OVERFØRING: HVA ER DET, MOLEKYLÆRT ENERGIDIAGRAM OG TRENING - FYSISK - 2025

Den transmittans optikk er forholdet mellom den voksende lysintensitet og intensiteten innfallende lys på en prøve av gjennomskinnelig løsning som er blitt belyst med monokromatisk lys.

Den fysiske prosessen med å føre lys gjennom en prøve kalles lysoverføring, og overføring er et mål på lysoverføring. Overføring er en viktig verdi for å bestemme konsentrasjonen av en prøve som vanligvis er oppløst i et løsningsmiddel som vann eller alkohol, blant andre.

Figur 1. Montering for måling av overføring. Kilde: F. Zapata.

Et elektrofotometer måler en strøm proporsjonal med lysintensiteten som faller på overflaten. For å beregne transmisjon måles generelt intensitetssignalet som tilsvarer løsningsmidlet alene først, og dette resultatet blir registrert som Io.

Deretter plasseres den oppløste prøven i løsningsmidlet med de samme lysforhold, og signalet målt med elektrofotometeret er betegnet som I, deretter blir transmitteringen beregnet i henhold til følgende formel:

T = I / I eller

Det skal bemerkes at transmittans er en dimensjonsløs mengde, fordi det er et mål på en lyslysintensitet i forhold til intensiteten av løsningsmiddeloverføringen.

Hva er overføring?

Absorpsjon av lys i et medium

Når lys passerer gjennom en prøve, absorberes noe av lysenergien av molekylene. Overføring er det makroskopiske målet for et fenomen som oppstår på molekyl- eller atomnivå.

Lys er en elektromagnetisk bølge, energien det bærer er i det elektriske og magnetiske feltet til bølgen. Disse svingende feltene samvirker med molekylene til et stoff.

Energien som bølgen bærer avhenger av frekvensen. Monokromatisk lys har en enkelt frekvens, mens hvitt lys har et område eller spekter av frekvenser.

Alle frekvenser av en elektromagnetisk bølge beveger seg i et vakuum med samme hastighet på 300 000 km / s. Hvis vi angir lysets hastighet i vakuum, er forholdet mellom frekvens f og bølgelengde λ:

c = λ⋅f

Siden c er en konstant, tilsvarer hver frekvens sin respektive bølgelengde.

For å måle overføringen av et stoff, brukes områdene i det synlige elektromagnetiske spekteret (380 nm til 780 nm), det ultrafiolette området (180 til 380 nm) og det infrarøde området (780 nm til 5600 nm).

Hastigheten for utbredelse av lys i et materialmedium avhenger av frekvensen og er mindre enn c. Dette forklarer spredningen i et prisme som frekvensene som utgjør hvitt lys kan skilles fra.

Molekylær teori om lysabsorpsjon

Disse overgangene blir best forstått med et molekylært energidiagram vist i figur 2:

Figur 2. Molekylært energidiagram. Kilde: F. Zapata.

I diagrammet representerer de horisontale linjene forskjellige molekylære energinivåer. Linje E0 er grunnleggende eller lavere energinivå. Nivåene E1 og E2 er spente nivåer av høyere energi. E0, E1, E2 nivåene tilsvarer molekylets elektroniske tilstander.

Undernivåene 1, 2, 3, 4 innenfor hvert elektronisk nivå tilsvarer de forskjellige vibrasjonstilstandene som tilsvarer hvert elektronisk nivå. Hvert av disse nivåene har finere underavdelinger som ikke er vist å samsvare med rotasjonstilstandene knyttet til hvert vibrasjonsnivå.

Diagrammet viser vertikale piler som representerer energien til fotoner i det infrarøde, synlige og ultrafiolette området. Som det fremgår, har ikke infrarøde fotoner nok energi til å fremme elektroniske overganger, mens synlig og ultrafiolett stråling gjør det.

Når hendelsesfylte fotoner av en monokromatisk stråle sammenfaller i energi (eller frekvens) med energiforskjellen mellom molekylære energitilstander, skjer absorpsjon av fotoner.

Faktorer som overføringen avhenger

I følge det som ble sagt i forrige avsnitt, vil overføringen da avhenge av flere faktorer, blant hvilke vi kan navngi:

1- Frekvensen som prøven lyser opp med.

2- Type molekyler som skal analyseres.

3- Konsentrasjonen av løsningen.

4- Lengden på stien som er reist av lysstrålen.

De eksperimentelle dataene indikerer at transmisjonen T avtar eksponentielt med konsentrasjonen C og med lengden L på den optiske banen:

T = 10 ^-a⋅C⋅L

I uttrykket over er a en konstant som avhenger av frekvensen og typen stoff.

Trening løst

Oppgave 1

En standardprøve av et bestemt stoff har en konsentrasjon på 150 mikromol per liter (μM). Når dens transmittans måles med lys på 525 nm, oppnås en transmittans på 0,4.

En annen prøve av samme stoff, men med ukjent konsentrasjon, har en transmittans på 0,5, målt ved samme frekvens og med samme optiske tykkelse.

Beregn konsentrasjonen av den andre prøven.

Svare

Transmitteringen T avtar eksponentielt med konsentrasjonen C:

T = 10- ^B⋅L

Hvis logaritmen til den forrige likheten blir tatt, gjenstår den:

logg T = -b⋅C

Å dele medlem etter medlem den forrige likheten som ble brukt på hver prøve og løse for den ukjente konsentrasjonen, gjenstår:

C2 = C1⋅ (logg T2 / log T1)

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

referanser

1. Atkins, P. 1999. Fysisk kjemi. Omega-utgaver. 460-462.
2. Guiden. Overføring og absorbanse. Gjenopprettet fra: quimica.laguia2000.com
3. Miljøtoksikologi. Overføring, absorbanse og Lamberts lov. Gjenopprettet fra: repositorio.innovacionumh.es
4. Fysisk eventyr. Absorbans og overføring. Gjenopprettet fra: rpfisica.blogspot.com
5. Spectophotometry. Gjenopprettet fra: chem.libretexts.org
6. Miljøtoksikologi. Overføring, absorbanse og Lamberts lov. Gjenopprettet fra: repositorio.innovacionumh.es
7. Wikipedia. Transmisjon. Gjenopprettet fra: wikipedia.com
8. Wikipedia. Spektrofotometri. Gjenopprettet fra: wikipedia.com