак свјетлости "заробио" након што је пролазио кроз материјал и анализирао, он би пронашао одсуство одређених трака боја; то јест, постојале би црне пруге у контрасту са његовом позадином. То је апсорпциони спектар, а његова анализа је фундаментална у инструменталној аналитичкој хемији и астрономији.

Индек

• 1 Атомска апсорпција
  • 1.1 Транзиције и електронске енергије
• 2 Видљиви спектар
• 3 Спектар апсорпције молекула
  • 3.1 Метиленско плаво
  • 3.2 Хлорофили а и б
• 4 Референце

Атомска апсорпција

На горњој слици приказан је типичан спектар апсорпције елемената или атома. Имајте на уму да црне траке представљају апсорбоване таласне дужине, док су остале емитоване. То значи да ће, напротив, спектар атомске емисије изгледати као црни појас с пругама емитираних боја.

Али шта су ове пруге? Како укратко знати да ли атоми апсорбују или емитују (без увођења флуоресценције или фосфоресценције)? Одговори леже у дозвољеним електронским стањима атома.

Транзиције и електронске енергије

Електрони су у стању да се одмакну од нуклеуса остављајући га позитивно наелектрисаним док се крећу од орбиталне енергије мање енергије до орбитале више енергије. За ово, објашњено квантном физиком, апсорбују фотоне специфичне енергије да би направили такву електронску транзицију.

Дакле, енергија је квантизована и неће апсорбовати пола или три четвртине фотона, већ вредности фреквенције (ν) или специфичних таласних дужина (λ).

Када је електрон узбуђен, он не остаје неограничено време у електронском стању веће енергије; ослобађа енергију у облику фотона, а атом се враћа у своје базално или оригинално стање.

У зависности од тога да ли су снимљени апсорбовани фотони, постојат ће спектар апсорпције; и ако снимите емитоване фотоне, резултат ће бити емисиони спектар.

Овај феномен се може посматрати експериментално ако се загреју гасни или атомизовани узорци неког елемента. У астрономији, упоређујући ове спектре, може се знати састав једне звезде, па чак и њена локација у односу на Земљу..

Видљиви спектар

Као што се може видети на прве две слике, видљиви спектар укључује боје од љубичасте до црвене и све њене нијансе у односу на количину материјала (тамне нијансе)..

Таласне дужине црвеног светла одговарају вредностима од 650 нм даље (до нестајања у инфрацрвеном зрачењу). А на крајњем левом, љубичастом и љубичастом тону покривају вредности таласних дужина до 450 нм. Видљиви спектар се тада креће од 400 до 700 нм.

Како λ расте, фреквенција фотона се смањује, а тиме и њена енергија. Према томе, љубичаста светлост има већу енергију (краће таласне дужине) од црвеног (дуже таласне дужине). Дакле, материјал који апсорбује љубичасту светлост укључује електронске прелазе виших енергија.

И ако материјал апсорбује љубичасту боју, која боја ће се одразити? Показат ће зеленкасто жуту боју, што значи да њени електрони стварају врло енергетске пријелазе; док ако материјал апсорбује црвену боју, мање енергије, она ће одражавати плавичасто зелену боју.

Када је атом веома стабилан, он обично представља веома удаљена електронска стања у енергији; и зато ћете морати да апсорбујете фотоне више енергије да бисте омогућили електронске прелазе:

Спектар апсорпције молекула

Молекули имају атоме и они такође апсорбују електромагнетно зрачење; међутим, њихови електрони су део хемијске везе, тако да су њихови прелази различити. Један од великих тријумфа теорије молекуларне орбиталне је моћ да се повежу спектри апсорпције са хемијском структуром..

Дакле, једноставне, двоструке, троструке, коњуговане и ароматичне структуре имају своја електронска стања; и зато апсорбују веома специфичне фотоне.

Имајући неколико атома, поред интермолекуларних интеракција, и вибрације њихових веза (које такође апсорбују енергију), апсорпциони спектри молекула су у облику "планина", које указују на траке које обухватају таласне дужине где догађају се електронски прелази.

Захваљујући овим спектрима, једињење се може окарактерисати, идентификовати, па чак и мултиваријатном анализом, квантификовати.

Метхилене блуе

Спектар плавог индикатора метилена је приказан на горњој слици. Као што његово име јасно указује, то је плаво; али може ли се провјерити са својим спектром апсорпције?

Имајте на уму да постоје траке између таласних дужина од 200 и 300 нм. Између 400 и 500 нм готово да и нема апсорпције, тј. Не апсорбује љубичасте, плаве или зелене боје.

Међутим, она има интензивну траку апсорпције после 600 нм, и због тога има електронске прелазе ниске енергије који апсорбују фотоне црвеног светла..

Сходно томе, и с обзиром на високе вриједности моларне апсорпције, метиленско плаво показује интензивну плаву боју.

Хлорофили а и б

Као што је приказано на слици, зелена линија одговара апсорпционом спектру хлорофила а, док плава линија одговара хлопрофилу а..

Прво, требало би упоредити траке где су моларне апсорпције веће; у овом случају, они на левој страни, између 400 и 500 нм. Хлорофил а снажно апсорбује љубичасте боје, док хлорофил б (плава линија) то чини плавом бојом.

Упијајући хлорофил б око 460 нм, плава, жута боја се рефлектује. С друге стране, она такође интензивно апсорбује близу 650 нм, наранџасто светло, што значи да има плаву боју. Ако су жута и плава боја помешане, који је резултат? Зелена боја.

И на крају, хлорофил а апсорбује плавичасту љубичасту боју, а поред тога и црвено светло близу 660 нм. Према томе, она показује зелену боју "ублажену" жутом бојом.

Референце

1. Обсерватоире де Парис. (с.ф.). Различите врсте спектара. Преузето са: медиа4.обспм.фр
2. Универзитетски кампус Рабаналес. (с.ф.). Спектрометрија: Апсорпциони спектри и колориметријска квантификација биомолекула. [ПДФ] Опорављено од: уцо.ес
3. Даи, Р., & Ундервоод, А. (1986). Куантитативе Аналитицал Цхемистри (пети ред.). ПЕАРСОН, Прентице Халл, стр. 461-464.
4. Реусх В. (с.ф.). Видљива и ултраљубичаста спектроскопија. Преузето са: 2.цхемистри.мсу.еду
5. Давид Дарлинг (2016). Абсорптион Спецтрум. Преузето са: давиддарлинг.инфо
6. Кхан Ацадеми. (2018). Линије апсорпције / емисије. Преузето са: кханацадеми.орг