ÁNGSTROM: ISTORIC, UTILIZĂRI ȘI ECHIVALENȚE - CHIMIE - 2025

Ångströmi este o unitate de lungime , care este folosit pentru a exprima distanța liniară între două puncte; în special între doi nuclei atomici. Echivalent cu 10 ^-8 cm sau 10 ^-10 m, mai puțin de o miliardime de metru. Prin urmare, este o unitate folosită pentru dimensiuni foarte mici. Este reprezentată de litera alfabetului suedez Å, în onoarea fizicianului Ander Jonas Ångström (imaginea de jos), care a introdus această unitate în cursul cercetărilor sale.

Angstromul este folosit în diferite domenii ale fizicii și chimiei. Fiind o măsurare de lungime atât de mică, este de neprețuit în precizie și comoditate în măsurătorile raportului atomic; cum ar fi raza atomică, lungimile de legătură și lungimile de undă ale spectrului electromagnetic.

Portretul lui Anders Ångström. Sursa: http://www.angstrom.uu.se/bilder/anders.jpg.

Deși în multe dintre utilizările sale este relegat de unități SI, cum ar fi nanometrul și picometrul, acesta este încă valabil în domenii precum cristalografia și în studiile structurilor moleculare.

Istorie

Apariția unității

Anders Jonas Ångström s-a născut în Lödgo, un oraș suedez, la 13 august 1814 și a murit la Uppsala (Suedia), la 21 iunie 1874. Și-a dezvoltat cercetările științifice în domeniul fizicii și astronomiei. Este considerat unul dintre pionierii în studiul spectroscopiei.

Ångström a investigat conducta de căldură și relația dintre conductivitatea electrică și conductivitatea termică.

Prin utilizarea spectroscopiei, el a fost capabil să studieze radiațiile electromagnetice din diferite corpuri cerești, descoperind că soarele era format din hidrogen (și din alte elemente care suferă reacții nucleare).

Un Ångström trebuie să producă o hartă a spectrului solar. Această hartă a fost elaborată în așa detaliu încât cuprinde o mie de linii spectrale, în care a folosit o nouă unitate: Å. Ulterior, utilizarea acestei unități a devenit larg răspândită, fiind numită după persoana care a introdus-o.

În anul 1867, Ångström a examinat spectrul radiațiilor electromagnetice din luminile nordice, descoperind prezența unei linii strălucitoare în regiunea verde-galbenă a luminii vizibile.

În 1907, Å a fost utilizat pentru a defini lungimea de undă a unei linii roșii care emite cadmiu, valoarea sa fiind de 6.438,47 Å.

Spectru vizibil

Ångström a considerat convenabil introducerea unității pentru a exprima diferitele lungimi de undă care alcătuiesc spectrul luminii solare; mai ales în regiunea luminii vizibile.

Atunci când o rază de soare este incidentă pe o prismă, lumina emergentă este descompusă într-un spectru continuu de culori, variind de la violet la roșu; trecând prin indigo, verde, galben și portocaliu.

Culorile sunt o expresie a diferitelor lungimi prezente în lumina vizibilă, între aproximativ 4.000 Å și 7.000 Å.

Când este observat un curcubeu, se poate detalia că este format din diferite culori. Acestea reprezintă diferitele lungimi de undă care alcătuiesc lumina vizibilă, care este descompusă de picăturile de apă care trec prin lumina vizibilă.

Cu toate că diferitele lungimi de undă (λ) care alcătuiesc spectrul luminii solare sunt exprimate în Å, expresia lor în nanometre (nm) sau milimicroni echivalente cu 10 ^-9 m este, de asemenea, destul de frecventă .

Å și SI

Deși unitatea Å a fost utilizată în numeroase investigații și publicații în reviste științifice și în manuale, nu este înregistrată în Sistemul Internațional de Unități (SI).

Alături de Å, există și alte unități, care nu sunt înregistrate în SI; cu toate acestea, ele continuă să fie utilizate în publicații de altă natură, științifice și comerciale.

Aplicații

Razele atomice

Unitatea Å este utilizată pentru a exprima dimensiunea razei atomilor. Raza unui atom se obține prin măsurarea distanței dintre nucleele a doi atomi continui și identici. Această distanță este egală cu 2 r, deci raza atomică (r) este jumătate din ea.

Raza atomilor oscilează în jurul valorii de 1 Å, deci este convenabil să folosiți unitatea. Acest lucru minimizează erorile care pot fi făcute cu utilizarea altor unități, deoarece nu este necesar să se utilizeze puteri de 10 cu exponenți negativi sau cifre cu un număr mare de zecimale.

De exemplu, avem următoarele raze atomice exprimate în angstromi:

-Chloro (Cl), are o rază atomică de 1 Å

-Litiu (Li), 1,52 Å

-Boro (B), 0,85 Å

-Carbon (C), 0,77 Å

-Oxigen (O), 0,73 Å

-Fosfor (P), 1,10 Å

-Sulfură (S), 1,03 Å

-Nitrogen (N), 0,75 Å;

-Fluor (F), 0,72 Å

-Bromo (Br), 1,14 Å

-Iod (I), 1,33 Å.

Deși există elemente chimice cu o rază atomică mai mare de 2 Å, printre acestea:

-Rubidiu (Rb) 2,48 Å

-Stroniu (Sr) 2,15 Å

-Cesiu (Cs) 2,65 Å.

Picometru vs Angstrom

În textele de chimie este obișnuit să se găsească raze atomice exprimate în picometre (ppm), care sunt de o sută de ori mai mici decât un angstrom. Diferența este doar înmulțirea razelor atomice de mai sus cu 100; de exemplu, raza atomică de carbon este 0,77 Å sau 770 ppm.

Chimie și fizică în stare solidă

Å este de asemenea utilizat pentru a exprima dimensiunea unei molecule și spațiul dintre planurile unui atom din structurile cristaline. Din această cauză, Å este utilizat în fizica stării solide, chimie și cristalografie.

Mai mult, este utilizat în microscopie electronică pentru a indica dimensiunea structurilor microscopice.

Cristalografie

Unitatea Å este folosită în studiile de cristalografie care folosesc raze X ca bază, deoarece acestea au o lungime de undă între 1 și 10 Å.

Å este utilizat în studiile de cristalografie cu pozitroni în chimia analitică, deoarece toate legăturile chimice sunt cuprinse între 1 și 6 Å.

Lungimile de undă

Å este utilizat pentru a exprima lungimile de undă (λ) ale radiațiilor electromagnetice, în special în regiunea luminii vizibile. De exemplu, culoarea verde corespunde unei lungimi de undă de 4.770 Å, iar culoarea roșie a unei lungimi de undă de 6.231 Å.

Între timp, radiațiile ultraviolete, aproape de lumina vizibilă, corespund unei lungimi de undă de 3.543 Å.

Radiația electromagnetică are mai multe componente, printre care: energia (E), frecvența (f) și lungimea de undă (λ). Lungimea de undă este invers proporțională cu energia și frecvența radiațiilor electromagnetice.

Prin urmare, cu cât lungimea de undă a radiației electromagnetice este mai lungă, cu atât frecvența și energia ei sunt mai mici.

echivalențe

În cele din urmă, unele echivalențe de Å sunt disponibile cu diferite unități, care pot fi utilizate ca factori de conversie:

-10 ^-10 metri / Å

-10 ^-8 centimetri / Å

-10 ^-7 mm / Å

-10 ^-4 micrometru (micron) / Å.

-0,10 milimetri (nanometru) / Å.

-100 picometru / Å.

Referințe

1. Helmenstine, Anne Marie, doctorat. (05 decembrie 2018). Definiția angstromului (fizică și chimie). Recuperat de la: thinkco.com
2. Wikipedia. (2019). Angstrom. Recuperat de la: es.wikipedia.org
3. Whitten, Davis, Peck și Stanley. (2008). Chimie. (Ediția a VIII-a). CENGAGE Învățare.
4. Regenții Universității din California. (o mie nouă sute nouăzeci și șase). Spectru electromagnetic. Recuperat din: cse.ssl.berkeley.edu
5. AVCalc LLC. (2019). Ce este angstrom (unitate). Recuperat de la: aqua-calc.com
6. Angstrom - Omul și unitatea. . Recuperat din: phycomp.technion.ac.il