UV visible file 1

spektroskopi ultraviolet-tampak atau spektrofotometri ultraviolet-tampak (UV-Vis atau UV / Vis) mengacu pada spektroskopi penyerapan di wilayah spektrum ultraviolet-tampak. Ini berarti menggunakan cahaya dalam (UV dekat dan dekat-inframerah (NIR)) terlihat dan rentang yang berdekatan. Penyerapan di kisaran terlihat langsung mempengaruhi warna dianggap bahan kimia yang terlibat. Dalam wilayah spektrum elektromagnetik, molekul mengalami transisi elektronik. Teknik ini melengkapi spektroskopi fluoresensi, dalam yang berurusan fluoresensi dengan transisi dari keadaan tereksitasi ke keadaan dasar, sementara langkah-langkah penyerapan transisi dari negara tanah ke keadaan tereksitasi [1] UV /. Vis spektroskopi secara rutin digunakan dalam penentuan kuantitatif larutan ion logam transisi dan sangat terkonjugasi senyawa organik.

* Solusi ion logam transisi dapat diwarnai (yaitu, menyerap cahaya terlihat) karena d elektron dalam atom logam dapat tertarik dari satu negara elektronik yang lain. Warna larutan ion logam sangat dipengaruhi oleh keberadaan spesies lain, seperti anion tertentu atau ligan. Sebagai contoh, warna larutan encer sulfat tembaga yang sangat ringan biru; menambahkan amonia mengintensifkan warna dan perubahan panjang gelombang serapan maksimum (λmax). * Senyawa organik, terutama mereka dengan gelar tinggi konjugasi, juga menyerap cahaya di UV atau daerah terlihat dari spektrum elektromagnetik. Pelarut untuk penentuan ini sering air untuk senyawa larut dalam air, atau etanol untuk senyawa organik yang larut. (Pelarut organik mungkin memiliki serapan yang signifikan UV, tidak semua pelarut yang cocok untuk digunakan dalam spektroskopi UV Ethanol menyerap sangat lemah pada panjang gelombang paling..) Polaritas pelarut dan pH dapat mempengaruhi penyerapan spektrum senyawa organik. Tirosin, misalnya, peningkatan penyerapan dan kepunahan maxima koefisien molar ketika meningkat pH 6-13 atau ketika menurun polaritas pelarut. * Sedangkan biaya transfer kompleks juga menimbulkan warna, warna-warna yang seringkali terlalu kuat untuk digunakan untuk pengukuran kuantitatif.

Undang-undang menyatakan Beer-Lambert bahwa absorbansi larutan berbanding lurus dengan konsentrasi spesies menyerap dalam larutan dan panjang jalan. Jadi, untuk panjang lintasan tetap, UV / Vis spektroskopi dapat digunakan untuk menentukan konsentrasi penyerap dalam suatu larutan. Hal ini diperlukan untuk mengetahui seberapa cepat perubahan absorbansi dengan konsentrasi. Hal ini dapat diambil dari referensi (tabel koefisien kepunahan molar), atau lebih tepatnya, yang ditentukan dari kurva kalibrasi.

A UV / Vis spektrofotometer dapat digunakan sebagai detektor untuk HPLC. Kehadiran suatu analit memberikan respon diasumsikan sebanding dengan konsentrasi. Untuk hasil yang akurat, respon instrumen terhadap analit dalam yang tidak diketahui harus dibandingkan dengan respon terhadap standar; ini sangat mirip dengan penggunaan kurva kalibrasi. Respon (misalnya, tinggi puncak) untuk konsentrasi tertentu dikenal sebagai faktor respon.

Panjang gelombang puncak penyerapan dapat dikorelasikan dengan jenis obligasi dalam suatu molekul tertentu dan berharga dalam menentukan kelompok fungsional dalam sebuah molekul. Aturan Woodward-Fieser, misalnya, adalah seperangkat pengamatan empiris digunakan untuk memprediksi λmax, panjang gelombang UV paling kuat / penyerapan Vis, untuk senyawa organik terkonjugasi seperti Diena dan keton. Spektrum saja tidak, bagaimanapun, tes spesifik untuk setiap contoh yang diberikan. Sifat pelarut, pH larutan, temperatur, konsentrasi elektrolit yang tinggi, dan adanya campur zat dapat mempengaruhi penyerapan spektrum. variasi percobaan seperti lebar celah (bandwidth efektif) spektrofotometer juga akan mengubah spektrum. Untuk menerapkan UV / spektroskopi Vis untuk analisis, variabel-variabel ini harus dikontrol atau diperhitungkan dalam rangka untuk mengidentifikasi zat ini. [Sunting] hukum Beer-Lambert Artikel utama: hukum Beer-Lambert

Metode ini paling sering digunakan dengan cara kuantitatif untuk menentukan konsentrasi spesies yang menyerap dalam larutan, menggunakan hukum Beer-Lambert:

A = \ - \ log_ {10} (I/I_0) = \ epsilon \ cdots c \ L cdots,

dimana A adalah absorbansi diukur, I0 adalah intensitas cahaya insiden pada panjang gelombang tertentu, I adalah intensitas ditransmisikan, L pathlength melalui sampel, dan c konsentrasi spesies menyerap. Untuk setiap jenis dan panjang gelombang, ε adalah konstan dikenal sebagai absorptivitas koefisien molar atau kepunahan. Konstan ini adalah properti molekul mendasar dalam suatu unit tertentu pelarut, pada suhu tertentu dan tekanan, dan memiliki 1 cm / * M atau sering AU / M * cm.

Para ε serapan dan kepunahan kadang-kadang didefinisikan dalam kaitannya dengan logaritma natural bukan logaritma-10 base.

Hukum Beer-Lambert berguna untuk mencirikan banyak senyawa tetapi tidak berlaku sebagai hubungan universal untuk konsentrasi dan penyerapan semua zat. Hubungan Orde 2 polinomial antara serapan dan konsentrasi kadang-kadang ditemui untuk sangat besar, molekul kompleks seperti pewarna organik (Xylenol Oranye atau Merah Netral, misalnya). [Sunting] Pertimbangan praktis

Hukum Beer-Lambert telah asumsi implisit yang harus dipenuhi eksperimen untuk itu untuk berlaku. Misalnya, susunan kimiawi dan lingkungan fisik sampel dapat mengubah koefisien kepunahan. Kondisi kimia dan fisik dari uji sampel itu harus sesuai dengan pengukuran acuan bagi kesimpulan yang akan berlaku. [Sunting] bandwidth spektral

Sebuah spektrometer diberikan memiliki bandwidth spektral yang mencirikan bagaimana cahaya monokromatik. Jika bandwidth ini sebanding dengan lebar fitur penyerapan, maka kepunahan diukur koefisien akan diubah. Dalam pengukuran referensi yang paling, bandwidth instrumen tersebut

disimpan di bawah lebar garis spektrum. Ketika sebuah materi baru sedang diukur, mungkin perlu untuk menguji dan memastikan jika bandwidth cukup sempit. Mengurangi bandwidth spektral akan mengurangi energi dilewatkan ke detektor dan akan, oleh karena itu, memerlukan waktu lebih lama untuk mencapai pengukuran sinyal yang sama untuk rasio kebisingan. [Sunting] error Panjang gelombang

Dalam cairan, koefisien kepunahan biasanya perubahan perlahan-lahan dengan panjang gelombang. Sebuah puncak kurva absorbansi (panjang gelombang dimana absorbansi mencapai maksimum) adalah dimana tingkat perubahan absorbansi dengan panjang gelombang terkecil. Pengukuran biasanya dilakukan pada puncak untuk meminimalkan kesalahan yang dihasilkan oleh kesalahan dalam panjang gelombang dalam instrumen, yaitu kesalahan karena memiliki koefisien dari kepunahan yang berbeda diasumsikan. [Sunting] cahaya Stray Lihat juga: cahaya Stray

Faktor penting lainnya adalah kemurnian cahaya yang digunakan. Faktor yang paling penting yang mempengaruhi ini adalah tingkat cahaya nyasar monokromator yang [2]. Detektor yang digunakan adalah broadband, menanggapi semua cahaya yang mencapai itu. Jika jumlah yang signifikan dari cahaya melewati sampel mengandung panjang gelombang yang memiliki koefisien kepunahan jauh lebih rendah daripada yang nominal, alat akan melaporkan salah absorbansi rendah. Setiap instrumen akan mencapai titik di mana peningkatan konsentrasi sampel tidak akan mengakibatkan peningkatan absorbansi dilaporkan, karena detektor ini hanya menanggapi lampu liar. Dalam prakteknya konsentrasi sampel atau panjang jalur optik harus disesuaikan dengan tempat absorbansi tidak diketahui dalam rentang yang berlaku untuk instrumen. Kadang-kadang fungsi kalibrasi empiris dikembangkan, menggunakan konsentrasi diketahui sampel, untuk memungkinkan pengukuran ke wilayah di mana instrumen yang menjadi non-linear.

Sebagai panduan kasar, instrumen dengan monokromator tunggal biasanya akan memiliki tingkat cahaya nyasar sesuai dengan sekitar 3 AU, yang akan membuat pengukuran di atas sekitar 2 AU bermasalah. Sebuah instrumen yang lebih kompleks dengan monokromator ganda akan memiliki tingkat cahaya nyasar sesuai dengan sekitar 6 AU, yang karenanya akan memungkinkan mengukur kisaran absorbansi lebih luas. [Sunting] Penyerapan perataan

Pada konsentrasi cukup tinggi, pita penyerapan akan menjenuhkan dan menunjukkan penyerapan merata. Puncak absorpsi muncul untuk meratakan karena dekat dengan 100% cahaya yang sudah diserap. Konsentrasi di mana ini terjadi tergantung pada senyawa tertentu yang diukur. Satu tes yang dapat digunakan untuk menguji untuk efek ini adalah memvariasikan panjang lintasan pengukuran. Dalam hukum Beer-Lambert, panjang bervariasi konsentrasi dan jalur memiliki efek pengenceran setara solusi dengan faktor 10 memiliki efek yang sama seperti memperpendek panjang jalur dengan faktor 10. Jika sel-sel dari panjang jalan yang berbeda yang tersedia, pengujian jika hubungan ini berlaku adalah salah satu cara untuk menilai apakah mendatarkan penyerapan yang terjadi.

Solusi yang tidak homogen dapat menunjukkan penyimpangan dari hukum Beer-Lambert karena fenomena penyerapan merata. Hal ini dapat terjadi, misalnya, di mana menyerap zat terletak dalam partikel [3] penyimpangan akan paling terlihat dalam kondisi konsentrasi rendah dan absorbansi tinggi.. referensi ini menjelaskan cara untuk mengoreksi penyimpangan ini. [Sunting] spektrofotometer ultraviolet-tampak Lihat juga: Spektrofotometri

Instrumen yang digunakan dalam spektroskopi ultraviolet-visible disebut UV / Vis. Itu mengukur intensitas cahaya melewati sampel (I), dan membandingkannya dengan intensitas cahaya sebelum melewati sampel (Io). Rasio I / Io disebut transmitansi, dan biasanya dinyatakan sebagai persentase (% T). Absorbansi, A, didasarkan pada transmitansi ini:

A = - log (% T / 100%)

Bagian dasar dari spektrofotometer adalah sumber cahaya, pemegang untuk sampel, sebuah difraksi kisi atau monokromator untuk memisahkan panjang gelombang cahaya yang berbeda, dan detektor. Sumber radiasi sering merupakan filamen tungsten (300-2500 nm), lampu busur deuterium, yang terus-menerus selama daerah ultraviolet (190-400 nm) - atau lebih baru, light emitting diode (LED) dan lampu xenon [4 ] untuk panjang gelombang terlihat. Detektor biasanya sebuah photodiode atau CCD. Foto dioda digunakan dengan monochromators, yang menyaring cahaya sehingga cahaya hanya dari panjang gelombang tunggal mencapai detektor. Kisi Difraksi digunakan dengan CCD, yang mengumpulkan cahaya dari panjang gelombang yang berbeda pada piksel yang berbeda. Diagram dari balok-tunggal UV / Vis spektrofotometer.

spektrofotometer A dapat berupa sinar tunggal atau sinar ganda. Dalam instrumen berkas tunggal (seperti Spektrofotometri sinar 20), semua cahaya melewati sel sampel. Io harus diukur dengan membuang sampel. Ini adalah desain awal, tetapi masih umum digunakan baik dalam pengajaran dan laboratorium industri.

Dalam instrumen double-beam, cahaya dibagi menjadi dua berkas sebelum mencapai sampel. Satu balok digunakan sebagai acuan, balok lainnya melewati sampel. Intensitas berkas referensi diambil sebagai 100% Transmisi (atau 0 Absorbance), dan pengukuran yang ditampilkan adalah rasio dari dua intensitas balok. Beberapa instrumen double-beam memiliki dua detektor (photodiode), dan sampel dan balok referensi diukur pada waktu yang sama. Dalam instrumen lain, kedua balok melewati balok helikopter, yang menghambat satu berkas pada suatu waktu. Detektor bergantian antara mengukur balok sampel dan balok acuan dalam sinkronisme dengan helikopter. Mungkin juga ada satu atau lebih interval gelap dalam siklus helikopter. Dalam hal ini diukur intensitas sinar dapat dikoreksi dengan mengurangi intensitas diukur dalam interval gelap sebelum rasio diambil.

Sampel untuk UV / Vis yang paling sering cairan, meskipun serapan gas dan bahkan padatan juga dapat diukur. Sampel biasanya ditempatkan dalam sel transparan, yang dikenal sebagai sebuah mangkuk yg

dihiasi dgn ukiran. Cuvettes biasanya berbentuk persegi panjang, biasanya dengan lebar internal 1 cm. (Lebar ini menjadi jalan panjang, L, dalam hukum Beer-Lambert.) Uji tabung juga dapat digunakan sebagai cuvettes dalam beberapa instrumen. Jenis wadah sampel yang digunakan harus memungkinkan radiasi melewati daerah spektral yang diminati. Yang paling banyak cuvettes berlaku terbuat dari silika berkualitas tinggi leburan kuarsa atau kaca karena ini adalah transparan sepanjang UV, tampak dan dekat daerah inframerah. Kaca dan cuvettes plastik juga umum, meskipun kaca dan plastik yang paling menyerap UV, yang membatasi kegunaan mereka untuk panjang gelombang terlihat. [5]

Sebuah spektrum lengkap penyerapan di semua panjang gelombang kepentingan sering dapat diproduksi langsung oleh spektrofotometer lebih canggih. Dalam instrumen sederhana penyerapan ditentukan satu panjang gelombang pada suatu waktu dan kemudian dikompilasi ke dalam sebuah spektrum oleh operator. Sebuah spektrum standar dibentuk dengan menghapus ketergantungan konsentrasi dan menentukan kepunahan koefisien (ε) sebagai fungsi dari panjang gelombang. [Sunting] Lihat pula

file 2

Terlihat dan Spektroskopi Ultraviolet

1. Latar belakang

Sebuah perbedaan yang jelas antara senyawa tertentu adalah warna mereka. Dengan demikian, kuinon berwarna kuning; klorofil adalah hijau; derivatif 2,4-dinitrophenylhydrazone dari aldehida dan keton berkisar dalam warna dari kuning terang merah tua, tergantung pada konjugasi ikatan ganda, dan aspirin tidak berwarna. Dalam hal ini mata manusia adalah berfungsi sebagai menganalisis spektrometer cahaya tercermin dari permukaan padat atau melewati cairan. Meskipun kita melihat sinar matahari (atau cahaya putih) sebagai seragam atau homogen dalam warna, itu sebenarnya terdiri dari berbagai panjang gelombang radiasi dalam ultraviolet (UV), yang kelihatan dan inframerah (IR) bagian dari spektrum. Seperti yang ditunjukkan di sebelah kanan, warna komponen bagian terlihat dapat dipisahkan dengan melewatkan sinar matahari melalui prisma, yang bertindak untuk membengkokkan cahaya di berbeda derajat menurut panjang gelombang. radiasi elektromagnetik seperti cahaya tampak biasanya diperlakukan sebagai fenomena gelombang, dicirikan oleh panjang gelombang atau frekuensi. Panjang gelombang didefinisikan di sebelah kiri bawah, sebagai jarak antara puncak yang berdekatan (atau lembah), dan dapat ditunjuk dalam meter, sentimeter atau nanometer (10-9 meter). Frekuensi adalah jumlah siklus gelombang yang berjalan melewati suatu titik tetap per unit waktu, dan biasanya diberikan dalam siklus per detik, atau hertz (Hz). Terlihat panjang gelombang mencakup rentang dari sekitar 400 sampai 800 nm. Terlihat panjang gelombang terpanjang adalah merah dan terpendek ungu. warna umum lainnya spektrum, dalam rangka panjang gelombang penurunan, mungkin diingat oleh mnemonic: ROY G BIV. Panjang gelombang dari apa yang kita lihat sebagai warna tertentu di bagian

terlihat spektrum ditampilkan dan tercantum di bawah ini. Dalam diagram horizontal, seperti yang ada di kiri bawah, panjang gelombang akan meningkat pada bergerak dari kiri ke kanan.

* Violet: 400-420 nm * Indigo: 420 - 440 nm * Blue: 440-490 nm * Hijau: 490-570 nm * Kuning: 570-585 nm * Orange: 585-620 nm * Merah: 620-780 nm

Ketika cahaya putih melewati atau tercermin dari zat berwarna, sebagian karakteristik dari campuran panjang gelombang diserap. Lampu yang tersisa kemudian akan menganggap warna komplementer terhadap panjang gelombang (s) diserap. Hubungan ini ditunjukkan oleh roda warna yang ditunjukkan di sebelah kanan. Di sini, warna komplementer secara diametris berlawanan satu sama lain. Dengan demikian, penyerapan 420-430 nm membuat lampu kuning substansi, dan penyerapan cahaya 500-520 nm membuatnya merah. Hijau adalah unik yang dapat diciptakan oleh absoption dekat dengan 400 nm serta penyerapan dekat 800 nm. Awal manusia dihargai berwarna pigmen, dan menggunakannya untuk tujuan dekoratif. Banyak dari mereka mineral anorganik, tetapi beberapa pewarna organik penting juga diketahui. Ini termasuk pigmen merah, asam kermesic, pewarna nila, biru, dan pigmen kunyit kuning, crocetin. Sebuah dibromo nila-langka derivatif, punicin, digunakan untuk mewarnai jubah dari kerajaan dan kaya. The karoten jeruk dalam hidrokarbon tersebar luas pada tanaman, tetapi tidak cukup stabil untuk digunakan sebagai pigmen permanen, selain untuk pewarna makanan. Sebuah fitur umum dari semua senyawa berwarna, yang ditampilkan di bawah ini, adalah suatu sistem elektron terkonjugasi-pi luas.

2. Spektrum elektromagnetik

Spektrum terlihat tetapi merupakan bagian kecil dari spektrum radiasi total. Sebagian besar radiasi yang mengelilingi kita tidak bisa dilihat, tetapi dapat dideteksi oleh instrumen penginderaan khusus. Hal ini berkisar spektrum elektromagnetik dari panjang gelombang sangat pendek (termasuk gamma dan x-ray) untuk panjang gelombang sangat panjang (termasuk gelombang mikro dan gelombang siaran radio). Menampilkan tabel berikut banyak daerah penting dari spektrum ini, dan menunjukkan hubungan terbalik antara panjang gelombang dan frekuensi (ditunjukkan dalam persamaan atas bawah grafik).

Energi yang terkait dengan segmen tertentu spektrum sebanding dengan frekuensinya. Persamaan bawah menggambarkan hubungan ini, yang menyediakan energi yang dibawa oleh sebuah foton dari radiasi panjang gelombang tertentu.

Untuk mendapatkan frekuensi tertentu, nilai-nilai panjang gelombang dan energi menggunakan kalkulator ini.

3. UV-Visible Absorption Spectra

Untuk memahami mengapa beberapa senyawa yang berwarna dan yang lain tidak, dan menentukan hubungan konjugasi terhadap warna, kita harus membuat pengukuran akurat dari penyerapan cahaya pada panjang gelombang yang berbeda di dalam dan di dekat bagian yang terlihat dari spektrum. spektrometer optik Komersial memungkinkan percobaan tersebut akan dilakukan dengan mudah, dan biasanya survei baik ultraviolet dekat dan bagian terlihat dari spektrum.

Untuk deskripsi suatu spektrometer UV-Visible Klik Disini.

Daerah tampak dari spektrum energi foton terdiri dari 36-72 kkal / mol, wilayah dan ultraviolet dekat, ke 200 nm, memperluas rentang energi 143 kkal / mol. radiasi ultraviolet memiliki panjang gelombang kurang dari 200 nm adalah sulit untuk ditangani, dan jarang digunakan sebagai alat rutin untuk analisis struktural.

Energi yang disebutkan di atas adalah cukup untuk mempromosikan atau membangkitkan sebuah elektron orbital molekul ke energi yang lebih tinggi. Akibatnya, spektroskopi penyerapan dilakukan di wilayah ini kadang-kadang disebut "spektroskopi elektronik". Sebuah diagram yang menunjukkan berbagai jenis eksitasi elektronik yang mungkin terjadi pada molekul organik ditampilkan di sebelah kiri. Dari enam transisi diuraikan, hanya dua yang energi terendah (paling kiri, berwarna biru) yang dicapai oleh energi tersedia dalam spektrum 200-800 nm. Sebagai aturan, penuh semangat disukai promosi akan elektron dari orbital molekul terisi yang tertinggi (HOMO) ke orbital molekul terendah kosong (LUMO), dan spesies yang dihasilkan disebut keadaan tereksitasi. Untuk review orbital molekul klik di sini. Ketika molekul sampel yang terkena cahaya memiliki energi yang cocok dengan transisi elektronik mungkin dalam molekul, beberapa energi cahaya akan diserap dengan elektron dipromosikan ke orbital energi yang lebih tinggi. Spektrometer optik Sebuah catatan panjang gelombang di mana penyerapan terjadi, bersama-sama dengan tingkat penyerapan pada panjang gelombang masing-masing. Spektrum yang dihasilkan disajikan sebagai grafik absorbansi (A) versus panjang gelombang, seperti dalam spektrum isoprena ditunjukkan di bawah ini. Karena isoprena tidak berwarna, tidak menyerap di bagian terlihat spektrum dan daerah ini tidak ditampilkan pada grafik. Biasanya absorbansi berkisar dari 0 (tidak ada penyerapan) untuk 2 (penyerapan 99%), dan didefinisikan secara tepat dalam konteks dengan operasi spektrometer.

Karena absorbansi sampel akan sebanding dengan jumlah menyerap molekul dalam berkas cahaya spektrometer (misalnya konsentrasi molar mereka dalam tabung sampel), perlu untuk memperbaiki nilai absorbansi untuk ini dan faktor-faktor operasional lainnya jika spektrum yang berbeda senyawa yang harus diperbandingkan dengan cara yang berarti. Nilai penyerapan dikoreksi disebut "absorptivitas

molar", dan terutama berguna ketika membandingkan spektrum senyawa yang berbeda dan menentukan kekuatan relatif dari fungsi menyerap cahaya (chromophores). Absorptivitas molar (ε) didefinisikan sebagai:

Molar absorptivitas, ε = A l c /

(Di mana A absorbansi =, c = konsentrasi sampel dalam mol / liter & l = panjang lintasan cahaya melalui sampel dalam cm.)

Jika spektrum isoprena di sebelah kanan diperoleh dari larutan heksana encer (c = 4 * 10-5 mol per liter) dalam mangkuk yg dihiasi dgn ukiran sampel 1 cm, perhitungan sederhana dengan menggunakan rumus di atas menunjukkan absorptivitas molar 20.000 pada penyerapan maksimum panjang gelombang. Memang skala seluruh absorbansi vertikal dapat diubah ke skala absorptivitas molar sekali informasi tentang sampel ada di tangan. Mengklik pada spektrum akan menampilkan perubahan dalam unit.

Kromofor

Contoh

Perangsangan

λmax, nm

ε

Pelarut C = C etena

π __> π * 171 15.000 heksana C ≡ C 1-Hexyne

π __> π * 180 10.000 heksana C = O Etanal

n __> π * π __> π * 290 180 15 10.000 heksana heksana N = O Nitromethane

n __> π * π __> π * 275 200 17 5.000 etanol etanol C-X X = Br X = I Metil bromida Metil iodida

n __> σ * n __> σ * 205 255 200 360 heksana heksana

Dari grafik di atas, harus jelas bahwa gugus molekul hanya mungkin untuk menyerap cahaya pada daerah 200-800 nm adalah pi-elektron fungsi dan atom hetero memiliki pasangan non-ikatan valensi-kulit elektron. Seperti kelompok menyerap cahaya yang disebut sebagai chromophores. Sebuah daftar dari beberapa chromophores sederhana dan karakteristik penyerapan cahaya mereka disediakan di sebelah kiri atas. Oksigen non-ikatan elektron dalam alkohol dan eter tidak menimbulkan penyerapan di atas 160 nm. Akibatnya, murni alkohol dan ether pelarut dapat digunakan untuk studi spektroskopi. Kehadiran chromophores dalam suatu molekul terbaik didokumentasikan dengan spektroskopi UV-Visible, tapi kegagalan instrumen yang paling untuk menyediakan data penyerapan untuk panjang gelombang dibawah 200 nm membuat deteksi chromophores terisolasi bermasalah. Untungnya, konjugasi umumnya bergerak maxima penyerapan panjang gelombang lebih lama, seperti dalam kasus isoprena, sehingga konjugasi menjadi fitur struktural utama diidentifikasi dengan teknik ini. absorptivities molar mungkin sangat besar untuk menyerap kuat chromophores (> 10.000) dan sangat kecil jika penyerapan lemah (10 sampai 100). besarnya ini ofε mencerminkan baik ukuran kromofor dan probabilitas bahwa panjang gelombang cahaya yang diberikan akan diserap ketika menyerang kromofor tersebut.

Untuk diskusi lebih lanjut tentang topik ini Klik Disini.

4. Pentingnya Konjugasi

Perbandingan spektrum penyerapan 1-pentene, λmax = 178 nm, dengan yang isoprena (di atas) dengan jelas menunjukkan pentingnya konjugasi kromofor. Bukti lebih lanjut dari efek ini ditampilkan di bawah. Spektrum di sebelah kiri menggambarkan bahwa konjugasi dari obligasi dua dan tiga juga menggeser penyerapan panjang gelombang maksimum lagi. Dari spektrum poliena ditampilkan dalam diagram pusat, jelas bahwa setiap ikatan rangkap tambahan pada sistem pi-elektron terkonjugasi menggeser penyerapan maksimum sekitar 30 nm pada arah yang sama. Juga, absorptivitas molar (ε) kira-kira ganda dengan setiap ikatan rangkap terkonjugasi baru. Spectroscopists menggunakan istilah yang didefinisikan dalam tabel di sebelah kanan saat menjelaskan perubahan dalam penyerapan. Dengan demikian, memperluas konjugasi umumnya menghasilkan pergeseran bathochromic dan hyperchromic dalam penyerapan. Munculnya beberapa puncak penyerapan atau bahu untuk kromofor diberikan adalah umum untuk sistem yang sangat konjugasi, dan sering pelarut bergantung. Hal ini mencerminkan struktur halus tidak hanya konformasi yang berbeda sistem seperti mungkin menganggap, tetapi juga transisi elektronik antara tingkat getaran energi yang berbeda yang mungkin untuk setiap keadaan elektronik. struktur halus getaran semacam ini yang paling diucapkan dalam spektrum fase uap, dan semakin diperluas dan dikaburkan dalam larutan sebagai pelarut berubah dari heksana terhadap metanol.

Terminologi untuk Menggeser Penyerapan

Sifat Shift

Jangka Deskriptif Untuk Lebih Lama Panjang gelombang Bathochromic Untuk lebih pendek Hypsochromic Panjang gelombang Untuk Absorbance Greater Hyperchromic Untuk Menurunkan Absorbance hipokrom

Untuk memahami mengapa konjugasi harus menyebabkan pergeseran bathochromic dalam penyerapan maxima chromophores, kita perlu melihat pada tingkat energi relatif dari orbital pi-. Ketika dua ikatan rangkap yang terkonjugasi, empat orbital p-atom berkombinasi untuk menghasilkan empat orbital pi-molekul (dua adalah ikatan dan dua adalah antibonding). Hal ini dijelaskan sebelumnya pada bagian mengenai kimia diena. Dalam cara yang sama, tiga ikatan ganda dari triene konjugasi membuat enam orbital pi-molekul, ikatan setengah dan setengah antibonding. The π menguntungkan penuh semangat paling __> π * eksitasi terjadi dari ikatan energi tertinggi pi-orbital (HOMO) ke energi terendah antibonding pi-orbital (LUMO).

Diagram berikut menggambarkan ini eksitasi untuk ikatan rangkap terisolasi (hanya dua pi-orbital) dan, pada mengklik diagram, untuk diena terkonjugasi dan triene. Dalam setiap kasus HOMO yang berwarna biru dan LUMO berwarna magenta. Peningkatan konjugasi membawa HOMO dan orbital LUMO lebih dekat bersama. Energi (ΔE) diperlukan untuk efek promosi elektron Oleh karena itu kurang, dan panjang gelombang yang menyediakan energi ini meningkat Sejalan (ingat λ = c • h / ΔE).

Contoh π __> π * Eksitasi Klik pada Diagram untuk Advance

Banyak jenis sistem pi-elektron terkonjugasi bertindak sebagai chromophores dan menyerap cahaya di daerah 200-800 nm. Ini termasuk tak jenuh dan keton aldehida dan senyawa aromatis. Beberapa contoh ditampilkan di bawah. Spektrum dari keton tidak jenuh (di sebelah kiri) menggambarkan keuntungan dari tampilan logaritmik dari absorptivitas molar. The π __> π * penyerapan terletak di 242 nm sangat kuat, dengan ε = 18.000. Lemah n __> π * penyerapan dekat 300 nm memiliki = ε 100.

Benzene pameran sangat penyerapan cahaya kuat dekat 180 nm (ε> 65.000), serapan lemah pada 200 nm (ε = 8.000) dan grup band jauh lebih lemah pada 254 nm (ε = 240). Hanya kelompok terakhir serapan benar-benar ditampilkan karena karakteristik 200 nm cut-off paling spektrofotometer. Konjugasi ditambahkan dalam naftalena, antrasena dan menyebabkan tetracene pergeseran bathochromic dari pita ini penyerapan, seperti ditampilkan dalam grafik di kiri bawah. Semua serapan tidak bergeser dengan jumlah yang sama, jadi untuk antrasena (kotak berbayang hijau) dan tetracene (kotak berbayang biru) penyerapan lemah dikaburkan oleh band-band kuat yang telah mengalami pergeseran merah yang lebih besar. Seperti bisa diduga dari, naftalena spektra dan antrasen tidak berwarna, tetapi tetracene adalah jeruk.

Spektrum dari diena bisiklik (di atas kanan) menunjukkan beberapa struktur halus getaran, tetapi secara umum mirip dalam penampilan dengan yang isoprena, ditampilkan di atas. Dekat pemeriksaan mengungkapkan bahwa penyerapan maksimum diena lebih tinggi diganti telah pindah ke gelombang yang lebih panjang sekitar 15 nm. "Efek substituen" adalah umum untuk Diena dan trienes, dan bahkan lebih parah untuk chromophores enone.

Satu set aturan empiris untuk memprediksi λmax dari chromophores tersebut telah dikembangkan. Aturan-aturan ini dapat dilihat dengan Mengklik Disini.

Kembali ke Daftar Isi

File 3

UV-DILIHAT PENYERAPAN SPECTRA

Halaman ini menjelaskan apa yang terjadi ketika senyawa organik menyerap sinar UV atau tampak, dan mengapa panjang gelombang cahaya yang diserap bervariasi dari senyawa ke senyawa.

Penting: Jika Anda datang langsung ke halaman ini dari sebuah mesin pencari, Anda harus menyadari bahwa hal berikut pada dari halaman pendahuluan menjelaskan beberapa ikatan penting untuk spektrometri UV-terlihat. Anda perlu membaca ini sebelum Anda lanjutkan dengan halaman ini.

Apa yang terjadi ketika cahaya diserap oleh molekul?

Promosi elektron

Ketika kita berbicara tentang berbagai macam orbital hadir dalam senyawa organik pada halaman pendahuluan (lihat di atas), Anda akan telah menemukan ini diagram yang menunjukkan energi relatif mereka:

Ingat bahwa diagram tersebut tidak dimaksudkan untuk skala - hanya menunjukkan menempatkan relatif dari orbital yang berbeda.

Ketika cahaya melewati senyawa, energi dari cahaya digunakan untuk mempromosikan sebuah elektron dari ikatan atau orbital non-ikatan ke salah satu orbital anti-ikatan kosong.

Penting: Jika anda tidak tahu persis apa yang saya maksud dengan ikatan, non-ikatan dan orbital anti-ikatan, atau tidak ingat diagram, kembali dan membaca halaman pengantar lagi.

Mungkin elektron melompat bahwa cahaya dapat menyebabkan adalah:

Dalam setiap kasus mungkin, sebuah elektron gembira dari orbital penuh ke orbital anti-ikatan kosong. Setiap melompat mengambil energi dari cahaya, dan sebuah lompatan besar jelas membutuhkan energi yang lebih dari satu kecil.

Setiap panjang gelombang cahaya memiliki energi khusus yang terkait dengannya. Jika jumlah tertentu energi tepat untuk membuat salah satu melompat energi, maka panjang gelombang akan diserap - energinya akan digunakan dalam mempromosikan sebuah elektron.

Kita perlu memahami apa hubungan antara celah energi dan panjang gelombang diserap. Apakah, misalnya, gap energi yang lebih besar berarti bahwa cahaya dari panjang gelombang yang lebih rendah

akan diserap - atau apa?

Lebih mudah untuk memulai dengan hubungan antara frekuensi cahaya yang diserap dan energinya:

Anda dapat melihat bahwa jika Anda ingin lompat energi tinggi, Anda akan harus menyerap cahaya frekuensi yang lebih tinggi. Semakin besar frekuensi, semakin besar energi.

Itu mudah - tetapi sayangnya spektra serapan UV-tampak selalu diberikan menggunakan panjang gelombang cahaya daripada frekuensi. Itu berarti bahwa Anda perlu untuk mengetahui hubungan antara panjang gelombang dan frekuensi.

Anda dapat melihat dari hal ini bahwa semakin tinggi frekuensi, semakin rendah panjang gelombang tersebut.

Jadi. . . Jika Anda memiliki lompatan energi yang lebih besar, Anda akan menyerap sinar dengan frekuensi yang lebih tinggi - yang sama dengan mengatakan bahwa Anda akan menyerap cahaya dengan panjang gelombang yang lebih rendah.

Penting ringkasan

Semakin besar melompat energi, semakin rendah panjang gelombang dari cahaya yang diserap.

Catatan: Hal ini jelas lebih baik jika Anda dapat bekerja hal ini jika anda lupa, tetapi Anda mungkin merasa bahwa itu adalah jauh lebih mudah hanya untuk mempelajari pernyataan terakhir. Namun Anda melakukannya, Anda harus yakin tentang hubungan ini.

Jika Anda membutuhkan bantuan lebih lanjut dengan memilah hubungan ini, Anda akan menemukan mereka dibahas lebih lambat pada halaman dalam bagian ini tentang radiasi elektromagnetik.

Jika Anda memilih untuk mengikuti link ini, gunakan tombol BACK pada browser anda untuk kembali ke halaman ini.

Beberapa melompat lebih penting daripada orang lain untuk spektrometri penyerapan

Suatu spektrometer serapan bekerja berkisar dari sekitar 200 nm (dalam ultra violet dekat) sampai sekitar 800 nm (dalam sangat dekat infra-merah). Hanya jumlah terbatas melompat kemungkinan elektron menyerap cahaya di wilayah itu.

Catatan: Jika Anda tertarik, ada gambaran tentang bagaimana spektrometer sinar ganda penyerapan bekerja pada halaman lain dalam bagian ini.

Hal ini tidak perlu mengetahui tentang hal ini dalam rangka memahami seluruh halaman ini.

Lihat kembali melompat mungkin. Kali ini, melompat penting ditampilkan dalam warna hitam, dan yang kurang penting dalam abu-abu. Panah putus-putus abu-abu menunjukkan lompatan yang menyerap sinar di luar daerah spektrum kita bekerja masuk

Ingat bahwa lompatan besar membutuhkan lebih banyak tenaga dan menyerap cahaya dengan panjang gelombang pendek. Melompat ditunjukkan dengan tanda panah abu-abu titik-titik menyerap sinar UV panjang gelombang kurang dari 200 nm.

Melompat penting adalah:

*

dari orbital pi ikatan ke orbital pi anti-ikatan; *

dari orbital non-ikatan ke orbital pi anti-ikatan; *

dari orbital non-ikatan ke orbital sigma anti-ikatan.

Itu berarti bahwa untuk menyerap cahaya di wilayah 200-800 nm (yang merupakan tempat spektra diukur), molekul harus mengandung ikatan pi salah satu atau atom dengan orbital non-ikatan. Ingat bahwa orbital non-ikatan adalah pasangan bebas pada, katakanlah, oksigen, nitrogen, atau halogen.

Kelompok molekul yang menyerap cahaya dikenal sebagai chromophores.

Catatan: Sebuah situs universitas Kanada menjelaskan "kromofor" sebagai "salah satu kata-kata yang berguna, tetapi ceroboh yang maknanya agak tergantung pada konteks."

Ketika Anda akan menemukan lama, sistem yang sangat terdelokalisasi dalam suatu molekul sering bertanggung jawab untuk menyerap cahaya di wilayah terlihat dan membuat senyawa terlihat berwarna. delokalisasi mungkin melibatkan beberapa jenis grup - cincin benzen, ikatan karbon-karbon ganda, ikatan karbon-oksigen ganda, pasangan mandiri pada nitrogen atau oksigen - dan seterusnya.

Beberapa orang berbicara seolah-olah seluruh sistem terdelokalisasi adalah kromofor, yang lain cenderung berpikir hal kontribusi setiap bagian dari sistem.

Menurut saya lebih logis untuk berpikir dalam keseluruhan sistem karena melompat elektron dalam

sistem secara keseluruhan yang menyebabkan penyerapan. Jika pemeriksa Anda mengambil pandangan yang berbeda, namun, jelas Anda harus pergi dengan apa yang mereka inginkan. Satu-satunya cara Anda akan menemukan bahwa adalah dengan melihat kertas ujian terakhir dan skema tanda. Jika Anda seorang Inggris Level (atau setara) siswa ikuti link ini ke halaman silabus untuk mencari tahu bagaimana untuk mendapatkan ini jika Anda belum sudah punya mereka.

Apa spektrum penyerapan seperti

Diagram di bawah menunjukkan spektrum serapan UV-tampak sederhana untuk buta-1 ,3-diena - molekul kami akan berbicara lebih banyak tentang nanti. Absorbansi (pada sumbu vertikal) adalah ukuran dari jumlah cahaya yang diserap. Semakin tinggi nilainya, semakin dari panjang gelombang tertentu diserap.

Anda akan melihat bahwa puncak serapan pada nilai 217 nm. Hal ini di ultra-violet dan sebagainya tidak akan ada tanda yang terlihat dari cahaya yang diserap - buta-1 ,3-diena tidak berwarna. Anda membaca simbol pada grafik sebagai "lambda-max".

Pada buta-1 ,3-diena, CH2 = CH-CH = CH2, tidak ada elektron non-ikatan. Itu berarti bahwa elektron hanya melompat mengambil tempat (dalam rentang yang spektrometer dapat mengukur) adalah dari ikatan pi ke orbital pi anti-ikatan.

Catatan: Spektrum yang ditampilkan adalah hanya sebuah grafik sederhana sketsa - tidak berpura-pura akurasi besar!

Jika Anda benar-benar lebar-terjaga Anda mungkin bertanya-tanya mengapa grafik terlihat seperti itu tidak dengan puncak absorpsi luas daripada garis tunggal pada 217 nm. Sebuah melompat dari orbital pi ikatan ke orbital pi anti-ikatan harus memiliki energi yang tetap dan karenanya menyerap panjang gelombang tetap. Senyawa ini sebenarnya menyerap lebih dari berbagai macam panjang gelombang menyarankan berbagai macam jenis melompat energi.

Masalah ini timbul karena rotasi dan getaran dalam molekul secara terus menerus mengubah energi dari orbital - dan, tentu saja, berarti bahwa kesenjangan antara mereka yang terus berubah juga. Hasilnya adalah bahwa penyerapan berlangsung pada rentang panjang gelombang daripada di salah satu satu tetap.

Anda tidak perlu khawatir tentang hal ini pada tingkat ini.

Seorang dua kromofor memproduksi puncak

Sebuah kromofor seperti oksigen-karbon ikatan rangkap di Etanal, misalnya, jelas memiliki elektron pi sebagai bagian dari ikatan rangkap, tetapi juga memiliki pasangan elektron mandiri pada atom oksigen.

Itu berarti bahwa kedua serapan penting dari diagram energi terakhir yang mungkin.

Catatan: Jika Anda tidak terlalu yakin tentang ikatan dalam oksigen-karbon ikatan rangkap, itu akan bernilai mengikuti link ini sebelum Anda melanjutkan.

Gunakan tombol BACK pada browser anda untuk kembali ke halaman ini bila Anda siap.

Anda bisa mendapatkan elektron gembira dari pi ikatan ke orbital pi anti-ikatan, atau Anda bisa mendapatkan satu senang dari pasangan elektron bebas oksigen (orbital non-ikatan) ke orbital pi anti-ikatan.

Catatan: Sebelum Anda membaca, bekerja di luar mana yang akan menyerap sinar dengan panjang gelombang. Cobalah! Jika Anda dapat bekerja ini keluar untuk diri sendiri, Anda memiliki retak salah satu hal yang paling sulit tentang topik ini.

Orbital non-ikatan memiliki energi yang lebih tinggi daripada orbital pi ikatan. Itu berarti bahwa melompat dari pasangan elektron bebas oksigen ke orbital pi anti-ikatan memerlukan energi yang lebih sedikit. Itu berarti menyerap cahaya frekuensi yang lebih rendah dan karena panjang gelombang yang lebih tinggi.

Etanal sehingga dapat menyerap cahaya dari dua panjang gelombang yang berbeda:

*

ikatan pi untuk puncak penyerapan pi anti-ikatan pada 180 nm; *

ikatan-non puncak penyerapan pi anti-ikatan pada 290 nm.

Kedua serapan berada di ultra-violet, tetapi sebagian besar spektrometer tidak akan mengambil salah satu di 180 nm karena mereka bekerja dalam rentang 200-800 nm.

Pentingnya konjugasi dan delokalisasi dalam apa panjang gelombang diserap

Perhatikan tiga molekul:

Etena berisi ikatan terisolasi sederhana karbon-karbon ganda, namun dua lainnya memiliki ikatan rangkap terkonjugasi. Dalam kasus ini, ada delokalisasi dari orbital pi ikatan di seluruh molekul.

Penting: Jika anda tidak tahu mengerti tentang konjugasi, kembali dan membaca bahwa bagian dari halaman pengantar lagi.

Sekarang lihat pada panjang gelombang cahaya yang masing-masing molekul menyerap.molekul panjang gelombang serapan maksimum (nm)etena 171buta-1 ,3-diena 217heksa-1 ,3,5-triene 258

Semua molekul memberikan spektra serapan UV-tampak yang sama - satu-satunya perbedaan adalah bahwa yang serapan pindah ke panjang gelombang lagi dan lagi sebagai jumlah delokalisasi dalam molekul meningkat.

Mengapa demikian?

Anda benar-benar dapat bekerja keluar apa yang harus terjadi.

*

Penyerapan maksimum adalah pindah ke panjang gelombang lagi sebagai jumlah meningkat delokalisasi. *

Karena itu serapan maksimum adalah pindah ke frekuensi yang lebih pendek sebagai jumlah meningkat delokalisasi. *

Oleh karena penyerapan kebutuhan energi kurang karena jumlah meningkat delokalisasi. *

Oleh karena itu harus ada kurang energi gap antara ikatan dan orbital anti-ikatan sebagai jumlah meningkat delokalisasi.

. . . dan itulah apa yang terjadi.

Bandingkan etena dengan buta-1 ,3-diena. Dalam etena, ada satu orbital pi ikatan dan satu orbital pi anti-ikatan. Pada buta-1 ,3-diena, ada dua orbital ikatan pi dan dua pi anti-ikatan orbital. Ini semua dibahas secara rinci pada halaman pengantar bahwa Anda harus telah membaca.

Orbital molekul tertinggi diduduki sering disebut sebagai HOMO - pada kasus ini, ini adalah orbital pi

ikatan. Orbital molekul terendah kosong (LUMO) adalah pi anti-ikatan orbital.

Perhatikan bahwa kesenjangan antara telah jatuh. Dibutuhkan sedikit energi untuk membangkitkan sebuah elektron dalam kasus-buta 1 ,3-diena dibandingkan dengan etena.

Dalam kasus heksa-1 ,3,5-triene, itu masih kurang.

Catatan: Dalam hal ini, Anda akan harus bekerja tahu sendiri mengapa ada 3 ikatan dan 3 orbital pi anti-ikatan dalam triene-1 ,3,5-hexa. Jika Anda tertarik, Anda dapat bekerja itu keluar dengan cara yang sama bahwa saya telah digunakan untuk buta-1 ,3-diena pada halaman pengantar. Tidaklah penting bahwa Anda melakukan hal ini - yang penting adalah bahwa Anda dapat melihat pola - yang delokalisasi lebih, semakin lama panjang gelombang diserap.

Jika Anda memilih untuk mengikuti link ini, gunakan tombol BACK pada browser Anda untuk datang ke sini lagi nanti.

Jika Anda memperpanjang ini untuk senyawa dengan delokalisasi benar-benar besar, panjang gelombang diserap akhirnya akan cukup tinggi berada di daerah tampak spektrum, dan senyawa tersebut kemudian akan dilihat sebagai berwarna. Sebuah contoh yang baik dari hal ini adalah tanaman jeruk pigmen, beta-karoten - hadir dalam wortel, misalnya.

Mengapa jeruk beta-karoten?

Beta-karoten memiliki semacam delokalisasi bahwa kami baru saja melihat, tetapi pada skala yang jauh lebih besar dengan 11 ikatan ganda karbon-karbon terkonjugasi bersama-sama. Diagram menunjukkan struktur beta-karoten dengan ikatan rangkap dan tunggal bergantian ditampilkan dalam warna merah.

The delokalisasi lebih ada, semakin kecil kesenjangan antara orbital pi ikatan energi tertinggi dan energi terendah orbital pi anti-ikatan. Untuk mempromosikan elektron karenanya membutuhkan energi yang lebih sedikit dalam beta-karoten daripada dalam kasus kami telah melihat sejauh ini - karena kesenjangan antara tingkat kurang.

Ingat bahwa lebih sedikit energi frekuensi yang lebih rendah berarti cahaya akan diserap - dan itu setara dengan gelombang yang lebih panjang.

Beta-karoten menyerap seluruh wilayah ultra-violet ke ungu - tetapi khususnya kuat di daerah tampak antara sekitar 400 dan 500 nm dengan puncak sekitar 470 nm.

Jika Anda telah membaca halaman dalam bagian ini tentang radiasi elektromagnetik, Anda mungkin ingat bahwa panjang gelombang berhubungan dengan berbagai warna kira-kira:

warna wilayah panjang gelombang (nm)violet 380-435biru 435-500sian 500-520hijau 520-565kuning 565-590jeruk 590-625merah 625-740

Jadi jika penyerapan yang terkuat di violet untuk wilayah cyan, warna apa yang akan Anda benar-benar melihat? Hal ini menggoda untuk berpikir bahwa Anda dapat bekerja keluar dari warna-warna yang tersisa - dan dalam kasus tertentu, Anda tidak akan jauh salah. Sayangnya, tidak sesederhana itu!

Kadang-kadang apa yang sebenarnya Anda lihat adalah cukup tak terduga. Pencampuran panjang gelombang cahaya yang berbeda tidak memberikan hasil yang sama seperti cat mencampur atau pigmen lainnya.

Anda bisa, bagaimanapun, kadang-kadang mendapatkan beberapa perkiraan warna yang Anda akan melihat gagasan menggunakan warna komplementer.

Warna komplementer

Jika Anda mengatur beberapa warna dalam sebuah lingkaran, Anda mendapatkan sebuah "roda warna". Diagram menunjukkan kemungkinan satu versi ini. Sebuah pencarian di internet akan muntah banyak versi yang berbeda!

Warna berlawanan langsung satu sama lain pada roda warna dikatakan sebagai warna komplementer. Biru dan kuning adalah warna komplementer; merah dan sian adalah komplementer; dan begitu juga hijau dan magenta.

Mencampur bersama dua warna komplementer cahaya akan memberikan cahaya putih.

Hati-hati: Itu adalah TIDAK sama dengan pencampuran warna cat sama. Jika Anda mencampur cat kuning dan biru anda tidak mendapatkan cat putih. Apakah ini membingungkan? YES!

Apa ini semua berarti bahwa jika warna tertentu diserap dari cahaya putih, apa mata Anda mendeteksi dengan mencampur semua panjang gelombang cahaya lainnya adalah warna pelengkap.

Dalam kasus beta-karoten, situasinya lebih bingung karena Anda menyerap seperti berbagai panjang gelombang. Namun, jika Anda memikirkan penyerapan puncak berjalan dari biru ke cyan, itu akan masuk akal untuk memikirkan warna yang Anda akan melihat sebagai lawan yang mana berjalan kuning

ke merah - dengan kata lain, oranye.

Anda akan menemukan warna yang sedikit lebih jelas dalam dua contoh lain yang kita akan membicarakannya di bawah ini.

Catatan: Jika Anda tertarik dalam memahami hubungan antara warna terserap dan warna dilihat (di luar deskripsi yang sangat mendasar di atas), mencari jalan ke pelajaran 2 ("Warna dan Visi") dari "Light Gelombang dan Visi" di The Kelas Fisika. Aku tidak memberikan link langsung ke halaman tersebut, karena situs yang masih berkembang dan lebih aman untuk memberikan link ke halaman depan situs. Ini adalah penjelasan yang paling dimengerti Saya telah ditemukan di manapun di web.

Menerapkan ini dengan perubahan warna dari dua indikator

Fenolftalein

Anda mungkin menggunakan fenolftalein sebagai indikator asam-basa, dan akan tahu bahwa itu tidak berwarna dalam kondisi asam dan magenta (pink terang) dalam larutan basa. Bagaimana ini berubah warna yang terkait dengan perubahan dalam molekul?

Struktur dari dua bentuk yang berbeda warna adalah:

Kedua menyerap cahaya ultra-violet, tapi yang di sebelah kanan juga menyerap dalam terlihat dengan puncak pada 553 nm.

Molekul dalam larutan asam tidak berwarna karena mata kita tidak dapat mendeteksi kenyataan bahwa cahaya yang diserap dalam ultra-violet. Namun, mata kita lakukan mendeteksi penyerapan pada 553 nm yang dihasilkan oleh bentuk dalam larutan basa.

553 nm berada pada daerah hijau dari spektrum. Jika Anda melihat kembali roda warna, Anda akan menemukan bahwa warna komplementer hijau adalah magenta - dan itulah warna yang Anda lihat.

Jadi kenapa perubahan warna sebagai perubahan struktur?

Apa yang kita miliki adalah pergeseran untuk serapan pada panjang gelombang yang lebih tinggi dalam larutan basa. Seperti yang telah kita lihat, pergeseran ke panjang gelombang yang lebih tinggi berhubungan dengan tingkat yang lebih besar delokalisasi.

Berikut ini adalah diagram modifikasi dari struktur bentuk dalam larutan asam - bentuk berwarna. Tingkat delokalisasi ditampilkan dengan warna merah.

Perhatikan bahwa ada delokalisasi atas masing-masing dari tiga cincin - memanjang di atas oksigen-

karbon ikatan rangkap, dan ke berbagai atom oksigen karena pasangan mandiri mereka.

Tapi delokalisasi tidak memperpanjang selama seluruh molekul. Atom karbon di tengah dengan empat ikatan tunggal mencegah tiga wilayah terdelokalisasi berinteraksi satu sama lain.

Sekarang bandingkan bahwa dengan bentuk magenta:

penataan kembali sekarang memungkinkan delokalisasi memperpanjang atas seluruh ion. Delokalisasi ini lebih besar menurunkan beda energi antara orbital molekul tertinggi diduduki dan terendah orbital pi anti-ikatan kosong. Perlu sedikit energi untuk membuat lompatan dan sehingga panjang gelombang cahaya yang diserap.

Ingat: Meningkatkan jumlah delokalisasi menggeser puncak serapan ke panjang gelombang yang lebih tinggi.

Catatan: Jangan panik saat berpikir bahwa Anda mungkin harus menggambar struktur ini dalam ujian. Di Inggris tingkat A (dan setara) standar, itu tidak akan terjadi. Namun, jika Anda diberi struktur dari dua bentuk fenolftalein dan diminta untuk menjelaskan perubahan warna, yang bisa membuat pertanyaan yang bagus (tergantung, tentu saja, tentang apa sebenarnya silabus Anda mengharapkan Anda untuk dapat dilakukan).

Metil oranye

Anda akan mengetahui bahwa metil oranye dalam larutan alkali kuning dan merah yang asam.

Struktur dalam larutan basa adalah:

Dalam larutan asam, ion hidrogen (mungkin tak terduga) mengangkat telepon pada salah satu nitrogen dalam nitrogen-nitrogen ikatan rangkap.

Sekarang ini mendapatkan banyak lebih rumit! Muatan positif pada nitrogen terdelokalisasi (menyebar ke seluruh atas struktur) - khususnya keluar menjelang akhir kanan molekul seperti yang kita tulis. Struktur biasanya ditarik untuk bentuk merah dari jingga metil. . .

Tetapi hal ini dapat sangat menyesatkan mengenai jumlah delokalisasi dalam struktur untuk alasan yang dibahas di bawah ini (setelah kotak peringatan merah) jika Anda tertarik.

Penting: Jika Anda telah membaca halaman pengantar, Anda akan tahu bahwa saya tidak pasti tentang apakah delokalisasi meluas di atas kelompok sulfonat atau tidak. Itu tidak mempengaruhi sisa argumen ini dalam cara apapun. Grup ini tidak berubah dengan penambahan ion hidrogen. Semua kita

sebenarnya tertarik adalah efek pada delokalisasi atas sisa molekul - dua cincin benzena dan kelompok dua yang mengandung nitrogen.

Jadi yang merupakan struktur yang lebih terdelokalisasi - merah atau kuning?

Mari kita bekerja mundur dari spektra serapan untuk melihat apakah yang membantu.

Bentuk kuning mempunyai puncak serapan sekitar 440 nm. Itu di daerah biru dari spektrum, dan warna komplementer biru adalah kuning. Itulah yang Anda harapkan.

Bentuk merah mempunyai puncak serapan sekitar 520 nm. Itu di pinggir daerah cyan spektrum, dan warna komplementer sian adalah merah. Sekali lagi, tidak ada yang tak terduga di sini.

Perhatikan bahwa perubahan dari bentuk kuning ke bentuk merah telah menghasilkan peningkatan panjang gelombang diserap. Peningkatan panjang gelombang menunjukkan peningkatan delokalisasi.

Itu berarti bahwa harus ada delokalisasi lebih dalam bentuk merah daripada di satu kuning.

Mengapa? Untuk keperluan Inggris A level (dan setara nya), yang mungkin tidak terjawab. Namun, jika Anda tertarik, ada kemungkinan jawaban di bawah ini. . .

Peringatan! Sisa dari halaman ini akan mendapatkan serius sulit. Jika Anda seorang Inggris Level (atau setara) siswa, ia pergi jauh melampaui tingkat pemahaman bahwa Anda mungkin membutuhkan.

Alasan untuk termasuk itu adalah mencoba untuk menghapus kesan bahwa bentuk merah kurang terdelokalisasi dari yang kuning karena cara struktur biasanya ditarik. Bahkan ada pertanyaan pada kertas OCR A tingkat tentang jingga metil yang mengatakan Anda (wrongly!) yang ada delokalisasi kurang dalam bentuk merah daripada di satu kuning. Jika Anda seorang Inggris OCR mahasiswa, jangan gunakan Q3 (b) (ii) di atas kertas 2815-04 Juni 2005 untuk latihan - itu adalah terjawab karena dasar seluruh pertanyaan yang salah.

Di sini sekali lagi adalah struktur bentuk kuning:

Delokalisasi akan memperpanjang atas sebagian besar struktur - keluar sejauh pasangan elektron bebas pada atom nitrogen kanan.

Jika Anda menggunakan struktur biasanya ditulis untuk bentuk merah, delokalisasi tampaknya rusak di tengah - pola bolak ikatan tunggal dan ganda tampaknya akan hilang.

Tapi itu adalah salah memahami apa struktur terakhir mewakili.

Canonical bentuk

Jika Anda menggambar dua struktur Kekulé mungkin untuk benzena, Anda akan tahu bahwa struktur benzena sebenarnya tidak seperti salah satu dari mereka. Struktur yang sebenarnya adalah suatu tempat antara dua - semua obligasi adalah identik dan di suatu tempat antara tunggal dan ganda dalam karakter. Itu karena delokalisasi di benzena.

Kedua struktur ini dikenal sebagai bentuk kanonik, dan mereka dapat masing-masing dianggap sebagai menambah pengetahuan beberapa struktur nyata. Sebagai contoh, obligasi ditarik di bagian kanan atas molekul bukan benar-benar tunggal atau ganda, tetapi di suatu tempat di antara keduanya. Demikian juga dengan semua obligasi lainnya.

Catatan: Jika Anda belum menemukan bentuk kanonik sebagai cara untuk mewakili delokalisasi, penting bahwa Anda tidak membayangkan bahwa molekul tersebut cepat membalik dari satu struktur yang lain. Panah berkepala dua berarti sesuatu yang berbeda.

bagal adalah hibrida dari seekor keledai dan kuda. Dalam notasi ini, Anda bisa mewakili bagal dengan menulis keledai dan kuda dihubungkan dengan panah berkepala ganda. Neitherdonkey atau kuda secara akurat mewakili apa yang tampak seperti bagal, tetapi dengan sedikit imajinasi Anda bisa membangun sebuah gambaran yang cukup baik keledai dengan menggabungkan bersama karakteristik dari kedua keledai dan kuda. Tetapi seekor keledai jelas tidak menghabiskan waktu cepat berubah bolak-balik antara menjadi seekor keledai dan kuda!

Dua struktur kami sebelumnya yang dipakai untuk bentuk merah dari metil oranye juga bentuk kanonik - dua dari banyak bentuk-bentuk yang dapat ditarik untuk struktur ini. Kita bisa merepresentasikan struktur terdelokalisasi oleh:

Kedua bentuk dapat dianggap sebagai akibat pergerakan elektron dalam struktur, dan panah keriting sering digunakan untuk menunjukkan bagaimana satu struktur dapat menyebabkan yang lain.

Pada kenyataannya, elektron tidak bergeser sepenuhnya salah satu cara atau yang lain. Sama seperti dalam kasus benzena, struktur yang sebenarnya terletak di antara ini.

Anda juga harus menyadari bahwa gambar bentuk kanonik tidak berpengaruh pada geometri yang mendasari struktur. Obligasi jenis atau panjang atau sudut tidak berubah dalam struktur nyata.

Sebagai contoh, pasangan elektron mandiri pada atom nitrogen ditunjukkan pada diagram terakhir keduanya terlibat dengan delokalisasi tersebut. Agar hal ini dapat terjadi semua obligasi di sekitar nitrogen harus berada dalam bidang yang sama, dengan pasangan elektron bebas mencuat sehingga bisa tumpang tindih samping dengan orbital pada atom sebelah. Fakta bahwa dalam setiap dua bentuk kanonik salah satu nitrogen ditampilkan seolah-olah suatu pengaturan amonia seperti obligasi

berpotensi menyesatkan - dan membuatnya tampak seolah-olah delokalisasi rusak.

Masalahnya adalah bahwa tidak ada cara mudah mewakili struktur terdelokalisasi kompleks di diagram struktur sederhana. Hal ini cukup buruk dengan benzena - dengan sesuatu yang rumit seperti metil jingga metode apapun hanya menyebabkan kebingungan mungkin jika Anda tidak terbiasa bekerja dengan bentuk kanonik.

Ia mendapat lebih rumit! Jika Anda melakukan ini dengan benar akan ada sejumlah bentuk kanonik lainnya dengan susunan yang berbeda dari ikatan rangkap dan tunggal dan dengan muatan positif yang terletak di berbagai tempat di sekitar cincin dan pada atom nitrogen lainnya.

Struktur nyata tidak dapat diwakili dengan baik oleh salah satu dari ini banyak bentuk-bentuk kanonik, tetapi masing-masing memberikan petunjuk bagaimana delokalisasi bekerja.

Jika kita mengambil dua bentuk yang kita tulis sebagai mungkin dua yang paling penting, ini menunjukkan bahwa ada delokalisasi dari elektron di seluruh struktur, tetapi kerapatan elektron adalah sedikit rendah sekitar dua nitrogen membawa muatan positif pada satu kanonik bentuk atau yang lain.

Jadi mengapa bentuk merah lebih terdelokalisasi dari yang kuning?

Akhirnya, kami berkeliling ke sebuah upaya penjelasan tentang mengapa delokalisasi lebih besar dalam bentuk metil jingga merah dalam larutan asam daripada di satu kuning dalam larutan basa.

Jawabannya mungkin terletak pada fakta bahwa pasangan elektron mandiri pada nitrogen di ujung kanan struktur seperti yang kita telah ditarik lebih penuh terlibat dalam delokalisasi dalam bentuk merah. Bentuk kanonik dengan muatan positif pada nitrogen yang menunjukkan gerakan yang signifikan bahwa pasangan elektron bebas terhadap sisa molekul.

Bukankah hal yang sama terjadi pada pasangan elektron mandiri pada nitrogen yang sama dalam bentuk kuning metil oranye? Belum pada tingkat yang sama.

Segala bentuk kanonik yang menarik di mana yang terjadi menghasilkan atom bermuatan negatif di suatu tempat di seluruh struktur. Memisahkan muatan negatif dan positif seperti ini adalah penuh semangat kurang baik. Dalam bentuk merah, kita tidak menghasilkan pemisahan baru biaya - hanya menggeser muatan positif di sekitar struktur.

Harap diingat: Ini adalah tingkat tinggi hal. Untuk benar-benar mengerti, Anda harus bertemu bentuk kanonik sebelum dan berlatih menggambar mereka. Ini adalah tingkat sarjana kimia dan bukan A level (atau setara). Anda TIDAK perlu semua ini (dari bawah peringatan merah) kecuali mungkin Anda membaca ini sebagai mahasiswa.