Spektrum serapan serapan atom, terlihat dan dalam molekul



A spektrum penyerapan adalah produk dari interaksi cahaya dengan bahan atau zat dalam kondisi fisiknya. Tetapi definisi melampaui cahaya tampak sederhana, karena interaksi terdiri dari segmen luas dari rentang panjang gelombang dan energi radiasi elektromagnetik.

Oleh karena itu, beberapa padatan, cairan atau gas dapat menyerap foton dari energi atau panjang gelombang yang berbeda; dari radiasi ultraviolet, diikuti oleh cahaya tampak, ke radiasi atau cahaya inframerah, mengejutkan dalam gelombang gelombang mikro.

Mata manusia hanya memahami interaksi materi dengan cahaya tampak. Juga, ia dapat merenungkan difraksi cahaya putih melalui prisma atau media dalam komponen warna-warni (gambar atas).

Jika sinar cahaya "terperangkap" setelah melakukan perjalanan melalui bahan, dan dianalisis, itu akan menemukan tidak adanya pita warna tertentu; artinya, akan ada garis-garis hitam yang kontras dengan latar belakangnya. Ini adalah spektrum serapan, dan analisisnya sangat mendasar dalam kimia analitik dan astronomi instrumental.

Indeks

  • 1 Penyerapan atom
    • 1.1 Transisi dan energi elektronik
  • 2 Spektrum yang terlihat
  • 3 Spektrum serapan molekul
    • 3.1 Metilen biru
    • 3.2 Klorofil a dan b
  • 4 Referensi

Penyerapan atom

Pada gambar atas, spektrum serapan khas elemen atau atom ditampilkan. Perhatikan bahwa bilah hitam mewakili panjang gelombang yang diserap, sedangkan yang lainnya adalah yang dipancarkan. Ini berarti bahwa, sebaliknya, spektrum emisi atom akan terlihat seperti pita hitam dengan garis-garis warna yang dipancarkan.

Tetapi apakah garis-garis ini? Bagaimana cara mengetahui secara singkat jika atom menyerap atau memancarkan (tanpa memperkenalkan fluoresensi atau fosforensi)? Jawabannya terletak pada keadaan elektronik atom yang diizinkan.

Transisi dan energi elektronik

Elektron dapat bergerak menjauh dari inti sehingga bermuatan positif karena bergerak dari orbital energi lebih rendah ke orbital energi lebih tinggi. Untuk ini, dijelaskan oleh fisika kuantum, menyerap foton dari energi tertentu untuk membuat transisi elektronik.

Oleh karena itu, energi dikuantisasi, dan tidak akan menyerap setengah atau tiga perempat foton, tetapi nilai frekuensi (ν) atau panjang gelombang spesifik (λ).

Begitu elektron tereksitasi, ia tidak akan tetap untuk waktu yang tidak terbatas dalam keadaan elektronik dari energi yang lebih besar; ia melepaskan energi dalam bentuk foton, dan atom kembali ke keadaan dasarnya atau semula.

Tergantung pada apakah foton yang diserap direkam, akan ada spektrum serapan; dan jika Anda merekam foton yang dipancarkan, maka hasilnya akan menjadi spektrum emisi.

Fenomena ini dapat diamati secara eksperimental jika sampel gas atau atom dari suatu elemen dipanaskan. Dalam astronomi, membandingkan spektrum ini, komposisi bintang dapat diketahui, dan bahkan lokasinya relatif terhadap Bumi..

Spektrum yang terlihat

Seperti yang dapat dilihat dalam dua gambar pertama, spektrum yang terlihat meliputi warna dari ungu ke merah dan semua coraknya sehubungan dengan seberapa banyak bahan menyerap (corak gelap).

Panjang gelombang lampu merah sesuai dengan nilai 650 nm dan seterusnya (sampai menghilang dalam radiasi inframerah). Dan di paling kiri, nada ungu dan ungu menutupi nilai panjang gelombang hingga 450 nm. Spektrum yang terlihat kemudian berkisar antara 400 hingga 700 nm.

Ketika λ meningkat, frekuensi foton berkurang, dan karenanya, energinya. Dengan demikian, cahaya ungu memiliki energi yang lebih tinggi (panjang gelombang lebih pendek) daripada lampu merah (panjang gelombang lebih panjang). Oleh karena itu, bahan yang menyerap cahaya ungu melibatkan transisi elektronik dari energi yang lebih tinggi.

Dan jika bahan menyerap warna ungu, warna apa yang akan dipantulkannya? Ini akan menunjukkan warna kuning kehijauan, yang berarti bahwa elektronnya membuat transisi yang sangat energik; sedangkan jika bahan menyerap warna merah, energi lebih rendah, itu akan mencerminkan warna hijau kebiruan.

Ketika sebuah atom sangat stabil, biasanya menyajikan keadaan elektronik yang sangat jauh dalam energi; dan karena itu, Anda perlu menyerap foton berenergi lebih tinggi untuk memungkinkan transisi elektronik:

Spektrum serapan molekul

Molekul memiliki atom, dan ini juga menyerap radiasi elektromagnetik; Namun, elektron mereka adalah bagian dari ikatan kimia, sehingga transisinya berbeda. Salah satu kemenangan besar teori orbital molekul adalah kekuatan untuk menghubungkan spektrum penyerapan dengan struktur kimia..

Dengan demikian, struktur sederhana, ganda, rangkap tiga, terkonjugasi, dan aromatik memiliki status elektronik sendiri; dan karenanya, mereka menyerap foton yang sangat spesifik.

Dengan memiliki beberapa atom, di samping interaksi antar molekul, dan getaran ikatan mereka (yang juga menyerap energi), spektrum serapan molekul dalam bentuk "pegunungan", yang menunjukkan pita-pita yang membentuk panjang gelombang di mana transisi elektronik terjadi.

Berkat spektrum ini, suatu senyawa dapat dikarakterisasi, diidentifikasi, dan bahkan, melalui analisis multivariat, dikuantifikasi.

Metilen biru

Spektrum indikator biru metilen ditunjukkan pada gambar atas. Seperti namanya jelas menunjukkan, itu biru; tetapi dapat diperiksa dengan spektrum serapannya?

Perhatikan bahwa ada pita antara panjang gelombang 200 dan 300 nm. Antara 400 dan 500 nm hampir tidak ada penyerapan, artinya, ia tidak menyerap warna ungu, biru, atau hijau.

Namun, ia memiliki pita serapan yang kuat setelah 600 nm, dan oleh karena itu, memiliki transisi elektronik energi rendah yang menyerap foton lampu merah.

Akibatnya, dan mengingat nilai absorptivitas molar yang tinggi, warna biru metilen menunjukkan warna biru yang pekat.

Klorofil a dan b

Seperti yang ditunjukkan pada gambar, garis hijau sesuai dengan spektrum penyerapan klorofil a, sedangkan garis biru sesuai dengan klorofil a..

Pertama, pita-pita di mana absorptivitas molar lebih besar harus dibandingkan; dalam hal ini, yang di sebelah kiri, antara 400 dan 500 nm. Klorofil a sangat menyerap warna ungu, sedangkan klorofil b (garis biru) melakukannya dengan warna biru.

Dengan menyerap klorofil b sekitar 460 nm, biru, warna kuning tercermin. Di sisi lain, ia juga menyerap sangat dekat 650 nm, cahaya oranye, yang berarti menunjukkan warna biru. Jika warna kuning dan biru tercampur, apa hasilnya? Warna hijau.

Dan akhirnya, klorofil menyerap warna ungu kebiruan, dan di samping itu, lampu merah mendekati 660 nm. Karena itu, ia menunjukkan warna hijau "dilunakkan" oleh kuning.

Referensi

  1. Observatoire de Paris. (s.f.). Berbagai jenis spektrum. Diperoleh dari: media4.obspm.fr
  2. Kampus Universitas Rabanales. (s.f.). Spektrometri: Spektrum serapan dan kuantifikasi kolorimetri biomolekul. [PDF] Dipulihkan dari: uco.es
  3. Day, R., & Underwood, A. (1986). Kimia Analitik Kuantitatif (edisi kelima.) PEARSON, Prentice Hall, hal 461-464.
  4. Reush W. (s.f.). Spektroskopi Terlihat dan Ultraviolet. Diperoleh dari: 2.chemistry.msu.edu
  5. David Darling (2016). Spektrum Serapan. Diperoleh dari: daviddarling.info
  6. Akademi Khan. (2018). Garis penyerapan / emisi. Diperoleh dari: khanacademy.org