Mikä on, molekyylin energiakaavio ja liikunta

Se läpäisy Optiikka on osoitus syntyvän valon voimakkuuden ja läpikuultavan liuoksen näytteen välillä tapahtuvan valon voimakkuuden välillä, joka on valaistu yksivärisellä valolla.

Näytteen läpi valon läpäisyprosessia kutsutaan valaistuslähetys ja läpäisy Se on valonsiirron mitta. Lähetys on tärkeä arvo näytteen pitoisuuden määrittämiseksi, joka yleensä liuenee liuottimeen, kuten vesi tai alkoholi, muun muassa.

Kuvio 1. Kokoonpano läpäisevyyden mittausta varten. Lähde: f. Zapata.

Elektro-fotometri mittaa virtaa, joka on verrannollinen sen pintaan vaikuttavaan valon voimakkuukseen. Lähetyksen laskemiseksi pelkästään liuotinta vastaavan intensiteetin signaali mitataan yleensä ja tämä tulos kirjataan Io.

Sitten näyte liuenneen liuottimeen samoilla valaistusolosuhteilla ja mitattu signaali sähkö-fotometrillä on merkitty Yllyttää, Sitten läpäisevyys lasketaan seuraavan kaavan mukaan:

T = i / ijompikumpi

On huomattava, että läpäisevyys on mittaton määrä, koska se on näytteen valon voimakkuuden mitta suhteessa liuottimen lähetysintensiteettiin.

[TOC]

Mikä on läpäisy?

Valon imeytyminen väliaineeseen

Kun valo kulkee näytteen läpi, molekyylit imevät osan valon energiasta. Lähetys on ilmiön makroskooppinen mitta, joka tapahtuu molekyyli- tai atomitasolla.

Valo on sähkömagneettinen aalto, sen kuljettama energia on aallon sähkö- ja magneettikenttä. Nämä värähtelevät kentät ovat vuorovaikutuksessa aineen molekyylien kanssa.

Se voi palvella sinua: Rutherford Atomic -malli: Historia, kokeet, postulaatit

Aaltoa kuljettava energia riippuu sen taajuudesta. Monokromaattisella valolla on vain yksi taajuus, kun taas valkoisella valolla on taajuusalue tai spektri.

Sähkömagneettisen aallon kaikki taajuudet kulkevat tyhjössä samalla nopeudella 300000 km/s. Jos tarkoitamme c Selkänopeuden nopeudella taajuuden välinen suhde F ja aallonpituus λ On:

C = λ⋅f

Kuten c Se on vakio jokaisella taajuudella vastaa vastaavaa aallonpituuttaan.

Aineen läpäisyn mittaamiseksi näkyvän sähkömagneettisen spektrin alueet (380 nm 780 nm: ssä), ultraviolettialuetta (180 - 380 nm) ja infrapuna (780 nm jopa 5600 nm) 

Valon etenemisnopeus materiaaliväliaineessa riippuu taajuudesta ja on vähemmän kuin c. Tämä selittää prisman hajonnan, jolla valkoisen valon muodostavat taajuudet voidaan erottaa. 

Valon imeytymisen molekyyliteoria 

Atomit ja molekyylit ovat kvantisoituneet energiatasot. Huoneen lämpötilassa molekyylit ovat alhaisimmalla energiatasolla.

Fotoni on sähkömagneettiseen aaltoon liittyvä kvanttihiukkas. Foton -energia on myös kvantisoitu, ts. Taajuusfotoni F Se on antanut energiaa:

E = h⋅f

missä h Se on Planckin vakio, jonka arvo on 6,62 × 10^-34 J⋅s.

Monokromaattinen valo on taajuuden ja tietyn energian fotonien säde.

Molekyylit absorboivat fotoneja, kun niiden energia vastaa tarvittavaa eroa molekyylin viemiseksi korkeammalle energiatasolle.

Energiasiirtymät fotonien imeytymisellä molekyyleissä voivat olla monen tyyppisiä:

Voi palvella sinua: Squirrel Cage Engine

1- Elektroniset muutokset, kun molekyylin kiertoradan elektronit siirtyvät suuremman energian kiertoradalle. Nämä muutokset tapahtuvat yleensä näkyvällä ja ultraviolettialueella ja ovat tärkeimpiä.

2- Värähdytyssiirtymät, myös molekyylisidosten energiat, ja kun infrapuna-alueen fotoni absorboi, molekyyli siirtyy korkeampaan värähtelyenergiatilaan.

3- Kiertosiirtymät, kun fotonin imeytyminen johtaa molekyyliin suuremman energian pyörimistilaan.

Molekyylienergiakaavio

Nämä muutokset ymmärretään paremmin kuviossa 2 esitetyllä molekyylienergiakaaviolla:

Kuva 2. Molekyylienergiakaavio. Lähde: f. Zapata.

Kaaviossa vaakaviivat edustavat erilaisia ​​molekyylienergiatasoja. Linja E0 on perustavanlaatuinen tai alhaisempi energiataso. E1- ja E2 -tasot ovat innostuneita suurempia energiatasoja. Tasot E0, E1, E2 vastaavat molekyylin elektronisia tiloja.

Sub -tasot 1, 2, 3, 4 kunkin elektronisen tason sisällä vastaa erilaisia ​​värähtelytiloja, jotka vastaavat kutakin elektronista tasoa. Jokaisella näistä tasoista on hienoimmat alajaot, joita ei ole osoitettu, jotka vastaavat jokaiseen värähtelytasoon liittyviä pyörimistiloja.

Kaavio näyttää pystysuuntaiset nuolet, jotka edustavat fotonien energiaa infrapuna-, näkyvällä ja ultraviolettialueella. Kuten voidaan nähdä infrapunafotoneilla.

Kun monokromaattisen säteen tulevat fotonit vastaavat energiaa (tai taajuutta) energian erolla molekyylienergiatilojen välillä, niin fotonien imeytyminen tapahtuu.

Voi palvella sinua: lämpömittakaavat

Tekijät läpäisevyydestä riippuen

Edellisessä osassa sanotun mukaan läpäisevyys riippuu sitten useista tekijöistä, joista voimme nimetä:

1- Taajuus, jolla näyte syttyy.

2- Molekyylityyppi, jonka haluat analysoida.

3- Liuoksen pitoisuus.

4- Polun pituus kulki valonsäteen läpi.

Koetiedot osoittavat, että läpäisy T vähenee eksponentiaalisesti pitoisuuden kanssa C Ja pituuden kanssa Lens optisesta polusta:

T = 10^-A⋅c⋅l

Edellisessä ilmaisussa -lla Se on vakio, joka riippuu aineen taajuudesta ja tyypistä.

Liikuntaa

Harjoitus 1

Tietyn aineen kuvionäytteen pitoisuus on 150 mikromolia litralta (μm). Kun läpäisy 525 nm: llä mitataan, saadaan 0 0 läpäisevyys.4. 

Toisella näytteellä samasta aineesta, mutta tuntemattomasta pitoisuudesta on 0 läpäisevyyttä.5, mitattuna samalla taajuudella ja samalla optisella paksuudella. 

Laske toisen näytteen pitoisuus.

Vastaus

Läpäisevyys t hajoaa eksponentiaalisesti pitoisuudella c:

T = 10^-B⋅l

Jos otat edellisen tasa -arvon logaritmin, se on edelleen:

log t = -b⋅c

Jäsenen jakaminen jäsenelle aikaisempi tasa -arvo, joka on sovellettu kussakin näytteessä ja puhdistaminen tuntemattoman pitoisuuden puhdistaminen on edelleen:

C2 = C1⋅ (log t2 / log t1)

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

Viitteet

1. Atkins, p. 1999. Fysikaalinen kemia. Omega -versiot. 460-462.
2. Opas. Läpäisy ja absorbanssi. Palautettu: kemia.Laguia2000.com
3. Ympäristömyrkytys. Lambertin läpäisevyys, absorbanssi ja laki. Palautettu: arkistosta.Innovationumh.On
4. Seikkailufysiikka. Absorbanssi ja läpäisevyys. Toipunut: rpfisica.Blogin.com
5. Sistofotometria. Palautettu: Chem.Librettexts.org
6. Ympäristömyrkytys. Lambertin läpäisevyys, absorbanssi ja laki. Palautettu: arkistosta.Innovationumh.On
7. Wikipedia. Läpäisy. Toipunut: Wikipedia.com
8. Wikipedia. Spektrofotometria. Toipunut: Wikipedia.com