TRANSMISSION: HVAD ER DET, MOLEKYLÆRT ENERGEDIAGRAM OG TRÆNING - FYSISK - 2025

Den transmittans optik er forholdet mellem den spirende lysintensitet og lysintensiteten falder på en prøve af gennemskinnelig opløsning, der er blevet belyst med monokromatisk lys.

Den fysiske proces med at føre lys gennem en prøve kaldes lystransmission, og transmission er et mål for lysoverførsel. Transmission er en vigtig værdi for at bestemme koncentrationen af ​​en prøve, der generelt opløses i et opløsningsmiddel, såsom vand eller alkohol, blandt andre.

Figur 1. Samling til transmission af måling. Kilde: F. Zapata.

Et elektrofotometer måler en strøm, der er proportional med lysintensiteten, der falder på dens overflade. For at beregne transmittering måles generelt intensitetssignalet, der svarer til opløsningsmidlet alene, først, og dette resultat registreres som Io.

Derefter anbringes den opløste prøve i opløsningsmidlet med de samme lysforhold, og signalet målt ved elektrofotometeret betegnes som I, derefter beregnes transmissionen efter følgende formel:

T = I / I eller

Det skal bemærkes, at transmittans er en dimensionsløs mængde, fordi det er et mål for en lysers intensitet i forhold til intensiteten af ​​opløsningsmiddeloverførslen.

Hvad er transmission?

Absorption af lys i et medium

Når lys passerer gennem en prøve, absorberes noget af lysenergien af ​​molekylerne. Transmission er det makroskopiske mål for et fænomen, der opstår på molekyl- eller atomniveau.

Lys er en elektromagnetisk bølge, den energi, den bærer, er i det elektriske og magnetiske felt af bølgen. Disse svingende felter interagerer med molekylerne i et stof.

Den energi, som bølgen bærer, afhænger af dens frekvens. Monokromatisk lys har en enkelt frekvens, mens hvidt lys har et interval eller spektrum af frekvenser.

Alle frekvenser af en elektromagnetisk bølge bevæger sig i et vakuum med den samme hastighed på 300.000 km / s. Hvis vi angiver lysets hastighed i vakuum, er forholdet mellem frekvens f og bølgelængde λ:

c = λ⋅f

Da c er en konstant, svarer hver frekvens til dens respektive bølgelængde.

For at måle et substans transmittering anvendes regionerne i det synlige elektromagnetiske spektrum (380 nm til 780 nm), det ultraviolette område (180 til 380 nm) og det infrarøde område (780 nm til 5600 nm).

Udbredelseshastigheden af ​​lys i et materialemedie afhænger af frekvensen og er mindre end c. Dette forklarer spredningen i et prisme, med hvilket de frekvenser, der udgør hvidt lys, kan adskilles.

Molekylær teori om lysabsorption

Disse overgange forstås bedst med et molekylært energediagram vist i figur 2:

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

I diagrammet repræsenterer de vandrette linjer forskellige molekylære energiniveauer. Linie E0 er grundlæggende eller lavere energiniveau. Niveauer E1 og E2 er ophidsede niveauer af højere energi. E0, E1, E2 niveauer svarer til molekylets elektroniske tilstande.

Delniveauerne 1, 2, 3, 4 inden for hvert elektronisk niveau svarer til de forskellige vibrationstilstande svarende til hvert elektronisk niveau. Hvert af disse niveauer har finere underafdelinger, der ikke vises at svare til de rotationstilstande, der er knyttet til hvert vibrationsniveau.

Diagrammet viser lodrette pile, der repræsenterer energien fra fotoner i det infrarøde, synlige og ultraviolette område. Som det kan ses, har infrarøde fotoner ikke nok energi til at fremme elektroniske overgange, mens synlig og ultraviolet stråling gør det.

Når de hændende fotoner af en monokromatisk stråle falder sammen i energi (eller frekvens) med energiforskellen mellem molekylære energitilstande, sker absorption af fotoner.

Faktorer, som transmissionen afhænger af

I henhold til hvad der blev sagt i det foregående afsnit, vil transmissionen derefter afhænge af flere faktorer, blandt hvilke vi kan navngive:

1- Den hyppighed, hvorpå prøven lyser op.

2- Type molekyler, der skal analyseres.

3- Koncentrationen af ​​opløsningen.

4- Længden af ​​stien rejst af lysstrålen.

De eksperimentelle data indikerer, at transmissionen T falder eksponentielt med koncentrationen C og med længden L af den optiske sti:

T = 10 ^-a⋅C⋅L

I udtrykket ovenfor er a en konstant, der afhænger af hyppigheden og stoftypen.

Træning løst

Øvelse 1

En standardprøve af et bestemt stof har en koncentration på 150 mikromol pr. Liter (μM). Når dens transmission måles med et lys på 525 nm, opnås en transmittans på 0,4.

En anden prøve af det samme stof, men med ukendt koncentration, har en transmission på 0,5, målt ved samme frekvens og med den samme optiske tykkelse.

Beregn koncentrationen af ​​den anden prøve.

Svar

Transmissionen T falder eksponentielt med koncentrationen C:

T = 10- ^B⋅L

Hvis logaritmen for den forrige lighed tages, forbliver den:

log T = -b⋅C

Opdeling af medlem efter medlem den forrige ligestilling, der blev anvendt på hver prøve og løsning for den ukendte koncentration, forbliver:

C2 = C1⋅ (log T2 / log T1)

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

Referencer

1. Atkins, P. 1999. Fysisk kemi. Omega-udgaver. 460-462.
2. Guiden. Transmission og absorbans. Gendannes fra: quimica.laguia2000.com
3. Miljøtoksikologi. Transmission, absorbans og Lamberts lov. Gendannes fra: repositorio.innovacionumh.es
4. Fysisk eventyr. Absorbans og transmission. Gendannes fra: rpfisica.blogspot.com
5. Spektofotometri. Gendannes fra: chem.libretexts.org
6. Miljøtoksikologi. Transmission, absorbans og Lamberts lov. Gendannes fra: repositorio.innovacionumh.es
7. Wikipedia. Transmittans. Gendannet fra: wikipedia.com
8. Wikipedia. Spektrofotometri. Gendannet fra: wikipedia.com