Vad är, molekylär energidiagram och träning

De överföring Optik är kvoten mellan den framväxande ljusintensiteten och ljusintensitetshändelsen på ett prov av genomskinlig lösning som har upplystes med monokromatiskt ljus.

Den fysiska processen för ljuspassage genom ett prov kallas lysande överföring och den överföring Det är ett mått på ljusöverföringen. Transmittans är ett viktigt värde för att bestämma koncentrationen av ett prov som i allmänhet löses i ett lösningsmedel såsom vatten eller alkohol, bland andra.

Figur 1. Montering för transmittansmätning. Källa: f. Zapata.

En elektrofotometer mäter en ström proportionell mot ljusintensiteten som påverkar ytan. För att beräkna överföringen mäts vanligtvis signalen om intensiteten som motsvarar lösningsmedlet ensam och detta resultat registreras som Io.

Sedan löstes provet i lösningsmedlet med samma belysningsförhållanden och den uppmätta signalen med elektrofotometern betecknas som det betecknas som Yo, Sedan beräknas överföringen enligt följande formel:

T = i / iantingen

Det bör noteras att transmittans är en dimensionslös mängd, eftersom det är ett mått på ljusintensiteten hos ett prov i förhållande till lösningsmedelsöverföringsintensiteten.

[TOC]

Vad är överföring?

Ljus absorption i ett medium

När ljuset passerar genom ett prov absorberas en del av ljusenergin av molekylerna. Transmittans är det makroskopiska måttet på ett fenomen som inträffar på molekylär eller atomnivå.

Ljus är en elektromagnetisk våg, den energi som den transporterar är i vågens elektriska och magnetiska fält. Dessa oscillerande fält interagerar med molekylerna i ett ämne.

Det kan tjäna dig: Rutherford Atomic Model: History, Experiment, Postulates

Energin som transporterar vågen beror på dess frekvens. Monokromatiskt ljus har bara en frekvens, medan vitt ljus har ett frekvensområde eller spektrum.

Alla frekvenser av en elektromagnetisk våg reser i ett vakuum med samma hastighet på 300000 km/s. Om vi ​​betecknar förbi c Med ljusets hastighet i vakuum, förhållandet mellan frekvens F och våglängd λ är:

C = λ⋅F

Som c Det är en konstant vid varje frekvens motsvarar dess respektive våglängd.

För att mäta överföringen av ett ämne används regionerna i det synliga elektromagnetiska spektrumet (380 nm vid 780 nm), det ultravioletta området (180 till 380 nm) och det för infraröd (780 nm upp till 5600 nm) 

Hastigheten för förökning av ljus i ett materialmedium beror på frekvensen och är mindre än c. Detta förklarar spridningen i ett prisma som frekvenserna som utgör det vita ljuset kan separeras. 

Molekylär teori om ljusabsorption 

Atomer och molekyler har kvantiserade energinivåer. Vid rumstemperatur är molekyler på sina lägsta energinivåer.

Fotonen är kvantpartikeln associerad med den elektromagnetiska vågen. Foton Energy är också kvantiserad, det vill säga en frekvensfoton F Den har energi som ges av:

E = h⋅f

var h Det är Plancks konstant vars värde är 6,62 × 10^-34 J⋅S.

Monokromatiskt ljus är en stråle av fotoner med frekvens och en given energi.

Molekylerna absorberar fotoner när deras energi sammanfaller med den skillnad som krävs för att ta molekylen till en högre energinivå.

Energiövergångarna genom absorption av fotoner i molekylerna kan vara av flera typer:

Kan tjäna dig: Squirrel Cage Engine

1- Elektroniska övergångar, när elektroner av molekylära orbitaler passerar till orbital av större energi. Dessa övergångar förekommer vanligtvis inom det synliga och ultravioletta intervallet och är de viktigaste.

2- Vibrationsövergångar, molekylära bindningsenergier kvantiseras också och när en foton i det infraröda området absorberas molekylpasseringarna till ett högre vibrationsenergitillstånd.

3- Rotationsövergångar, när absorptionen av en foton leder till molekylen till ett roterande tillstånd av större energi.

Molekylär energidiagram

Dessa övergångar förstås bättre med ett molekylärt energidiagram som visas i figur 2:

figur 2. Molekylär energidiagram. Källa: f. Zapata.

I diagrammet representerar de horisontella linjerna olika molekylära energinivåer. Linje E0 är en grundläggande eller lägre energinivå. E1- och E2 -nivåer är upphetsade nivåer av större energi. Nivåer E0, E1, E2 motsvarar molekylens elektroniska tillstånd.

Sub -nivåer 1, 2, 3, 4 inom varje elektronisk nivå motsvarar de olika vibrationstillstånd som motsvarar varje elektronisk nivå. Var och en av dessa nivåer har de finaste underavdelningarna som inte visas som motsvarar de rotationstillstånd som är associerade med varje vibrationsnivå.

Diagrammet visar vertikala pilar som representerar fotonens energi i det infraröda, synliga och ultravioletta området. Som kan ses har infraröda fotoner inte tillräckligt med energi för att främja elektroniska övergångar, istället synlig strålning och ultraviolett ja.

När infallande fotonerna i en monokromatisk stråle sammanfaller energi (eller frekvens) med skillnaden i energi mellan molekylära energitillstånd, uppstår absorptionen av fotoner.

Kan tjäna dig: termometriska skalor

Faktorer beroende på överföring

Enligt vad som sades i föregående avsnitt kommer överföringen då att bero på flera faktorer bland vilka vi kan namnge:

1- frekvensen med vilken prov tänds.

2- Den typ av molekyler du vill analysera.

3- Koncentrationen av lösningen.

4- Längden på vägen som reste genom ljusstrålen.

Experimentella data indikerar att överföring T minskar exponentiellt med koncentration C Och med längden L av den optiska vägen:

T = 10^{-A innehåll}

I det föregående uttrycket till Det är en konstant som beror på frekvensen och typen av substans.

Träning löst

Övning 1

Ett mönsterprov av ett visst ämne har en koncentration av 150 mikromol per liter (μM). När din överföring med 525 nm mäts erhålls en 0 0 -transmittans.4. 

Ett annat prov av samma substans, men av okänd koncentration har en 0 -överföring.5, när den mäts med samma frekvens och med samma optiska tjocklek. 

Beräkna koncentrationen av det andra provet.

Svar

Transmittance T sönderfaller exponentiellt med koncentration C:

T = 10^-B⋅l

Om du tar logaritmen för den tidigare jämlikheten kvarstår det:

log t = -b⋅c

Dela medlem till medlem den tidigare jämlikheten som tillämpas på varje prov och rensning av den okända koncentrationen återstår:

C2 = C1⋅ (log T2 / LOG T1)

C2 = 150μM⋅ (log 0.5 / log 0.4) = 150μm⋅ (-0.3010 / -0.3979) = 113.5μm

Referenser

1. Atkins, s. 1999. Fysisk kemi. Omega -utgåvor. 460-462.
2. Guiden. Överföring och absorbans. Återhämtat sig från: kemi.Laguia2000.com
3. Miljöstoxikologi. Transmittance, Absorbance and Law of Lambert. Återhämtat sig från: arkiv.Innovationumh.är
4. Äventyrsfysik. Absorbans och överföring. Återhämtat sig från: rpfisica.Bloggfläck.com
5. Sistofotometri. Återhämtad från: kem.Librettexts.org
6. Miljöstoxikologi. Transmittance, Absorbance and Law of Lambert. Återhämtat sig från: arkiv.Innovationumh.är
7. Wikipedia. Överföring. Återhämtat sig från: Wikipedia.com
8. Wikipedia. Spektrofotometri. Återhämtat sig från: Wikipedia.com