ÁSTRSTROM: היסטוריה, שימושים ושוויון שוויון - כִּימִיָה - 2025

אנגסטרום היא יחידת אורך המשמש לבטא את המרחק ליניארי בין שתי נקודות; במיוחד בין שני גרעינים אטומיים. שווה ל ^10-8 ס"מ או ^10-10 מ ', פחות ממיליארד המטר. לכן זו יחידה המשמשת לממדים קטנים מאוד. הוא מיוצג על ידי האות האלפבית השבדית Å, לכבוד הפיזיקאי אנדר ג'ונאס אנגסטרום (תמונה תחתונה), שהציג יחידה זו במהלך מחקריו.

האנגסטרום מוצא שימוש בתחומים שונים של פיזיקה וכימיה. בהיותו מדידת אורך כה קטנה, זה לא יסולא בפז ברמת הדיוק והנוחות במדידות של יחס אטומי; כמו רדיוס אטומי, אורכי קשר ואורכי גל של הספקטרום האלקטרומגנטי.

דיוקן אנדרס אנגסטרום. מקור: http://www.angstrom.uu.se/bilder/anders.jpg.

למרות העובדה כי ברבים מהשימושים שלה הוא יורד על ידי יחידות SI, כמו הננומטר והפיקומטר, הוא עדיין תקף באזורים כמו קריסטלוגרפיה, ובמחקרים של מבנים מולקולריים.

הִיסטוֹרִיָה

הופעת האחדות

אנדרס ג'ונאס אנגסטרום נולד בלדגו, עיירה שבדית, ב- 13 באוגוסט 1814 ונפטר באפסלה (שבדיה), ב- 21 ביוני 1874. הוא פיתח את מחקריו המדעיים בתחום הפיזיקה והאסטרונומיה. הוא נחשב לאחד החלוצים במחקר הספקטרוסקופיה.

אנגסטרום חקר הולכת חום ואת הקשר בין מוליכות חשמלית למוליכות תרמית.

באמצעות ספקטרוסקופיה הוא הצליח לחקור את הקרינה האלקטרומגנטית מגופים שמימיים שונים, וגילה שהשמש עשויה מימן (וגורמים אחרים העוברים תגובות גרעיניות).

אנגסטרום אמור לייצר מפה של ספקטרום השמש. מפה זו הוסברה בפירוט כה רב שהיא מכילה אלף קווים ספקטרליים, בהם השתמש ביחידה חדשה: Å. בהמשך, השימוש ביחידה זו נעשה נרחב, ונקרא על שמו של האדם שהציג אותה.

בשנת 1867 בדק אנגסטרום את קשת הקרינה האלקטרומגנטית מאורות הצפון וגילה את נוכחותו של קו בהיר באזור הירוק-צהוב של האור הנראה.

בשנת 1907 שימש Å להגדרת אורך הגל של קו אדום הפולט קדמיום, שערכו הוא 6,438.47 Å.

הספקטרום הנראה לעין

אנגסטרום חש כי נוח היה להציג את היחידה לביטוי אורכי הגל השונים המרכיבים את ספקטרום אור השמש; במיוחד באזור האור הנראה.

כאשר קרן אור שמש מתרחשת על פריזמה, האור המתהווה נשבר לספקטרום צבעים רציף, הנע בין סגול לאדום; עוברת אינדיגו, ירוק, צהוב וכתום.

צבעים הם ביטוי לאורכים השונים הקיימים באור נראה, בין כ -4,000 Å לכ -7,000 Å.

כאשר נצפים קשת, ניתן לפרט שהיא מורכבת מצבעים שונים. אלה מייצגים את אורכי הגל השונים המרכיבים אור גלוי, המתפרק על ידי טיפות המים העוברות באור הנראה.

למרות שאורכי הגל השונים (λ) המרכיבים את ספקטרום אור השמש באים לידי ביטוי ב- Å, הביטוי שלהם בננומטרים (ננומטר) או מילימטרים שווה ערך ל ^-10-9 מ ' הוא גם נפוץ למדי .

ה- Å וה- SI

למרות שהיחידה Å שימשה בחקירות ופרסומים רבים בכתבי עת מדעיים ובספרי לימוד, היא אינה רשומה במערכת היחידות הבינלאומית (SI).

יחד עם Å, ישנן יחידות אחרות שאינן רשומות ב- SI; עם זאת, הם ממשיכים לשמש בפרסומים בעלי אופי שונה, מדעי ומסחרי.

יישומים

רדיוסים אטומיים

היחידה Å משמשת לביטוי הממד של רדיוס האטומים. רדיוס האטום מתקבל על ידי מדידת המרחק בין הגרעינים של שני אטומים רציפים וזהים. המרחק הזה שווה ל -2 r, ולכן הרדיוס האטומי (r) הוא מחצית ממנו.

רדיוס האטומים מתנדנד סביב 1 Å, כך שנוח להשתמש ביחידה. זה ממזער את השגיאות שניתן לבצע ביחידות אחרות, מכיוון שאין צורך להשתמש בעוצמות של 10 עם אקספוננטים שליליים או דמויות עם מספר גדול של מספרים עשרוניים.

לדוגמא, יש לנו את הרדיוסים האטומיים הבאים הבאים לידי ביטוי באנגסטרומים:

-שלורו (Cl), בעל רדיוס אטומי של 1 Å

-ליתיום (Li), 1.52 Å

-בורו (B), 0.85 Å

-פחמן (C), 0.77 Å

-חמצן (O), 0.73 Å

-זרחן (P), 1.10 Å

-גופרית (S), 1.03 Å

חנקן (N), 0.75 Å;

-פלואור (F), 0.72 Å

-Bromo (Br), 1.14 Å

-ודיוד (I), 1.33 Å.

למרות שישנם יסודות כימיים בעלי רדיוס אטומי הגדול מ -2 Å, ביניהם:

-רובידיום (Rb) 2.48 Å

-סטרונטיום (האב) 2.15 Å

-צזיום (Cs) 2.65 Å.

פיקומטר נגד אנגסטרום

מקובל בטקסטים של כימיה למצוא רדיוסים אטומיים המתבטאים בפיקומטרים (עמודים לדקה), שהם קטנים פי מאה מאנגסטרום. ההבדל הוא פשוט הכפלת הרדיוסים האטומיים לעיל ב 100; לדוגמא, הרדיוס האטומי של הפחמן הוא 0.77 Å או 770 עמודים לדקה.

כימיה ופיזיקה של מצב מוצק

A משמש גם לביטוי גודל מולקולה והמרחב בין מישורי האטום במבני קריסטל. בגלל זה A משמש בפיזיקה של מצב מוצק, כימיה וקריסטלוגרפיה.

יתר על כן, הוא משמש במיקרוסקופיה אלקטרונית כדי לציין את גודל המבנים המיקרוסקופיים.

קריסטלוגרפיה

היחידה Å משמשת במחקרי קריסטלוגרפיה המשתמשים בקרני רנטגן כבסיס, מאחר ואלו אורך גל בין 1 ל 10 Å.

ה- A משמש במחקרי קריסטלוגרפיה של פוזיטרון בכימיה אנליטית, מכיוון שכל הקשרים הכימיים הם בטווח 1 עד 6 Å.

אורכי גל

ה- A משמש לביטוי אורכי הגל (λ) של הקרינה האלקטרומגנטית, במיוחד באזור האור הנראה. לדוגמא, הצבע ירוק תואם אורך גל של 4,770 Å, והצבע אדום אורך גל של 6,231 Å.

בינתיים, קרינה אולטרה סגולה, הקרובה לאור הנראה, תואמת אורך גל של 3,543 Å.

לקרינה אלקטרומגנטית מספר מרכיבים, ביניהם: אנרגיה (E), תדר (f) ואורך גל (λ). אורך הגל הוא ביחס הפוך לאנרגיה ולתדירות הקרינה האלקטרומגנטית.

לכן ככל שאורך הגל של הקרינה האלקטרומגנטית ארוך יותר, כך התדירות והאנרגיה שלו נמוכים יותר.

שקילות

לבסוף, קיימות כמה שקולות של Å עם יחידות שונות, שיכולות לשמש כגורמי המרה:

-10 ^-10 מטר / Å

-10 ^-8 סנטימטר / Å

-10 ^-7 מ"מ / Å

-10 ^-4 מיקרומטר (מיקרון) / Å.

-0.10 מילימיקרה (ננומטר) / Å.

-100 פיקומטר / Å.

הפניות

1. הלמנסטין, אן מארי, דוקטורט. (05 בדצמבר 2018). הגדרת אנגסטרום (פיזיקה וכימיה). התאושש מ: thoughtco.com
2. ויקיפדיה. (2019). אנגסטרום. התאושש מ: es.wikipedia.org
3. וויטן, דייויס, פק וסטנלי. (2008). כִּימִיָה. (מהדורה 8). לימוד CENGAGE.
4. העצמאים של אוניברסיטת קליפורניה. (תשע עשרה תשעים ושש). הספקטרום האלקטרומגנטי. התאושש מ: cse.ssl.berkeley.edu
5. AVCalc LLC. (2019). מה זה אנגסטרום (יחידה). התאושש מ: aqua-calc.com
6. אנגסטרום - האיש והיחידה. . התאושש מ: phycomp.technion.ac.il