اقرأ أطياف UV-Vis في متصفحك: λmax وبير–لامبرت واللون وفجوات الطاقة بطريقة Tauc

جرّب عارض UV-Vis هنا

جرّبه هنا

لماذا تستخدم عارضًا في المتصفح لبيانات UV-Vis؟

مطيافية UV-Vis من أسرع القياسات في المختبر. والجزء البطيء يأتي بعدها: لديك ملف وتحتاج إلى λmax، أو معامل امتصاص مولي، أو شكل، أو فجوة طاقة. وفي جدول البيانات يعني ذلك تحويل الوحدات، وإيجاد القيم العظمى بالعين، وبناء الرسوم يدويًا. ويقوم العارض بهذه الخطوات في صفحة واحدة، دون أي تثبيت.

العلم باختصار

λmax. تمتص الجزيئات الضوء فوق البنفسجي والمرئي حين ينتقل إلكترون إلى مدار أعلى، كما في انتقالات π→π* أو n→π*. وλmax هو الطول الموجي الذي تمتص عنده الحزمة أكثر ما يمكن. والترافق الأطول ينقله إلى أطوال موجية أطول. فالبيتا كاروتين، بإحدى عشرة رابطة C=C مترافقة، يمتص في الجزء الأزرق من المدى المرئي.

للحصول على فكرة تقريبية عن موضع امتصاص مركب قبل قياسه، تنبّأ بحزم UV-Vis من بنية مرسومة بإضافة Spectroscopy.

قانون بير–لامبرت. الامتصاصية A = εcl، حيث ε معامل الامتصاص المولي (L mol⁻¹ cm⁻¹)، وc التركيز (mol/L)، وl طول المسار (cm). وكذلك A = −log₁₀T. ويصح القانون على أفضل وجه في المحاليل المخففة.

اللون. تبدو العينة باللون المتمم للضوء الذي تمتصه. فحزمة في الأزرق تجعل المحلول يبدو أصفر، وحزمة في الأخضر، كما في البرمنغنات، تجعله يبدو بنفسجيًا.

رسم Tauc. لشبه الموصل، ارسم (αhν)² مقابل طاقة الفوتون hν للانتقال المباشر المسموح، أو (αhν)^1/2 للانتقال غير المباشر المسموح. ومدّ الجزء المستقيم من حافة الامتصاص إلى الصفر. وتقدّر نقطة التقاطع فجوة الطاقة البصرية Eg.

الملفات التي يمكنك فتحها

• JCAMP-DX ‏(‎.jdx، ‎.dx). يقرأ العارض وحدتي x وy من الملف.
• CSV أو TXT بعمودين. يمكن أن يكون عمود x بوحدة nm أو µm أو cm⁻¹ أو eV، وعمود y امتصاصية أو نفاذية. ودون ترويسات، يخمّن العارض من الأرقام.

اختر عدة ملفات دفعة واحدة لمراكبتها. وللتدرب، استخدم الأمثلة المحاكاة أو نزّل ملف ‎.jdx النموذجي.

كيف تحلل طيفًا خطوة بخطوة

1. اضغط افتح ملف (ملفات) UV-Vis أو أفلت الملفات على المربع. ويمكنك أيضًا الضغط على مثال: β-كاروتين، أو KMnO4، أو سلسلة صبغة (5 تراكيز)، أو فجوة طاقة ZnO، أو ملف .jdx نموذجي.
2. اختر الامتصاصية أو %T للمحور y، وnm أو eV أو cm⁻¹ للمحور x.
3. اقرأ جدول قمم λmax. يعطي كل قمة بوحدات nm وeV وcm⁻¹ مع امتصاصيتها ولونها. وحرّك منزلق بروز القمة إن غاب كتف أو ظهرت نتوءات صغيرة.
4. في مربع بير–لامبرت، أدخل المسار l ‏(cm) والتركيز بوحدة mol/L أو mmol/L أو µmol/L للحصول على ε وlog ε. أو أدخل ε للحصول على التركيز. واضغط صفًا في الجدول أو نقطة على الرسم لاستخدام طول موجي آخر. ويعيدك استخدم λmax مجددًا إلى λmax.
5. لفجوة الطاقة، افتح رسم Tauc وفجوة الطاقة، واختر الانتقال، واضغط ملاءمة تلقائية أو اكتب قيمتي الملاءمة من (eV) وإلى بنفسك.
6. اضغط تصدير PNG أو تصدير CSV أو Tauc PNG.

ما الذي يفعله العارض

طرق استخدامه في الصف والمختبر

• الترافق واللون: حمّل β-كاروتين، ثم أضف KMnO4 مع أضف إلى الرسم بدلًا من الاستبدال. قارن موضع امتصاص كل منهما ولماذا يبدو أحدهما أصفر والآخر بنفسجيًا.
• التحقق من قانون بير–لامبرت: حمّل سلسلة الصبغة. حدّد كل طيف باسمه وأدخل تركيزه. إن صحّ القانون، فينبغي أن تخرج ε متقاربة في كل مرة.
• تركيز مجهول: أدخل ε من منحنى معايرة أو من المراجع للحصول على c.
• أغشية أشباه الموصلات: استخدم مثال ZnO لتتعلم طريقة Tauc، ثم افتح طيف غشائك. ولشبه موصل عضوي، قارن تلك الفجوة البصرية بالفجوة الكهروكيميائية من تقديرات HOMO وLUMO في عارض الفولتامترية الحلقية.
• تقارير المختبر: صدّر صورة PNG للشكل وملف CSV للبيانات.

نصائح وحدود

• سجّل طيف المذيب الفارغ على المطياف؛ فالعارض لا يطرحه.
• قد لا يظهر كتف ضعيف على حزمة كبيرة قمةً.
• يستخدم رسم Tauc الامتصاصية بدل معامل الامتصاص α. وهذا مقبول لإيجاد موضع لقاء الخط بالصفر. أما للمساحيق المقيسة بالانعكاس المنتشر، فحوّل إلى دالة Kubelka–Munk قبل فتح الملف.
• تحقّق من مدى الملاءمة المظلل وR² قبل أن تبلّغ عن Eg؛ فمدى آخر قد يعطي إجابة أخرى.
• اللون دليل تقريبي. فاللون الحقيقي يعتمد أيضًا على عرض الحزمة والتركيز ومصدر الضوء.
• يضع ملف CSV كل الأطياف الظاهرة على قيم x للطيف الأول، فتُستكمَل الأطياف ذات الشبكات المختلفة بالاستيفاء.

مزيد من عارضات البيانات المجانية