ÁNGSTROM: VĒSTURE, LIETOJUMI UN EKVIVALENTI - ĶĪMIJA - 2025

Angstrēmi ir vienība no garuma, kas tiek izmantota, lai izteikt lineārais attālums starp diviem punktiem; īpaši starp diviem atomu kodoliem. Ekvivalents 10 ^-8 cm vai 10 ^-10 m, kas ir mazāka par vienu miljardu no metra. Tāpēc tā ir vienība, ko izmanto ļoti maziem izmēriem. To attēlo zviedru alfabēta burts Å par godu fiziķim Anderam Jonasam Ångström (apakšējais attēls), kurš pētījuma laikā iepazīstināja ar šo vienību.

Angstromu izmanto dažādās fizikas un ķīmijas jomās. Tā kā ir tik mazs garuma mērījums, tas ir nenovērtējams ar precizitāti un ērtību atomu attiecības mērījumos; piemēram, atoma rādiuss, saišu garumi un elektromagnētiskā spektra viļņu garumi.

Andersa Ångstrēma portrets. Avots: http://www.angstrom.uu.se/bilder/anders.jpg.

Lai arī daudzos lietojumos to izdala SI vienības, piemēram, nanometrs un pikometrs, tas joprojām ir spēkā tādās jomās kā kristalogrāfija un molekulāro struktūru pētījumos.

Vēsture

Vienotības rašanās

Anderss Jonas Ångstrēms dzimis 1814. gada 13. augustā Lödgo, Zviedrijas pilsētā, un miris Upsala (Zviedrija) 1874. gada 21. jūnijā. Viņš izstrādāja savus zinātniskos pētījumus fizikas un astronomijas jomā. Viņš tiek uzskatīts par vienu no spektroskopijas pētījumu pionieriem.

Ångström izpētīja siltuma vadītspēju un saistību starp elektrisko vadītspēju un siltumvadītspēju.

Izmantojot spektroskopiju, viņš varēja izpētīt dažādu debess ķermeņu elektromagnētisko starojumu, atklājot, ka saule ir izgatavota no ūdeņraža (un citiem elementiem, kas iziet kodolreakcijas).

Ångström ir jāsagatavo saules spektra karte. Šī karte tika izstrādāta tik detalizēti, ka tā satur tūkstoš spektrālo līniju, kurās viņš izmantoja jaunu vienību: Å. Pēc tam šīs vienības izmantošana kļuva plaši izplatīta, un tā tika nosaukta pēc personas, kas to ieviesa.

1867. gadā Ångstrēms pārbaudīja ziemeļblāzmas elektromagnētiskā starojuma spektru, atklājot spilgtas līnijas klātbūtni redzamās gaismas zaļgandzeltenajā apgabalā.

1907. gadā Å tika izmantots kadmiju izstarojošās sarkanās līnijas viļņa garuma noteikšanai, tā vērtība bija 6 438,47 Å.

Redzamais spektrs

Ångström uzskatīja par ērtu ieviest ierīci, lai izteiktu dažādus viļņu garumus, kas veido saules gaismas spektru; īpaši redzamās gaismas reģionā.

Kad pa prizmu nonāk saules gaismas stari, topošā gaisma tiek sadalīta nepārtrauktā krāsu spektrā, sākot no violetas līdz sarkanai; cauri indigo, zaļai, dzeltenai un oranžai.

Krāsas ir dažāda garuma, kas atrodas redzamā gaismā, izpausme no aptuveni 4000 Å līdz 7000 Å.

Novērojot varavīksni, var būt sīki, ka tā sastāv no dažādām krāsām. Tie apzīmē dažādus viļņu garumus, kas veido redzamu gaismu, ko sadala ūdens pilieni, kas iziet cauri redzamajai gaismai.

Lai gan dažādi viļņu garumi (λ), kas veido saules gaismas spektru, ir izteikti Å, to izpausme nanometros (nm) vai milimikronos, kas ir ekvivalenti 10 ^-9 m, ir arī diezgan izplatīta .

Ā un SI

Lai arī Å vienība ir izmantota daudzos pētījumos un publikācijās zinātniskos žurnālos un mācību grāmatās, tā nav reģistrēta Starptautiskajā vienību sistēmā (SI).

Līdztekus Å ir arī citas vienības, kuras nav reģistrētas SI; tomēr tos turpina izmantot atšķirīga rakstura publikācijās, zinātniskās un komerciālās publikācijās.

Lietojumprogrammas

Atomu rādiuss

Vienību Å izmanto, lai izteiktu atomu rādiusa dimensiju. Atoma rādiusu iegūst, izmērot attālumu starp divu nepārtrauktu un identisku atomu kodoliem. Šis attālums ir vienāds ar 2 r, tāpēc atoma rādiuss (r) ir puse no tā.

Atomu rādiuss svārstās ap 1 Å, tāpēc ir ērti izmantot ierīci. Tas samazina kļūdas, kuras var pieļaut, izmantojot citas vienības, jo nav nepieciešams izmantot 10 jaudu ar negatīviem eksponentiem vai skaitļiem ar lielu decimālzīmju skaitu.

Piemēram, mums ir šādi atomu rādiusi, kas izteikti angstrātos:

-Hlora (Cl) atoma rādiuss ir 1 Å

-Lithium (Li), 1,52 Å

-Boro (B), 0,85 Å

-Ogleklis (C), 0,77 Å

-Skābeklis (O), 0,73 Å

-Fosfors (P), 1,10 Å

-Sērs (S), 1,03 Å

-Slāpeklis (N), 0,75 Å;

-Fluors (F), 0,72 Å

-Bromo (Br), 1,14 Å

-Jods (I), 1,33 Å.

Kaut arī starp tiem ir ķīmiski elementi, kuru atoma rādiuss ir lielāks par 2 Å:

-Rubidium (Rb) 2,48 Å

-Stroncijs (Sr) 2,15 Å

-Cēzijs (Cs) 2,65 Å.

Pikometrs pret Angstromu

Ķīmijas tekstos parasti tiek atrasts atomu rādiuss, kas izteikts pikometros (ppm) un ir simts reizes mazāks nekā angstroms. Atšķirība ir, vienkārši reizinot iepriekšminēto atomu rādiusu ar 100; piemēram, oglekļa atoma rādiuss ir 0,77 Å vai 770 ppm.

Cietvielu ķīmija un fizika

Å tiek izmantots arī, lai izteiktu molekulas lielumu un atstarpi starp atoma plaknēm kristāla struktūrās. Tāpēc Å tiek izmantots cietvielu fizikā, ķīmijā un kristalogrāfijā.

Turklāt to izmanto elektronu mikroskopijā, lai norādītu mikroskopisko struktūru lielumu.

Kristalogrāfija

Vienību Å izmanto kristalogrāfijas pētījumos, kuru pamatā ir rentgenstari, jo viļņu garums ir no 1 līdz 10 Å.

Å tiek izmantots pozitronu kristalogrāfijas pētījumos analītiskajā ķīmijā, jo visas ķīmiskās saites ir diapazonā no 1 līdz 6 Å.

Viļņu garumi

Å tiek izmantots, lai izteiktu elektromagnētiskā starojuma viļņu garumus (λ), it īpaši redzamās gaismas reģionā. Piemēram, zaļā krāsa atbilst viļņa garumam 4770 Å, bet sarkanā krāsa - viļņa garumam 6,231 Å.

Tikmēr ultravioletais starojums, kas ir tuvu redzamajai gaismai, atbilst viļņa garumam 3543 Å.

Elektromagnētiskajam starojumam ir vairākas sastāvdaļas, tostarp: enerģija (E), frekvence (f) un viļņa garums (λ). Viļņa garums ir apgriezti proporcionāls elektromagnētiskā starojuma enerģijai un frekvencei.

Tāpēc, jo ilgāks ir elektromagnētiskā starojuma viļņa garums, jo zemāka ir tā frekvence un enerģija.

Līdzvērtības

Visbeidzot, daži Å ekvivalenti ir pieejami ar dažādām vienībām, kuras var izmantot kā konversijas koeficientus:

-10 ^-10 metrs / Å

-10 ^-8 centimetri / Å

-10 ^-7 mm / Å

-10 ^-4 mikrometri (mikroni) / Å.

-0,10 milimikri (nanometri) / Å.

-100 pikometrs / Å.

Atsauces

1. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (2018. gada 5. decembris). Angstroma definīcija (fizika un ķīmija). Atgūts no: domaco.com
2. Wikipedia. (2019. gads). Angstroms. Atgūts no: es.wikipedia.org
3. Vaitens, Deiviss, Peks un Stenlijs. (2008). Ķīmija. (8. izd.). CENGAGE mācīšanās.
4. Kalifornijas universitātes reģenti. (deviņpadsmit deviņdesmit seši). Elektromagnētiskais spektrs. Atgūts no: cse.ssl.berkeley.edu
5. AVCalc LLC. (2019. gads). Kas ir angstroma (vienība). Atgūts no: aqua-calc.com
6. Angstroms - cilvēks un vienība. . Atgūts no: phycomp.technion.ac.il