Was ist molekulare Energiediagramm und Bewegung

Der Durchlässigkeit Optik ist der Quotient zwischen der aufkommenden Lichtintensität und der Lichtintensität, die auf einer Probe von durchscheinender Lösung fällt, die mit monochromatischem Licht beleuchtet wurde.

Der physische Prozess des Lichts durch eine Probe wird genannt leuchtendes Getriebe und das Durchlässigkeit Es ist ein Maß für die Lichtübertragung. Durchgang ist ein wichtiger Wert, um die Konzentration einer Probe zu bestimmen, die unter anderem in einem Lösungsmittel wie Wasser oder Alkohol gelöst ist.

Abbildung 1. Montanzmessung. Quelle: f. Zapata.

Ein Elektrofotometer misst einen Strom proportional zur Lichtintensität, der seine Oberfläche beeinflusst. Um die Durchlässigkeit zu berechnen, wird das Signal der dem Lösungsmittel allein entsprechenden Intensität im Allgemeinen gemessen und dieses Ergebnis wird als aufgezeichnet Io.

Dann wird die im Lösungsmittel gelöste Probe mit denselben Beleuchtungsbedingungen gelöst und das gemessene Signal durch das Elektrofotometer wird bezeichnet, wie es als als bezeichnet wird Yo, Dann wird die Durchlässigkeit gemäß der folgenden Formel berechnet:

T = i / ientweder

Es ist zu beachten, dass die Durchlässigkeit eine dimensionslose Menge ist, da sie ein Maß für die Lichtintensität einer Probe in Bezug auf die Intensität der Lösungsmittelübertragung ist.

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Was ist die Durchlässigkeit?

Lichtabsorption in einem Medium

Wenn das Licht durch eine Probe verläuft, wird ein Teil der Lichtenergie von den Molekülen absorbiert. Transmission ist das makroskopische Maß für ein Phänomen, das auf molekularer oder atomarer Ebene auftritt.

Licht ist eine elektromagnetische Welle, die Energie, die sie transportiert. Diese oszillierenden Felder interagieren mit den Molekülen einer Substanz.

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Die Energie, die die Welle transportiert. Das monochromatische Licht hat nur eine Frequenz, während weißes Licht einen Frequenzbereich oder ein Spektrum aufweist.

Alle Frequenzen einer elektromagnetischen Wellenreise in einem Vakuum mit der gleichen Geschwindigkeit von 300000 km/s. Wenn wir bezeichnen durch C Bei Lichtgeschwindigkeit im Vakuum die Beziehung zwischen Frequenz F und Wellenlänge λ Ist:

C = λoge

Als C Es ist eine Konstante bei jeder Frequenz entspricht seiner jeweiligen Wellenlänge.

Um die Durchlässigkeit einer Substanz zu messen, werden die Regionen des sichtbaren elektromagnetischen Spektrums (380 nm bei 780 nm), der ultravioletten Region (180 bis 380 nm) und der von Infrarot (780 nm bis 5600 nm) verwendet 

Die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Licht in einem materiellen Medium hängt von der Frequenz ab und ist geringer als C. Dies erklärt die Dispersion in einem Prisma, mit dem die Frequenzen, aus denen das weiße Licht besteht, getrennt werden können. 

Molekulare Theorie der Lichtabsorption 

Atome und Moleküle haben quantisierte Energieniveaus quantisiert. Bei Raumtemperatur befinden sich Moleküle auf dem niedrigsten Energieniveau.

Das Photon ist das Quantenpartikel, das mit der elektromagnetischen Welle verbunden ist. Fotonenergie wird ebenfalls quantisiert, dh ein Frequenzphoton F Es hat Energie gegeben durch:

E = hëf

Wo H Es ist Plancks Konstante, deren Wert 6,62 × 10^-34 J · beträgt.

Monochromatisches Licht ist ein Frequenzstrahl von Photonen und eine bestimmte Energie.

Die Moleküle absorbieren Photonen, wenn ihre Energie mit dem Unterschied übereinstimmt.

Die Energieübergänge durch Absorption von Photonen in den Molekülen können von verschiedenen Arten sein:

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1- Elektronische Übergänge, wenn Elektronen von molekularen Orbitalen an das Orbital von größerer Energie gelangen. Diese Übergänge treten normalerweise im sichtbaren und ultravioletten Bereich auf und sind die wichtigsten.

2- Schwingungsübergänge werden auch molekulare Bindungssenergien quantisiert, und wenn ein Photon der Infrarotregion absorbiert wird, übergeht das Molekül in einen höheren Schwingungsenergiezustand.

3- Rotationsübergänge, wenn die Absorption eines Photons zum Molekül zu einem Rotationszustand von größerer Energie führt.

Molekularenergiediagramm

Diese Übergänge werden mit einem in Abbildung 2 gezeigten molekularen Energiediagramm besser verstanden:

Figur 2. Molekularenergiediagramm. Quelle: f. Zapata.

Im Diagramm repräsentieren die horizontalen Linien unterschiedliche molekulare Energieniveaus. Linie E0 ist ein grundlegender oder niedrigerer Energieniveau. E1- und E2 -Spiegel sind angeregte Spiegel mit größerer Energie. Werte E0, E1, E2 entsprechen den elektronischen Zuständen des Moleküls.

Sub -Levels 1, 2, 3, 4 innerhalb jeder elektronischen Ebene entsprechen den verschiedenen Schwingungszuständen, die jeder elektronischen Ebene entsprechen. Jedes dieser Ebenen hat die besten Unterteilungen, die nicht gezeigt werden, die den Rotationszuständen entsprechen, die mit jeder Schwingungsstufe verbunden sind.

Das Diagramm zeigt vertikale Pfeile, die die Energie der Photonen im Infrarot-, sichtbaren und ultravioletten Bereich darstellen. Wie zu sehen ist, dass Infrarot -Photonen nicht genug Energie haben, um elektronische Übergänge zu fördern, statt sichtbare Strahlung und Ultraviolett Ja.

Wenn die einfallenden Photonen eines monochromatischen Strahls in der Energie (oder der Frequenz) mit dem Energieunterschied zwischen molekularen Energiezuständen zusammenfallen, tritt die Absorption von Photonen auf.

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Faktoren abhängig von der Durchlässigkeit

Nach dem, was im vorherigen Abschnitt gesagt wurde, hängt die Durchlässigkeit von mehreren Faktoren ab, von denen wir nennen können:

1- Die Frequenz, mit der die Probe aufleuchtet.

2- Die Art der Moleküle, die Sie analysieren möchten.

3- Die Konzentration der Lösung.

4- Die Länge des Weges, der durch den Lichtstrahl gelangt ist.

Experimentelle Daten zeigen, dass die Durchlässigkeit T verringert exponentiell mit Konzentration C und mit der Länge L des optischen Pfades:

T = 10^{-A · cq}

Im vorherigen Ausdruck Zu Es ist eine Konstante, die von der Frequenz und der Art von Substanz abhängt.

Übung gelöst

Übung 1

Eine Musterprobe einer bestimmten Substanz hat eine Konzentration von 150 Mikromolen pro Liter (μm). Wenn Ihre Übertragung mit 525 nm gemessen wird, wird eine 0 0 -Transmission erhalten.4. 

Eine andere Probe derselben Substanz, aber der unbekannten Konzentration hat eine 0 -Transmission.5, wenn bei gleicher Frequenz und mit der gleichen optischen Dicke gemessen. 

Berechnen Sie die Konzentration der zweiten Probe.

Antworten

Transmission t verfällt exponentiell mit der Konzentration C:

T = 10^-Búl

Wenn Sie den Logarithmus der vorherigen Gleichheit nehmen, bleibt er erhalten:

log t = -boge

Das Mitglied in ein Mitglied der vorherigen Gleichstellung auf jeder Stichprobe und das Löschen der unbekannten Konzentration bleibt:

C2 = C1ebook (log T2 / log T1)

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

Verweise

1. Atkins, p. 1999. Physikalische Chemie. Omega -Ausgaben. 460-462.
2. Der Führer. Durchlässigkeit und Absorption. Erholt von: Chemie.Laguia2000.com
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