ÖVERFÖRING: VAD ÄR DET, MOLEKYLÄRT ENERGIDIAGRAM OCH TRÄNING - FYSISK - 2025

Den transmittansen optik är förhållandet mellan den framväxande ljusintensitet och ljusintensiteten som infaller på ett prov av genomskinlig lösning som har belyses med monokromatiskt ljus.

Den fysiska processen att leda ljus genom ett prov kallas ljusöverföring, och transmittans är ett mått på ljusöverföring. Överföring är ett viktigt värde för att bestämma koncentrationen av ett prov som i allmänhet är upplöst i ett lösningsmedel såsom vatten eller alkohol, bland andra.

Bild 1. Montering för överföringsmätning. Källa: F. Zapata.

En elektrofotometer mäter en ström som är proportionell mot ljusintensiteten som faller på ytan. För att beräkna överföring mäts generellt först intensitetssignalen som motsvarar lösningsmedlet först och detta resultat registreras som Io.

Därefter placeras det upplösta provet i lösningsmedlet med samma ljusförhållanden och signalen uppmätt med elektrofotometern betecknas som I, sedan beräknas transmittansen enligt följande formel:

T = I / I eller

Det bör noteras att transmittans är en måttlös kvantitet, eftersom den är ett mått på ett provets ljusintensitet i förhållande till intensiteten för lösningsmedelsöverföringen.

Vad är transmittans?

Absorption av ljus i ett medium

När ljus passerar genom ett prov absorberas en del av ljusenergin av molekylerna. Överföring är det makroskopiska måttet på ett fenomen som uppstår på molekyl- eller atomnivå.

Ljus är en elektromagnetisk våg, energin som det bär är i det elektriska och magnetiska fältet i vågen. Dessa oscillerande fält interagerar med molekylerna i ett ämne.

Energin som transporteras av vågen beror på dess frekvens. Monokromatiskt ljus har en enda frekvens, medan vitt ljus har ett intervall eller frekvensspektrum.

Alla frekvenser för en elektromagnetisk våg går i vakuum med samma hastighet 300 000 km / s. Om vi ​​anger med ljusets hastighet i vakuum, är förhållandet mellan frekvens f och våglängd λ:

c = ⋅⋅f

Eftersom c är en konstant, motsvarar varje frekvens sin respektive våglängd.

För att mäta ämnets överföring används regionerna i det synliga elektromagnetiska spektrumet (380 nm till 780 nm), det ultravioletta området (180 till 380 nm) och det infraröda området (780 nm till 5600 nm).

Ljusets propagationshastighet i ett material beror på frekvensen och är mindre än c. Detta förklarar spridningen i ett prisma med vilket frekvenserna som utgör vitt ljus kan separeras.

Molekylär teori om ljusabsorption

Dessa övergångar förstås bäst med ett molekylärt energidiagram som visas i figur 2:

Figur 2. Molekylärt energidiagram. Källa: F. Zapata.

I diagrammet representerar de horisontella linjerna olika molekylära energinivåer. Linje E0 är grundläggande eller lägre energinivå. Nivåerna E1 och E2 är upphetsade nivåer av högre energi. E0, E1, E2 nivåerna motsvarar molekylens elektroniska tillstånd.

Delnivåerna 1, 2, 3, 4 inom varje elektronisk nivå motsvarar de olika vibrationstillstånd som motsvarar varje elektronisk nivå. Var och en av dessa nivåer har finare underavdelningar som inte visas motsvarar de rotationstillstånd som är associerade med varje vibrationsnivå.

Diagrammet visar vertikala pilar som representerar fotonernas energi i det infraröda, synliga och ultravioletta intervallet. Som man kan se, har infraröda fotoner inte tillräckligt med energi för att främja elektroniska övergångar, medan synlig och ultraviolett strålning gör det.

När infallande fotoner i en monokromatisk stråle sammanfaller i energi (eller frekvens) med energidifferensen mellan molekylära energitillstånd, sker absorption av fotoner.

Faktorer som transmissionen beror på

Enligt vad som sades i det föregående avsnittet kommer överföringen då att bero på flera faktorer, bland vilka vi kan namnge:

1- Den frekvens som provet lyser med.

2- Typ av molekyler som ska analyseras.

3- Lösningens koncentration.

4- Längden på den stigade vägen vid ljusstrålen.

Experimentella data indikerar att transmissionen T minskar exponentiellt med koncentrationen C och med längden L på den optiska vägen:

T = 10 ^-a⋅C⋅L

I uttrycket ovan är a en konstant som beror på frekvensen och typen av ämne.

Träningen löst

Övning 1

Ett standardprov av ett visst ämne har en koncentration av 150 mikromol per liter (μM). När dess överföring mäts med ljus på 525 nm, erhålls en transmittans på 0,4.

Ett annat prov av samma ämne, men med okänd koncentration, har en transmittans av 0,5, mätt vid samma frekvens och med samma optiska tjocklek.

Beräkna koncentrationen av det andra provet.

Svar

Överföringen T avtar exponentiellt med koncentrationen C:

T = 10- ^BB

Om logaritmen för den tidigare jämställdheten tas, återstår den:

logga T = -b⋅C

Att dela medlem efter medlem den tidigare jämställdheten som tillämpades på varje prov och lösa för den okända koncentrationen kvarstår:

C2 = C1⋅ (log T2 / log T1)

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

referenser

1. Atkins, P. 1999. Physical Chemistry. Omega-utgåvor. 460-462.
2. Guiden. Överföring och absorbans. Återställd från: quimica.laguia2000.com
3. Miljötoxikologi. Överföring, absorbans och Lamberts lag. Återställd från: repositorio.innovacionumh.es
4. Fysiskt äventyr. Absorbans och transmittans. Återställd från: rpfisica.blogspot.com
5. Spectophotometry. Återställd från: chem.libretexts.org
6. Miljötoxikologi. Överföring, absorbans och Lamberts lag. Återställd från: repositorio.innovacionumh.es
7. Wikipedia. Transmittans. Återställd från: wikipedia.com
8. Wikipedia. Spektrofotometri. Återställd från: wikipedia.com