หุ้น:
สเปกตรัมการดูดกลืนแสงของอะตอมสามารถมองเห็นได้และในโมเลกุล
สเปกตรัมการดูดซึม คือผลผลิตของปฏิกิริยาระหว่างแสงกับวัสดุหรือสารในสถานะทางกายภาพใด ๆ แต่คำจำกัดความนั้นนอกเหนือไปจากแสงที่มองเห็นได้ง่ายเพราะปฏิสัมพันธ์ประกอบด้วยช่วงกว้างของช่วงความยาวคลื่นและพลังงานของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า.
ดังนั้นของแข็งของเหลวหรือก๊าซบางชนิดสามารถดูดซับโฟตอนของพลังงานหรือความยาวคลื่นที่แตกต่างกัน จากรังสีอุลตร้าไวโอเล็ตตามด้วยแสงที่มองเห็นไปจนถึงรังสีหรือแสงอินฟาเรดซึ่งส่ายคลื่นไมโครเวฟ.
สายตามนุษย์รับรู้เพียงปฏิกิริยาของสสารกับแสงที่มองเห็นได้ นอกจากนี้ยังสามารถพิจารณาการกระจายของแสงสีขาวผ่านปริซึมหรือสื่อในองค์ประกอบที่มีสีสัน (ภาพบนสุด).
หากรังสีของแสงถูก "ติดอยู่" หลังจากเดินทางผ่านวัสดุและวิเคราะห์มันจะพบว่าไม่มีแถบสีบางแถบ นั่นคือจะมีแถบสีดำตัดกับพื้นหลัง นี่คือสเปกตรัมการดูดซึมและการวิเคราะห์เป็นพื้นฐานในเคมีวิเคราะห์เชิงเครื่องมือและดาราศาสตร์.
ดัชนี
- 1 การดูดซึมของอะตอม
- 1.1 ช่วงการเปลี่ยนภาพและพลังงานอิเล็กทรอนิกส์
- 2 สเปกตรัมที่มองเห็นได้
- 3 การดูดซับสเปกตรัมของโมเลกุล
- 3.1 Methylene blue
- 3.2 คลอโรฟิลล์ a และ b
- 4 อ้างอิง
การดูดซึมอะตอม
ในภาพด้านบนจะแสดงสเปกตรัมการดูดกลืนแสงโดยทั่วไปขององค์ประกอบหรืออะตอม โปรดทราบว่าแถบสีดำเป็นตัวแทนของความยาวคลื่นที่ถูกดูดกลืน ซึ่งหมายความว่าในทางตรงกันข้ามสเปกตรัมการปล่อยอะตอมจะมีลักษณะเหมือนแถบสีดำที่มีแถบสีที่เปล่งออกมา.
แต่แถบเหล่านี้คืออะไร? จะทราบได้อย่างไรว่าอะตอมดูดซับหรือปลดปล่อย (โดยไม่ต้องแนะนำการเรืองแสงหรือการเรืองแสง) คำตอบอยู่ในสถานะอิเล็กทรอนิกส์ของอะตอมที่ได้รับอนุญาต.
ช่วงการเปลี่ยนภาพและพลังงานอิเล็กทรอนิกส์
อิเล็กตรอนสามารถเคลื่อนที่ออกจากนิวเคลียสทำให้ประจุมีประจุบวกเมื่อเคลื่อนที่จากพลังงานที่ต่ำกว่าไปสู่การโคจรของพลังงานที่สูงขึ้น สำหรับเรื่องนี้อธิบายโดยควอนตัมฟิสิกส์ดูดซับโฟตอนของพลังงานที่เฉพาะเจาะจงเพื่อให้การเปลี่ยนแปลงทางอิเล็กทรอนิกส์.
ดังนั้นพลังงานจึงถูกหาปริมาณและจะไม่ดูดซับโฟตอนครึ่งหรือสามในสี่ของโฟตอน แต่ค่าของความถี่ (ν) หรือความยาวคลื่นเฉพาะ (λ).
เมื่ออิเล็กตรอนตื่นเต้นแล้วมันจะไม่คงอยู่ในสถานะอิเล็กทรอนิกส์ของพลังงานที่มากขึ้น มันปล่อยพลังงานในรูปของโฟตอนและอะตอมจะกลับสู่สถานะพื้นฐานหรือสถานะดั้งเดิม.
ขึ้นอยู่กับว่าโฟตอนที่ดูดซับถูกบันทึกไว้จะมีสเปกตรัมการดูดกลืนแสง และถ้าคุณบันทึกโฟตอนที่ปล่อยออกมาผลลัพธ์จะเป็นสเปกตรัมการปลดปล่อย.
ปรากฏการณ์นี้สามารถสังเกตได้จากการทดลองถ้าตัวอย่างก๊าซหรืออะตอมมิกขององค์ประกอบถูกทำให้ร้อน ในทางดาราศาสตร์การเปรียบเทียบสเป็คตรัมเหล่านี้สามารถทราบองค์ประกอบของดาวฤกษ์และแม้แต่ตำแหน่งที่สัมพันธ์กับโลก.
สเปกตรัมที่มองเห็นได้
ดังที่เห็นได้จากภาพสองภาพแรกสเปกตรัมที่มองเห็นได้นั้นรวมถึงสีตั้งแต่สีม่วงไปจนถึงสีแดงและเฉดสีทั้งหมดที่เกี่ยวกับวัสดุที่ดูดซับ (เฉดสีเข้ม).
ความยาวคลื่นของแสงสีแดงตรงกับค่าของ 650 nm เป็นต้นไป (จนกว่าจะหายไปในรังสีอินฟราเรด) และทางด้านซ้ายสุดโทนสีม่วงและสีม่วงครอบคลุมค่าความยาวคลื่นสูงถึง 450 นาโนเมตร สเปกตรัมที่มองเห็นได้นั้นอยู่ในช่วง 400 ถึง 700 นาโนเมตรโดยประมาณ.
เมื่อเพิ่มขึ้นλความถี่ของโฟตอนจะลดลงดังนั้นพลังงานของมัน ดังนั้นแสงสีม่วงจึงมีพลังงานสูงกว่า (ความยาวคลื่นสั้นกว่า) แสงสีแดง (ความยาวคลื่นที่ยาวกว่า) ดังนั้นวัสดุที่ดูดซับแสงสีม่วงเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนรูปแบบอิเล็กทรอนิกส์ของพลังงานที่สูงขึ้น.
และถ้าวัสดุดูดซับสีม่วงมันจะสะท้อนสีอะไร? มันจะแสดงเป็นสีเหลืองแกมเขียวซึ่งหมายความว่าอิเล็กตรอนของมันทำให้การเปลี่ยนผ่านมีพลังมาก ในขณะที่ถ้าวัสดุดูดซับสีแดงของพลังงานที่ต่ำกว่าก็จะสะท้อนให้เห็นถึงสีเขียวสีน้ำเงิน.
เมื่ออะตอมมีความเสถียรมากมันมักจะแสดงสถานะทางอิเล็กทรอนิกส์ที่ห่างไกลมากในพลังงาน ดังนั้นคุณจะต้องดูดซับโฟตอนของพลังงานที่สูงขึ้นเพื่อให้การเปลี่ยนรูปแบบอิเล็กทรอนิกส์:
การดูดซับสเปกตรัมของโมเลกุล
โมเลกุลมีอะตอมและสิ่งเหล่านี้ยังดูดซับรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า อย่างไรก็ตามอิเล็กตรอนของพวกมันเป็นส่วนหนึ่งของพันธะเคมีดังนั้นการเปลี่ยนผ่านจึงแตกต่างกัน หนึ่งในชัยชนะที่ยิ่งใหญ่ของทฤษฎีโมเลกุลการโคจรคือพลังที่เกี่ยวข้องกับสเปกตรัมการดูดกลืนกับโครงสร้างทางเคมี.
ดังนั้นโครงสร้างที่เรียบง่ายสองครั้งที่สามผันและมีกลิ่นหอมมีสถานะอิเล็กทรอนิกส์ของตัวเอง; ดังนั้นพวกมันจึงดูดซับโฟตอนที่เฉพาะเจาะจงมาก ๆ.
โดยมีอะตอมหลายตัวนอกเหนือจากปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลและการสั่นสะเทือนของพันธะของพวกมัน (ซึ่งดูดซับพลังงาน) สเปกตรัมการดูดซับของโมเลกุลอยู่ในรูปแบบของ "ภูเขา" ซึ่งระบุวงที่ประกอบด้วยความยาวคลื่นที่ การเปลี่ยนทางอิเล็กทรอนิกส์เกิดขึ้น.
ด้วยสเปคตรัมเหล่านี้ทำให้สารประกอบสามารถจำแนกระบุและแม้แต่ผ่านการวิเคราะห์หลายตัวแปร.
เมทิลีนสีน้ำเงิน
สเปกตรัมของตัวบ่งชี้เมธิลีนสีน้ำเงินแสดงในภาพด้านบน เห็นได้ชัดว่าชื่อของมันคือสีน้ำเงิน แต่สามารถตรวจสอบได้ด้วยสเปกตรัมการดูดซับ?
โปรดทราบว่ามีแถบแบนด์ระหว่างความยาวคลื่น 200 ถึง 300 นาโนเมตร ระหว่าง 400 ถึง 500 nm แทบจะไม่มีการดูดซึมนั่นคือมันไม่ดูดซับสีม่วงสีฟ้าหรือสีเขียว.
อย่างไรก็ตามมันมีแถบการดูดกลืนที่รุนแรงหลังจาก 600 นาโนเมตรดังนั้นจึงมีการเปลี่ยนพลังงานอิเล็กทรอนิกส์ต่ำที่ดูดซับโฟตอนของแสงสีแดง.
ดังนั้นและด้วยค่าที่สูงของการดูดซับของฟันกรามเมทิลีนบลูก็จะมีสีฟ้าเข้ม.
คลอโรฟิลล์ a และ b
ดังที่แสดงในภาพเส้นสีเขียวสอดคล้องกับสเปกตรัมการดูดซึมของคลอโรฟิลล์ a ในขณะที่เส้นสีฟ้าสอดคล้องกับคลอโรฟิลล์.
อันดับแรกควรเปรียบเทียบวงที่มีการดูดซับฟันกรามมากกว่า ในกรณีนี้อยู่ทางซ้ายระหว่าง 400 ถึง 500 นาโนเมตร คลอโรฟิลล์สีดูดซับอย่างยิ่งในขณะที่คลอโรฟิลล์ b (เส้นสีฟ้า) ทำด้วยสีฟ้า.
เมื่อดูดซับคลอโรฟิลล์ประมาณ 460 นาโนเมตรสีน้ำเงินจะสะท้อนสีเหลือง ในทางกลับกันมันยังดูดซับอย่างมากใกล้กับ 650 นาโนเมตรแสงสีส้มซึ่งหมายความว่ามันแสดงสีฟ้า หากสีเหลืองและสีน้ำเงินผสมกันผลลัพธ์คืออะไร สีเขียว.
และในที่สุดคลอโรฟิลล์จะดูดซับสีม่วงอมฟ้าและนอกจากนี้ยังมีแสงสีแดงใกล้กับ 660 นาโนเมตร ดังนั้นจึงแสดงสีเขียว "นิ่มนวล" เป็นสีเหลือง.
การอ้างอิง
- Observatoire de Paris ( N.d. ) สเปกตรัมชนิดต่าง ๆ ดึงมาจาก: media4.obspm.fr
- มหาวิทยาลัย Rabanales ( N.d. ) Spectrometry: การดูดซับสเปกตรัมและปริมาณสีของสารชีวโมเลกุล [PDF] กู้คืนจาก: uco.es
- วัน, R. , & Underwood, A. (1986). เคมีเชิงวิเคราะห์เชิงปริมาณ (ฉบับที่ห้า) PEARSON, Prentice Hall, p 461-464.
- Reush W. (s.f. ) สเปกโทรสโกปีที่มองเห็นและรังสีอัลตราไวโอเลต ดึงจาก: 2.chemistry.msu.edu
- เดวิดดาร์ลิ่ง (2016) สเปกตรัมการดูดซึม ดึงจาก: daviddarling.info
- Khan Academy (2018) สายการดูดซับ / การปล่อย สืบค้นจาก: khanacademy.org