Banda de absorbție

O bandă de absorbție este un interval de lungimi de undă sau, în mod echivalent, frecvențe sau energii. Conform mecanicii cuantice , atomii și moleculele pot absorbi doar anumite cantități de energie sau pot exista în stări specifice. Când astfel de cante de radiații electromagnetice sunt emise sau absorbite de un atom sau o moleculă, energia radiației schimbă starea atomului sau a moleculei de la o stare inițială la o stare finală . Intervalul lungimilor de undă din spectrul electromagnetic care constituie banda de absorbție este caracteristic unei tranziții particulare de la o stare inițială dată la o stare finală dată într-o substanță dată.

Tipuri de benzi de absorbție

Tranziții electronice

Cele mai Tranzițiile electromagnetice din atomii, moleculele și condensate au loc în principal în părțile vizibile și ultraviolete a spectrului . De electronii de bază ale atomilor, împreună cu alte fenomene sunt observate prin spectrometrie de absorbție de raze X . Tranzițiile electromagnetice în nucleul atomic  sunt observate cu spectroscopie Mössbauer , în raze gamma .

Pentru un solid format din molecule, principalii factori care explică lărgirea unei linii spectrale într-o bandă de absorbție sunt distribuțiile energiilor vibraționale și rotaționale ale moleculelor din probă, precum și cele ale stărilor lor excitate . Pentru cristalele solide, forma benzilor de absorbție este determinată de densitatea stărilor electronice ale stărilor electronice inițiale și finale sau ale rețelelor vibrante, numite fononi , ale structurii cristaline .

Tranziții prin vibrații

De tranzițiile de vibrație și fononic sunt în porțiunea în infraroșu  spectrul, la lungimi de undă între 1 și 30 microni .

Tranziții de rotație

Tranzițiile de rotație au loc în regiunile cu infraroșu îndepărtat  și cu microunde ale spectrului.

Alte tranziții

Benzile de absorbție din domeniul radio  sunt observate în spectroscopia RMN . Intervalele și intensitățile de frecvență sunt determinate de momentele magnetice ale nucleelor ​​observate, de câmpul magnetic aplicat și de diferențele în numărul de ocupare a stărilor magnetice.

Benzi de absorbție de interes în fizica atmosferică

În oxigen  :

• cele foarte puternice benzile Hopfield între aproximativ 67 și 100 de nanometri in ultraviolet (numit dupa John J. Hopfield );
• un sistem difuz între 101,9 și 130 nanometri;
• continuul Schumann - Runge, foarte puternic, între 135 și 176 nanometri;
• a benzilor de Schumann-Runge între 176 și 192,6 nanometri (numite după Victor Schumann și Carl Runge );
• a benzilor Herzberg între 240 și 260 nanometri (numit după Herzberg );
• benzi atmosferice cuprinse între 538 și 771 nanometri în spectrul vizibil; și
• un sistem cu infraroșu la aproximativ 1000 nanometri.

În ozon  :

• a benzilor de Hartley intre 200 si 300 nanometri in ultraviolet, cu un maxim de absorbție la 255 de nanometri foarte intense (numite după Walter Crăciun Hartley );
• a benzilor Huggins , absorbția scăzută între 320 și 360 nanometri (numit dupa Sir William Huggins );
• pe benzile CHAPPUIS (uneori scris greșit în „Chappius“), difuză și sistem slab între 375 și 650 nanometri in spectrul vizibil (numit dupa James Chappuis ); și
• a benzilor de Wulf în infraroșu, dincolo de 700 nm, centrate la 4.700, 9.600 și 14.100 nanometri, acestea din urmă fiind valoarea cea mai intensă (numit după Oliver R. Wulf ).

În azot  :

•  a Lyman - benzi Hopfield - Birge , uneori cunoscut sub numele de Birge - benzi Hopfield, în măsura în ultraviolet: 140- 170 nm (numit după Theodore Lyman , Raymond T. Birge și John J. Hopfield )

Referințe

1. Edgar Bright Wilson, JC Decius, Paul C. Cross, VIBRAȚII MOLECULARE. Teoria spectrelor vibraționale infraroșii și Raman. McGraw-Hill, New York, 1955
2. Harry C. Allen Jr., Paul C. Cross, Molecular Vib-Rotors. TEORIA ȘI INTERPRETAREA SPECTRELOR INFRAROȘE DE ÎNALTĂ REZOLUȚIE. John Wiley și Sons, Inc. New York, 1963