Membaca Spektrum UV-Vis di Peramban: λmax, Beer–Lambert, Warna, dan Celah Pita Tauc
Jawaban singkat: Buka file JCAMP-DX atau CSV/TXT di penampil UV-Vis MolDraw gratis, atau tekan contoh seperti β-Karoten. Penampil mencantumkan puncak λmax, menghitung ε atau konsentrasi dari A = εcl, menyebutkan warna yang ditampilkan sampel, menumpuk satu seri spektrum, dan melakukan fitting plot Tauc untuk celah pita. Alat ini berjalan di peramban Anda, dan file Anda tetap berada di perangkat Anda.
Coba penampil UV-Vis di sini
Mengapa memakai penampil di peramban untuk data UV-Vis?
UV-Vis adalah salah satu pengukuran tercepat di laboratorium. Bagian yang lambat datang sesudahnya: Anda punya file dan memerlukan λmax, absorptivitas molar, gambar, atau celah pita. Di spreadsheet itu berarti mengonversi satuan, mencari maksimum dengan mata, dan membuat plot secara manual. Penampil ini melakukan langkah-langkah tersebut di satu halaman, tanpa perlu memasang apa pun.
Ringkasan ilmunya
λmax. Molekul menyerap cahaya UV dan tampak saat elektron berpindah ke orbital yang lebih tinggi, seperti pada transisi π→π* atau n→π*. λmax adalah panjang gelombang tempat suatu pita menyerap paling kuat. Konjugasi yang lebih panjang menggesernya ke panjang gelombang yang lebih panjang. β-karoten, dengan sebelas ikatan C=C terkonjugasi, menyerap di bagian biru rentang tampak.
Untuk mendapat gambaran kasar di mana suatu senyawa seharusnya menyerap sebelum Anda mengukurnya, prediksi pita UV-Vis dari struktur yang digambar dengan plugin Spectroscopy.
Hukum Beer–Lambert. Absorbansi adalah A = εcl, dengan ε absorptivitas molar (L mol⁻¹ cm⁻¹), c konsentrasi (mol/L), dan l panjang lintasan (cm). Selain itu, A = −log10T. Hukum ini paling berlaku untuk larutan encer.
Warna. Sampel tampak berwarna komplementer dari cahaya yang diserapnya. Pita di daerah biru membuat larutan tampak kuning. Pita di daerah hijau, seperti pada permanganat, membuatnya tampak ungu.
Plot Tauc. Untuk semikonduktor, plot (αhν)2 terhadap energi foton hν untuk transisi langsung yang diizinkan, atau (αhν)1/2 untuk transisi tidak langsung yang diizinkan. Perpanjang bagian lurus tepi serapan hingga nol. Titik potongnya memperkirakan celah pita optik, Eg.
File yang bisa Anda buka
- JCAMP-DX (.jdx, .dx). Penampil membaca satuan x dan y dari file.
- CSV atau TXT dengan dua kolom. Kolom x dapat dalam nm, µm, cm⁻¹, atau eV. Kolom y dapat berupa absorbansi atau transmitansi. Tanpa header, penampil menebak dari angkanya.
Pilih beberapa file sekaligus untuk menumpuknya. Untuk berlatih, gunakan contoh simulasi atau unduh contoh .jdx.
Cara menganalisis spektrum, langkah demi langkah
- Tekan Buka file UV-Vis atau jatuhkan file ke kotak. Anda juga bisa menekan contoh: β-Karoten, KMnO4, Seri zat warna (5 konsentrasi), Celah pita ZnO, atau Contoh file .jdx.
- Pilih Absorbansi atau %T untuk sumbu y, dan nm, eV, atau cm⁻¹ untuk sumbu x.
- Baca tabel Puncak λmax. Tabel ini memberi setiap puncak dalam nm, eV, dan cm⁻¹ beserta absorbansi dan warnanya. Geser penggeser Prominensi puncak jika ada bahu yang tidak muncul atau tonjolan kecil ikut tampil.
- Di kotak Beer-Lambert, masukkan Lintasan l (cm) dan Konsentrasi dalam mol/L, mmol/L, atau µmol/L untuk mendapatkan ε dan log ε. Atau masukkan ε untuk mendapatkan konsentrasi. Ketuk baris tabel atau plot untuk memakai panjang gelombang lain. Gunakan λmax lagi mengembalikannya.
- Untuk celah pita, buka Plot Tauc dan celah pita, pilih Transisi, lalu tekan Fitting otomatis atau ketik sendiri nilai Fitting dari (eV) dan sampai.
- Tekan Ekspor PNG, Ekspor CSV, atau PNG Tauc.
Yang dilakukan penampil
| Puncak | Hingga delapan maksimum untuk spektrum terpilih, dari yang terbesar. |
|---|---|
| Beer–Lambert | ε dan log ε dari konsentrasi, atau konsentrasi dari ε, pada λmax atau panjang gelombang yang Anda ketuk. Peringatan muncul di atas A = 1,5. |
| Warna | Warna pita tampak terkuat (380 hingga 780 nm), berdasarkan roda warna standar. |
| Tumpukan | Beberapa spektrum dengan warna berbeda, masing-masing dengan kotak tampil, dan opsi untuk menormalkan masing-masing terhadap maksimumnya. |
| Plot Tauc | Langsung atau tidak langsung, rentang fitting otomatis atau manual, Eg dalam eV dan nm, serta R². |
| Ekspor | PNG dari spektrum atau plot Tauc, dan CSV dari spektrum terlihat dalam satuan saat ini. |
Cara memakainya di kelas dan di laboratorium
- Konjugasi dan warna: muat β-Karoten, lalu tambahkan KMnO4 dengan Tambahkan ke plot alih-alih mengganti. Bandingkan di mana masing-masing menyerap dan mengapa yang satu tampak kuning dan yang lain ungu.
- Memeriksa Beer–Lambert: muat seri zat warna. Pilih setiap spektrum berdasarkan namanya dan masukkan konsentrasinya. Jika hukumnya berlaku, ε seharusnya keluar kurang lebih sama setiap kali.
- Konsentrasi yang tidak diketahui: masukkan ε dari kalibrasi atau literatur untuk mendapatkan c.
- Film semikonduktor: gunakan contoh ZnO untuk mempelajari metode Tauc, lalu buka spektrum film Anda sendiri. Untuk semikonduktor organik, bandingkan celah optik itu dengan celah elektrokimia dari perkiraan HOMO dan LUMO di penampil voltametri siklik.
- Laporan praktikum: ekspor PNG untuk gambar dan CSV untuk data.
Tips dan batasan
- Rekam blanko pelarut di spektrometer. Penampil tidak mengurangkan blanko.
- Bahu yang lemah pada pita besar mungkin tidak muncul sebagai puncak.
- Plot Tauc memakai absorbansi sebagai pengganti koefisien serapan α. Ini tidak masalah untuk menemukan titik garis menyentuh nol. Untuk serbuk yang diukur dengan reflektansi difus, ubah ke fungsi Kubelka–Munk sebelum membuka file.
- Periksa rentang fitting yang diarsir dan R² sebelum melaporkan Eg. Rentang lain dapat memberi jawaban lain.
- Warna hanyalah panduan. Warna sebenarnya juga bergantung pada lebar pita, konsentrasi, dan sumber cahaya.
- CSV menempatkan semua spektrum terlihat pada nilai x spektrum pertama, sehingga spektrum dengan grid berbeda diinterpolasi.
Tanya jawab
Rentang absorbansi berapa yang memberi hasil Beer–Lambert yang andal?
Usahakan absorbansi antara sekitar 0,1 dan 1. Di atas 1,5 hanya sedikit cahaya yang mencapai detektor, cahaya sesat berpengaruh, dan garisnya melengkung, sehingga penampil menampilkan peringatan. Encerkan sampel atau gunakan kuvet yang lebih pendek.
Mengapa sampel yang menyerap cahaya biru tampak kuning?
Kita melihat cahaya yang tidak diserap. Jika suatu pita menghilangkan cahaya biru dari cahaya putih, sisanya tampak kuning, warna komplementer pada roda warna.
Haruskah saya memakai plot Tauc langsung atau tidak langsung?
Gunakan jenis transisi yang diketahui untuk material Anda. ZnO, misalnya, memiliki celah langsung dan silikon celah tidak langsung. Jika jenisnya tidak diketahui, sebutkan plot mana yang Anda pakai saat melaporkan celah pita.
Bisakah saya memakai penampil untuk data yang belum dipublikasikan?
Bisa. Halaman ini membaca dan menggambar file Anda di peramban, sehingga file tetap berada di perangkat Anda.