Γιατί τα μόρια απορροφούν το φως;
1. Επίπεδα και μεταβάσεις ενέργειας:
* ηλεκτρόνια σε τροχιακά: Τα ηλεκτρόνια σε ένα μόριο καταλαμβάνουν συγκεκριμένα επίπεδα ενέργειας, συχνά απεικονίζονται ως τροχιακά.
* απορρόφηση ενέργειας: Όταν ένα φωτόνιο φωτός χτυπά ένα μόριο, η ενέργεια του φωτονίου μπορεί να απορροφηθεί από ένα ηλεκτρόνιο. Αυτή η απορροφημένη ενέργεια "διεγείρει" το ηλεκτρόνιο, μετακινώντας το σε υψηλότερο επίπεδο ενέργειας.
2. Αντιστοίχιση επιπέδων ενέργειας:
* συντονισμός: Η απορρόφηση εμφανίζεται μόνο όταν η ενέργεια του εισερχόμενου φωτονίου ταιριάζει με τη διαφορά ενέργειας μεταξύ του τρέχοντος ενεργειακού επιπέδου του ηλεκτρονίου και ενός υψηλότερου, διαθέσιμου επιπέδου ενέργειας μέσα στο μόριο. Αυτό είναι γνωστό ως συντονισμός.
* Ειδικά μήκη κύματος: Τα διαφορετικά μόρια έχουν διαφορετικές αποστάσεις σε επίπεδο ενέργειας, που σημαίνει ότι απορροφούν συγκεκριμένα μήκη κύματος φωτός. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο διαφορετικές ουσίες έχουν διαφορετικά χρώματα.
3. Τύποι μεταβάσεων:
* Ηλεκτρονικές μεταβάσεις: Συνηθέστερα, η απορρόφηση φωτός οδηγεί σε ένα ηλεκτρόνιο που πηδάει σε υψηλότερο επίπεδο ηλεκτρονικής ενέργειας. Αυτό είναι υπεύθυνο για το χρώμα πολλών ουσιών.
* Μεταβάσεις δόνησης: Το υπέρυθρο (IR) φως μπορεί να προκαλέσει μόρια να δονείται σε υψηλότερες συχνότητες. Αυτές οι δονητικές μεταβάσεις χρησιμοποιούνται συχνά στη φασματοσκοπία για τον εντοπισμό λειτουργικών ομάδων εντός των μορίων.
* Μεταβάσεις περιστροφής: Η ακτινοβολία μικροκυμάτων μπορεί να προκαλέσει ταχύτερα μόρια να περιστρέφονται γρηγορότερα. Αυτές οι περιστροφικές μεταβάσεις είναι επίσης σημαντικές στη φασματοσκοπία.
4. Παράγοντες που επηρεάζουν την απορρόφηση:
* Μοριακή δομή: Η διάταξη των ατόμων και των δεσμών μέσα σε ένα μόριο καθορίζει τα επίπεδα ενέργειας του και επομένως τις ιδιότητες απορρόφησης του φωτός.
* Χημικό περιβάλλον: Τα γύρω μόρια και ο διαλύτης μπορούν να επηρεάσουν τα επίπεδα ενέργειας ενός μορίου, επηρεάζοντας την απορρόφησή του.
* Θερμοκρασία: Η θερμοκρασία μπορεί να επηρεάσει τα επίπεδα ενέργειας και την πιθανότητα απορρόφησης.
Συνοπτικά, τα μόρια απορροφούν το φως επειδή τα ηλεκτρόνια τους μπορούν να διεγερθούν σε υψηλότερα επίπεδα ενέργειας όταν η ενέργεια του εισερχόμενου φωτονίου ταιριάζει με τη διαφορά ενέργειας μεταξύ αυτών των επιπέδων. Αυτή η διαδικασία είναι εξαιρετικά συγκεκριμένη και διέπεται από τη δομή και το περιβάλλον του μορίου.
