ÁNGSTROM: HISTORIE, POUŽITÍ A EKVIVALENCE - CHEMIE - 2025

Angstrom je délková jednotka, která se používá k vyjádření lineární vzdálenost mezi dvěma body; zvláště mezi dvěma atomovými jádry. Ekvivalent k 10 - ⁸ cm nebo 10 - ¹⁰ m, méně než jedna miliardtina metru. Proto se jedná o jednotku používanou pro velmi malé rozměry. Představuje ji švédská abecední abeceda Å, na počest fyzika Andera Jonase Ångströma (spodní obrázek), který tuto jednotku představil v průběhu svého výzkumu.

Angstrom najde uplatnění v různých oborech fyziky a chemie. Protože je měření tak malé délky, je neocenitelné v přesnosti a pohodlí při měření atomových poměrů; jako je atomový poloměr, délky vazby a vlnové délky elektromagnetického spektra.

Portrét Anders Ångström. Zdroj:

Přestože je v mnoha svých použitích sestaven jednotkami SI, jako jsou nanometr a pikometr, stále platí v oblastech jako je krystalografie a ve studiích molekulárních struktur.

Dějiny

Vznik jednoty

Anders Jonas Ångström se narodil 13. srpna 1814 ve švédském městě Lödgo a 21. června 1874 zemřel v Uppsale (Švédsko). Vědecký výzkum rozvíjel v oblasti fyziky a astronomie. Je považován za jednoho z průkopníků ve studiu spektroskopie.

Ångström zkoumal vedení tepla a vztah mezi elektrickou vodivostí a tepelnou vodivostí.

Pomocí spektroskopie byl schopen studovat elektromagnetické záření z různých nebeských těles a zjistit, že slunce bylo vyrobeno z vodíku (a dalších prvků podstupujících jaderné reakce).

Ångström má vytvořit mapu slunečního spektra. Tato mapa byla zpracována tak podrobně, že zahrnuje tisíc spektrálních čar, ve kterých použil novou jednotku: Å. Následně, použití této jednotky stalo se rozšířené, být pojmenovaný po osobě, která představila to.

V roce 1867 Ångström zkoumal spektrum elektromagnetického záření ze severních světel a objevil přítomnost jasné linie v zelenožluté oblasti viditelného světla.

V roce 1907 byl Å použit k definování vlnové délky červené čáry, která vydává kadmium, jeho hodnota je 6 438,47 Å.

Viditelné spektrum

Ångström považoval za vhodné zavést jednotku pro vyjádření různých vlnových délek, které tvoří spektrum slunečního světla; zejména v oblasti viditelného světla.

Když paprsek slunečního záření dopadne na hranol, rozcházející světlo se rozdělí na souvislé spektrum barev, od fialové po červenou; prochází indigo, zelená, žlutá a oranžová.

Barvy jsou vyjádřením různých délek přítomných ve viditelném světle, mezi přibližně 4 000 a 7 000 Á.

Když je pozorována duha, může být podrobně uvedeno, že je vytvořena z různých barev. Představují různé vlnové délky, které vytvářejí viditelné světlo, které se rozkládá kapkami vody, které prochází viditelným světlem.

Ačkoli různé vlnové délky (A), které tvoří spektrum slunečního světla, jsou vyjádřeny v A, jejich exprese v nanometrech (nm) nebo milimikronech ekvivalentních 10 - ⁹ m je také docela běžná.

A a SI

Přestože byla jednotka A použita v četných výzkumech a publikacích ve vědeckých časopisech a učebnicích, není registrována v Mezinárodním systému jednotek (SI).

Spolu s Å jsou další jednotky, které nejsou registrovány v SI; nadále se však používají v publikacích jiné povahy, vědeckých a komerčních.

Aplikace

Atomové poloměry

Jednotka Å se používá k vyjádření rozměrů poloměru atomů. Poloměr atomu se získá změřením vzdálenosti mezi jádry dvou souvislých a identických atomů. Tato vzdálenost se rovná 2 r, takže atomový poloměr (r) je poloviční.

Poloměr atomů osciluje kolem 1 Á, proto je vhodné jednotku používat. To minimalizuje chyby, které mohou být učiněny při použití jiných jednotek, protože není nutné používat síly 10 u záporných exponentů nebo čísel s velkým počtem desetinných míst.

Například máme následující atomové poloměry vyjádřené v angstromech:

-Chloro (Cl), má atomový poloměr 1 Á

-Lithium (Li), 1,52 Á

-Boro (B), 0,85 Á

- uhlík (C), 0,77 Á

-Oxygen (O), 0,73 Á

-Fosfor (P), 1,10 Á

-Síra (S), 1,03 Á

-Nitrogen (N), 0,75 Á;

-Fluor (F), 0,72 Á

-Bromo (Br), 1,14 Á

-Jodin (I), 1,33 Á.

Ačkoli existují chemické prvky s atomovým poloměrem větším než 2 Å, mezi nimi:

-Rubidium (Rb) 2,48 Á

-Stroncium (Sr) 2,15 Á

-Cesium (Cs) 2,65 Á.

Picometer vs Angstrom

V textech chemie je obvyklé najít atomové poloměry vyjádřené v pikoměrech (ppm), které jsou stokrát menší než angstrom. Rozdíl je jednoduše vynásobením výše uvedených atomových poloměrů 100; například atomový poloměr uhlíku je 0,77 Á nebo 770 ppm.

Chemie a fyzika pevných látek

A se také používá k vyjádření velikosti molekuly a prostoru mezi rovinami atomu v krystalických strukturách. Z tohoto důvodu se A používá ve fyzice pevných látek, chemii a krystalografii.

Dále se používá v elektronové mikroskopii k označení velikosti mikroskopických struktur.

Krystalografie

Jednotka A se používá v krystalografických studiích, které používají rentgenové záření jako základ, protože tyto mají vlnovou délku mezi 1 a 10 Á.

A se používá v pozitronových krystalografických studiích v analytické chemii, protože všechny chemické vazby jsou v rozmezí 1 až 6 Á.

Vlnové délky

A se používá k vyjádření vlnových délek (A) elektromagnetického záření, zejména v oblasti viditelného světla. Například zelená barva odpovídá vlnové délce 4 770 Á a červená barva vlnové délce 6 231 Á.

Mezitím ultrafialové záření, blízké viditelnému světlu, odpovídá vlnové délce 3 543 Á.

Elektromagnetické záření má několik složek, včetně: energie (E), frekvence (f) a vlnové délky (λ). Vlnová délka je nepřímo úměrná energii a frekvenci elektromagnetického záření.

Proto čím delší je vlnová délka elektromagnetického záření, tím nižší je jeho frekvence a energie.

Ekvivalence

Nakonec jsou k dispozici některé ekvivalence Å s různými jednotkami, které lze použít jako konverzní faktory:

-10 ^-10 metr / Á

-10 ^-8 centimetr / Á

-10 ^-7 mm / Á

-10 ^-4 mikrometr (mikron) / Á.

-0,10 milimikra (nanometr) / Á.

-100 pikometrů / Á.

Reference

1. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (5. prosince 2018). Angstromská definice (fyzika a chemie). Obnoveno z: thinkco.com
2. Wikipedia. (2019). Angstrom. Obnoveno z: es.wikipedia.org
3. Whitten, Davis, Peck a Stanley. (2008). Chemie. (8. ed.). CENGAGE Učení.
4. Vladaři Kalifornské univerzity. (devatenáctset devadesát šest). Elektromagnetické spektrum. Obnoveno z: cse.ssl.berkeley.edu
5. AVCalc LLC. (2019). Co je angstrom (jednotka). Obnoveno z: aqua-calc.com
6. Angstrom - muž a jednotka.. Obnoveno z: phycomp.technion.ac.il