طيف الامتصاص الذري ، مرئي وفي الجزيئات

ل طيف الامتصاص هو نتاج تفاعل الضوء مع مادة أو مادة في أي من حالاتها الفيزيائية. لكن التعريف يتجاوز الضوء المرئي البسيط ، لأن التفاعل يشمل شريحة واسعة من نطاق الأطوال الموجية وطاقة الإشعاع الكهرومغناطيسي.

لذلك ، يمكن أن تمتص بعض المواد الصلبة أو السوائل أو الغازات الفوتونات من طاقات أو أطوال موجية مختلفة ؛ من الأشعة فوق البنفسجية ، تليها الضوء المرئي ، إلى الإشعاع أو ضوء الأشعة تحت الحمراء ، مذهل في أطوال موجات الميكروويف.

لا تدرك العين البشرية سوى تفاعلات المادة مع الضوء المرئي. كما أنه قادر على التفكير في حيود الضوء الأبيض من خلال منشور أو وسيط في مكوناته الملونة (الصورة العلوية).

إذا تم "حبس" شعاع الضوء بعد انتقاله عبر مادة ما ، وتحليلها ، فستجد عدم وجود شرائط معينة من الألوان ؛ وهذا هو ، سيكون هناك خطوط سوداء تتناقض مع خلفيتها. هذا هو طيف الامتصاص ، وتحليله أساسي في الكيمياء التحليلية وعلم الفلك.

مؤشر

• 1 الامتصاص الذري
  • 1.1 التحولات والطاقات الإلكترونية
• 2 الطيف المرئي
• 3 طيف الامتصاص للجزيئات
  • 3.1 الميثيلين الأزرق
  • 3.2 الكلوروفيل a و b
• 4 المراجع

الامتصاص الذري

في الصورة العليا ، يظهر طيف امتصاص نموذجي للعناصر أو الذرات. لاحظ أن الأشرطة السوداء تمثل الأطوال الموجية الممتصة ، بينما الأشرطة الأخرى هي الأطوال المنبعثة. وهذا يعني ، على العكس من ذلك ، فإن طيف الانبعاث الذري سيبدو كأنه شريط أسود به خطوط من الألوان المنبعثة.

ولكن ما هي هذه المشارب؟ كيف تعرف باختصار ما إذا كانت الذرات تمتص أو تنبعث (دون إدخال مضان أو فسفوري)؟ الإجابات تكمن في حالات الذرات الإلكترونية المسموح بها.

التحولات والطاقات الإلكترونية

تستطيع الإلكترونات الابتعاد عن النواة تاركة الشحنة موجبة أثناء انتقالها من مدار طاقة أقل إلى مدار طاقة أعلى. لهذا الغرض ، أوضح فيزياء الكم ، تمتص الفوتونات من طاقة معينة لإجراء مثل هذا الانتقال الإلكتروني.

لذلك ، يتم تقدير كمية الطاقة ، ولن تمتص نصف أو ثلاثة أرباع الفوتون ، ولكن قيم التردد (ν) أو أطوال موجية محددة (λ).

بمجرد أن يكون الإلكترون متحمسًا ، لا يبقى لفترة غير محدودة في حالة الطاقة الإلكترونية الأكبر ؛ يطلق الطاقة في شكل فوتون ، وتعود الذرة إلى حالتها القاعدية أو الأصلية.

اعتمادًا على ما إذا كان يتم تسجيل الفوتونات الممتصة ، سيكون هناك طيف امتصاص ؛ وإذا قمت بتسجيل الفوتونات المنبعثة ، فستكون النتيجة طيف انبعاث.

يمكن ملاحظة هذه الظاهرة بشكل تجريبي إذا تم تسخين عينات غازية أو صغيرة من عنصر. في علم الفلك ، عند مقارنة هذه الأطياف ، يمكن معرفة تكوين النجم ، وحتى موقعه بالنسبة إلى الأرض..

الطيف المرئي

كما يتضح في أول صورتين ، فإن الطيف المرئي يشمل الألوان من البنفسجي إلى الأحمر وجميع ظلاله فيما يتعلق بمدى امتصاص المادة (الظلال الداكنة).

تتوافق الأطوال الموجية للضوء الأحمر مع قيم 650 نانومتر وما بعدها (حتى تختفي في الأشعة تحت الحمراء). وعلى أقصى اليسار ، تغطي الألوان البنفسجية والأرجوانية قيم الأطوال الموجية التي تصل إلى 450 نانومتر. يتراوح الطيف المرئي من 400 إلى 700 نانومتر تقريبًا.

مع زيادة، ، يقل تواتر الفوتون ، وبالتالي ، في طاقته. وبالتالي ، فإن الضوء البنفسجي لديه طاقة أعلى (أطوال موجية أقصر) من الضوء الأحمر (أطوال موجية أطول). لذلك ، تتضمن المادة التي تمتص الضوء الأرجواني تحولات إلكترونية لطاقات أعلى.

وإذا كانت المادة تمتص اللون البنفسجي ، فما اللون الذي سيعكسه؟ سوف يظهر لونًا أصفر مخضرًا ، مما يعني أن إلكتروناتها تقوم بتحولات نشطة للغاية ؛ بينما إذا تمتص المادة اللون الأحمر ، وانخفاض الطاقة ، فستعكس اللون الأخضر المزرق.

عندما تكون الذرة مستقرة جدًا ، فإنها عادة ما تقدم حالات إلكترونية بعيدة جدًا في الطاقة ؛ وبالتالي ، سوف تحتاج إلى امتصاص فوتونات ذات طاقة أعلى للسماح بالتحولات الإلكترونية:

طيف الامتصاص للجزيئات

تحتوي الجزيئات على ذرات ، وهي تمتص أيضًا الإشعاع الكهرومغناطيسي ؛ ومع ذلك ، فإن إلكتروناتها جزء من الرابطة الكيميائية ، لذلك تكون انتقالاتها مختلفة. واحدة من الانتصارات العظيمة لنظرية المداري الجزيئي هي القدرة على ربط أطياف الامتصاص مع التركيب الكيميائي.

وبالتالي ، فإن البُنى البسيطة والمزدوجة والثلاثية والمترافقة والعطرية لها حالاتها الإلكترونية الخاصة بها ؛ وبالتالي ، فإنها تمتص الفوتونات محددة جدا.

من خلال وجود العديد من الذرات ، بالإضافة إلى التفاعلات بين الجزيئات ، والاهتزازات في روابطها (التي تمتص الطاقة أيضًا) ، فإن أطياف الامتصاص للجزيئات تكون في شكل "جبال" ، والتي تشير إلى العصابات التي تتكون من أطوال موجية حيث التحولات الإلكترونية يحدث.

بفضل هذه الأطياف ، يمكن تمييز المركب وتحديده وحتى من خلال التحليل متعدد المتغيرات.

الميثيلين الأزرق

يظهر طيف مؤشر الميثيلين الأزرق في الصورة العليا. كما يشير اسمها بوضوح ، فهو أزرق. ولكن يمكن التحقق من ذلك مع طيف الامتصاص?

لاحظ أن هناك نطاقات بين الأطوال الموجية 200 و 300 نانومتر. لا يوجد امتصاص ما بين 400 و 500 نانومتر ، أي أنه لا يمتص الألوان البنفسجي أو الأزرق أو الأخضر.

ومع ذلك ، فإنه يحتوي على شريط امتصاص مكثف بعد 600 نانومتر ، وبالتالي ، لديه انتقالات إلكترونية منخفضة الطاقة تمتص فوتونات الضوء الأحمر.

نتيجة لذلك ، وبالنظر إلى القيم العالية للامتصاص المولي ، فإن لون الميثيلين الأزرق يظهر بلون أزرق كثيف.

الكلوروفيل a و b

كما هو موضح في الصورة ، يتوافق الخط الأخضر مع طيف الامتصاص للكلوروفيل أ ، بينما يتوافق الخط الأزرق مع خط الكلوروفيل أ..

أولاً ، يجب مقارنة النطاقات التي تكون فيها الامتدادات المولية أكبر ؛ في هذه الحالة ، تلك الموجودة على اليسار ، بين 400 و 500 نانومتر. الكلوروفيل يمتص بقوة الألوان الأرجواني ، بينما الكلوروفيل (الخط الأزرق) يفعل ذلك باللون الأزرق.

عن طريق امتصاص الكلوروفيل ب حوالي 460 نانومتر ، الأزرق ، ينعكس اللون الأصفر. من ناحية أخرى ، يمتص بشكل مكثف بالقرب من 650 نانومتر ، الضوء البرتقالي ، مما يعني أنه يظهر اللون الأزرق. إذا تم خلط اللونين الأصفر والأزرق ، فما هي النتيجة؟ اللون الأخضر.

وأخيراً ، يمتص الكلوروفيل اللون البنفسجي المزرق ، بالإضافة إلى ذلك ، ضوء أحمر بالقرب من 660 نانومتر. لذلك ، فإنه يظهر اللون الأخضر "خففت" باللون الأصفر.

مراجع

1. مرصد باريس. (بدون تاريخ). أنواع مختلفة من الأطياف. تم الاسترجاع من: media4.obspm.fr
2. حرم جامعة راباناليس. (بدون تاريخ). القياس الطيفي: أطياف الامتصاص والكمي اللوني للجزيئات الحيوية. [PDF]. تعافى من: uco.es
3. Day، R.، & Underwood، A. (1986). كيمياء تحليلية كمية (الطبعة الخامسة). بيرسون ، برنتيس هول ، ص 461-464.
4. Reush W. (s.f.). الطيفي المرئي والأشعة فوق البنفسجية. تم الاسترجاع من: 2.chemistry.msu.edu
5. ديفيد دارلينج (2016). طيف الامتصاص. تم الاسترجاع من: daviddarling.info
6. أكاديمية خان. (2018). خطوط الامتصاص / الانبعاثات. تم الاسترجاع من: khanacademy.org