Odczytuj widma UV-Vis w przeglądarce: λmax, prawo Lamberta–Beera, barwa i przerwy energetyczne z wykresu Tauca
Krótka odpowiedź: otwórz plik JCAMP-DX lub CSV/TXT w darmowej przeglądarce UV-Vis MolDraw albo naciśnij przykład, np. β-Karoten. Przeglądarka wymienia piki λmax, oblicza ε lub stężenie z A = εcl, nazywa barwę próbki, nakłada serię widm i dopasowuje wykres Tauca, aby wyznaczyć przerwę energetyczną. Działa w przeglądarce, a Twoje pliki pozostają na Twoim urządzeniu.
Wypróbuj przeglądarkę UV-Vis tutaj
Po co przeglądarka internetowa do danych UV-Vis?
UV-Vis to jeden z najszybszych pomiarów w laboratorium. Wolniej idzie to, co potem: masz plik i potrzebujesz λmax, molowego współczynnika absorpcji, rysunku lub przerwy energetycznej. W arkuszu kalkulacyjnym oznacza to przeliczanie jednostek, szukanie maksimów na oko i ręczne budowanie wykresów. Przeglądarka wykonuje te kroki na jednej stronie, bez instalowania czegokolwiek.
Teoria w skrócie
λmax. Cząsteczki pochłaniają światło UV i widzialne, gdy elektron przechodzi na wyższy orbital, jak w przejściach π→π* lub n→π*. λmax to długość fali, przy której pasmo absorbuje najsilniej. Dłuższe sprzężenie przesuwa je w stronę fal dłuższych. β-Karoten z jedenastoma sprzężonymi wiązaniami C=C absorbuje w niebieskiej części zakresu widzialnego.
Aby przed pomiarem z grubsza oszacować, gdzie związek powinien absorbować, przewidź pasma UV-Vis z narysowanej struktury za pomocą wtyczki Spectroscopy.
Prawo Lamberta–Beera. Absorbancja wynosi A = εcl, gdzie ε to molowy współczynnik absorpcji (L mol⁻¹ cm⁻¹), c stężenie (mol/L), a l długość drogi optycznej (cm). Ponadto A = −log10T. Prawo najlepiej spełniają roztwory rozcieńczone.
Barwa. Próbka ma barwę dopełniającą do pochłanianego światła. Pasmo w zakresie niebieskim sprawia, że roztwór wygląda na żółty. Pasmo w zakresie zielonym, jak w przypadku manganianu(VII), sprawia, że wygląda na fioletowy.
Wykres Tauca. Dla półprzewodnika wykreśl (αhν)2 w funkcji energii fotonu hν dla dozwolonego przejścia prostego lub (αhν)1/2 dla dozwolonego przejścia skośnego. Przedłuż prostoliniową część krawędzi absorpcji do zera. Punkt przecięcia jest oszacowaniem optycznej przerwy energetycznej Eg.
Pliki, które możesz otworzyć
- JCAMP-DX (.jdx, .dx). Przeglądarka odczytuje jednostki x i y z pliku.
- CSV lub TXT z dwiema kolumnami. Kolumna x może być w nm, µm, cm⁻¹ lub eV. Kolumna y może zawierać absorbancję lub transmitancję. Bez nagłówków przeglądarka zgaduje na podstawie liczb.
Wybierz kilka plików jednocześnie, aby je nałożyć. Aby poćwiczyć, użyj symulowanych przykładów lub pobierz przykładowy plik .jdx.
Jak krok po kroku przeanalizować widmo
- Naciśnij Otwórz plik(i) UV-Vis lub upuść pliki na pole. Możesz też nacisnąć przykład: β-Karoten, KMnO4, Seria barwnika (5 stężeń), Przerwa energetyczna ZnO lub Przykładowy plik .jdx.
- Wybierz Absorbancja lub %T dla osi y oraz nm, eV lub cm⁻¹ dla osi x.
- Odczytaj tabelę Piki λmax. Podaje każdy pik w nm, eV i cm⁻¹ wraz z absorbancją i barwą. Przesuń suwak Wyrazistość piku, jeśli brakuje ramienia lub pojawiają się drobne wybrzuszenia.
- W polu Beer-Lambert wpisz Droga optyczna l (cm) i Stężenie w mol/L, mmol/L lub µmol/L, aby otrzymać ε i log ε. Możesz też wpisać ε, aby otrzymać stężenie. Stuknij wiersz tabeli lub wykres, aby użyć innej długości fali. Użyj ponownie λmax przełącza z powrotem.
- Aby wyznaczyć przerwę energetyczną, otwórz Wykres Tauca i przerwa energetyczna, wybierz Przejście i naciśnij Automatyczne dopasowanie lub wpisz własne wartości Dopasuj od (eV) i do.
- Naciśnij Eksportuj PNG, Eksportuj CSV lub Tauc PNG.
Co potrafi przeglądarka
| Piki | Do ośmiu maksimów dla wybranego widma, od największego. |
|---|---|
| Prawo Lamberta–Beera | ε i log ε ze stężenia lub stężenie z ε, przy λmax lub stukniętej długości fali. Powyżej A = 1,5 pojawia się ostrzeżenie. |
| Barwa | Barwa najsilniejszego pasma w zakresie widzialnym (380–780 nm), według standardowego koła barw. |
| Nakładanie | Kilka widm w różnych kolorach, każde z polem widoczności, oraz opcja normalizacji każdego do jego maksimum. |
| Wykres Tauca | Przejście proste lub skośne, automatyczny lub ręczny zakres dopasowania, Eg w eV i nm oraz R². |
| Eksport | PNG widma lub wykresu Tauca oraz CSV widocznych widm w bieżących jednostkach. |
Jak używać jej na zajęciach i w laboratorium
- Sprzężenie i barwa: wczytaj β-Karoten, a następnie dodaj KMnO4 z opcją Dodaj do wykresu zamiast zastępować. Porównaj, gdzie każdy absorbuje i dlaczego jeden wygląda na żółty, a drugi na fioletowy.
- Sprawdzanie prawa Lamberta–Beera: wczytaj serię barwnika. Wybierz każde widmo po nazwie i wpisz jego stężenie. Jeśli prawo jest spełnione, ε za każdym razem powinno wyjść mniej więcej takie samo.
- Nieznane stężenie: wpisz ε z kalibracji lub literatury, aby otrzymać c.
- Warstwy półprzewodnikowe: na przykładzie ZnO poznaj metodę Tauca, a potem otwórz widmo własnej warstwy. Dla półprzewodnika organicznego porównaj przerwę optyczną z przerwą elektrochemiczną z oszacowań HOMO i LUMO w przeglądarce woltamperometrii cyklicznej.
- Sprawozdania laboratoryjne: wyeksportuj PNG jako rysunek i CSV z danymi.
Wskazówki i ograniczenia
- Zarejestruj ślepą próbę rozpuszczalnika na spektrometrze. Przeglądarka jej nie odejmuje.
- Słabe ramię na dużym paśmie może nie pojawić się jako pik.
- Wykres Tauca używa absorbancji zamiast współczynnika absorpcji α. To wystarcza do znalezienia miejsca, w którym prosta przecina zero. W przypadku proszków mierzonych metodą odbicia rozproszonego przelicz dane na funkcję Kubelki–Munka, zanim otworzysz plik.
- Zanim podasz Eg, sprawdź zacieniowany zakres dopasowania i R². Inny zakres może dać inny wynik.
- Barwa jest orientacyjna. Rzeczywista barwa zależy też od szerokości pasma, stężenia i źródła światła.
- CSV umieszcza wszystkie widoczne widma na wartościach x pierwszego z nich, więc widma o innych siatkach są interpolowane.
Pytania i odpowiedzi
Jaki zakres absorbancji daje wiarygodne wyniki z prawa Lamberta–Beera?
Celuj w absorbancje mniej więcej od 0,1 do 1. Powyżej 1,5 do detektora dociera bardzo mało światła, znaczenia nabiera światło rozproszone, a prosta się zagina, więc przeglądarka pokazuje ostrzeżenie. Rozcieńcz próbkę lub użyj krótszej kuwety.
Dlaczego próbka pochłaniająca światło niebieskie wygląda na żółtą?
Widzimy światło, które nie zostało pochłonięte. Jeśli pasmo usuwa ze światła białego światło niebieskie, reszta wygląda na żółtą – barwę dopełniającą na kole barw.
Używać wykresu Tauca dla przejścia prostego czy skośnego?
Użyj typu przejścia znanego dla Twojego materiału. ZnO ma na przykład przerwę prostą, a krzem skośną. Jeśli typ nie jest znany, podając przerwę energetyczną, napisz, którego wykresu użyłeś.
Czy mogę używać przeglądarki z nieopublikowanymi danymi?
Tak. Strona odczytuje i rysuje Twoje pliki w przeglądarce, więc pliki pozostają na Twoim urządzeniu.