PRALAIDUMAS: KAS TAI YRA, MOLEKULINĖS ENERGIJOS SCHEMA IR MANKŠTA - FIZINIS - 2025

Pralaidumas optika yra naujos šviesos intensyvumo santykis ir šviesos intensyvumas incidentas ant permatomų tirpalu mėginio, kuris buvo apšviestas su monochromatinės šviesos.

Fizinis šviesos praleidimo per pavyzdį procesas yra vadinamas šviesos pralaidumu, o pralaidumas - šviesos pralaidumo rodikliu. Pralaidumas yra svarbi reikšmė nustatant mėginio, kuris paprastai yra ištirpinamas tirpiklyje, tokiame kaip vanduo ar alkoholis, koncentraciją.

1 pav. Pralaidumo matavimo agregatas. Šaltinis: F. Zapata.

Elektrofotometras matuoja srovę, proporcingą šviesos intensyvumui, patenkančiam į jo paviršių. Norint apskaičiuoti pralaidumą, paprastai pirmiausia išmatuojamas intensyvumo signalas, atitinkantis vien tirpiklį, ir šis rezultatas užregistruojamas kaip Io.

Tada ištirpintas mėginys dedamas į tirpiklį tokiomis pačiomis apšvietimo sąlygomis ir elektrofotometru išmatuotas signalas žymimas kaip I, tada pralaidumas apskaičiuojamas pagal šią formulę:

T = aš / aš arba

Reikėtų pažymėti, kad pralaidumas yra be matmenų dydis, nes tai yra mėginio šviesos stiprio matas, palyginti su tirpiklio sklidimo intensyvumu.

Kas yra pralaidumas?

Šviesos sugertis terpėje

Kai šviesa praeina pro mėginį, dalį šviesos energijos sugeria molekulės. Pralaidumas yra makroskopinis reiškinio, vykstančio molekuliniu ar atominiu lygiu, matas.

Šviesa yra elektromagnetinė banga, jos perduodama energija yra bangos elektriniame ir magnetiniame lauke. Šie svyruojantys laukai sąveikauja su medžiagos molekulėmis.

Bangos nešama energija priklauso nuo jos dažnio. Monochromatinė šviesa turi vieną dažnį, tuo tarpu balta šviesa turi dažnių diapazoną ar spektrą.

Visi elektromagnetinių bangų dažniai važiuoja vakuume tuo pačiu 300 000 km / s greičiu. Jei vakuume nurodome šviesos greitį c, ryšys tarp dažnio f ir bangos ilgio λ yra:

c = λ⋅f

Kadangi c yra konstanta, kiekvienas dažnis atitinka atitinkamą bangos ilgį.

Medžiagos pralaidumui matuoti naudojamos matomo elektromagnetinio spektro (380–780 nm), ultravioletinių spindulių (180–380 nm) ir infraraudonųjų spindulių (780–600 nm) sritys.

Šviesos sklidimo materialioje terpėje greitis priklauso nuo dažnio ir yra mažesnis nei c. Tai paaiškina išsibarstymą prizmėje, su kuria galima atskirti baltą šviesą sudarančius dažnius.

Šviesos sugerties molekulinė teorija

Šie perėjimai geriausiai suprantami naudojant molekulinės energijos diagramą, parodytą 2 paveiksle:

2 pav. Molekulinės energijos schema. Šaltinis: F. Zapata.

Diagramoje horizontalios linijos žymi skirtingus molekulinės energijos lygius. E0 linija yra pagrindinis arba žemesnis energijos lygis. E1 ir E2 lygiai yra sužadinti aukštesnės energijos lygiai. E0, E1, E2 lygiai atitinka molekulės elektronines būsenas.

Kiekviename elektroniniame lygyje esantys 1, 2, 3, 4 pakopos atitinka skirtingas vibracijos būsenas, atitinkančias kiekvieną elektroninį lygį. Kiekvienas iš šių lygių turi smulkesnius padalijimus, kurie nėra parodyti kaip atitinkantys su kiekvienu virpesių lygiu susijusias sukimosi būsenas.

Diagramoje pavaizduotos vertikalios rodyklės, vaizduojančios fotonų energiją infraraudonųjų, matomų ir ultravioletinių spindulių diapazonuose. Kaip matyti, infraraudonųjų spindulių fotonai neturi tiek energijos, kad skatintų elektroninius perėjimus, o matomi ir ultravioletiniai spinduliai.

Kai monochromatinio pluošto kritusiųjų fotonų energija (arba dažnis) sutampa su energijos skirtumu tarp molekulinės energijos būsenų, tada fotonai absorbuojami.

Veiksniai, nuo kurių priklauso pralaidumas

Remiantis tuo, kas buvo pasakyta ankstesniame skyriuje, pralaidumas priklausys nuo kelių veiksnių, tarp kurių galime paminėti:

1- Bandinio apšvietimo dažnis.

2 - Tiriamų molekulių tipas.

3 - Tirpalo koncentracija.

4- Šviesos pluošto nuvažiuoto kelio ilgis.

Eksperimentiniai duomenys rodo, kad pralaidumas T mažėja eksponentiškai atsižvelgiant į koncentraciją C ir optinio kelio ilgį L:

T = 10 ^-a⋅C⋅L

Išraiškai aukščiau a yra konstanta, priklausanti nuo medžiagos dažnio ir rūšies.

Pratimas išspręstas

1 pratimas

Standartinis tam tikros medžiagos mėginys turi 150 mikromolių litre (μM). Kai jo pralaidumas matuojamas 525 nm bangos ilgiu, gaunamas 0,4 pralaidumas.

Kito tos pačios medžiagos, bet nežinomos koncentracijos mėginio pralaidumas yra 0,5, matuojant tuo pačiu dažniu ir tuo pačiu optiniu storiu.

Apskaičiuokite antrojo mėginio koncentraciją.

Atsakyk

Pralaidumas T eksponentiškai mažėja, kai koncentracija C:

T = 10 ^-b⋅L

Jei imamas ankstesnės lygybės logaritmas, lieka:

log T = -b⋅C

Dalijant narį pagal ankstesnę lygybę, taikytą kiekvienam mėginiui, ir sprendžiant nežinomą koncentraciją išlieka:

C2 = C1⋅ (log T2 / log T1)

C2 = 150μM⋅ (log 0,5 / log 0,4) = 150μM⋅ (-0,3010 / -0,3979) = 113,5μM

Nuorodos

1. Atkins, P. 1999. Fizikinė chemija. „Omega“ leidimai. 460–462.
2. Gidas. Pralaidumas ir sugertis. Atkurta iš: quimica.laguia2000.com
3. Aplinkos toksikologija. Pralaidumas, absorbcija ir Lamberto dėsnis. Atkurta iš: repositorio.innovacionumh.es
4. Fizinis nuotykis. Sugertis ir pralaidumas. Atkurta iš: rpfisica.blogspot.com
5. Spektrofotometrija. Atkurta iš: chem.libretexts.org
6. Aplinkos toksikologija. Pralaidumas, absorbcija ir Lamberto dėsnis. Atkurta iš: repositorio.innovacionumh.es
7. Vikipedija. Pralaidumas. Atkurta iš: wikipedia.com
8. Vikipedija. Spektrofotometrija. Atkurta iš: wikipedia.com