ÁNGSTROM: ประวัติศาสตร์การใช้งานและการเทียบเท่า - เคมี - 2025

อังสตรอมเป็นหน่วยของความยาวที่ใช้ในการแสดงระยะทางเส้นตรงระหว่างจุดสองจุดนั้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งระหว่างนิวเคลียสสองอะตอม เทียบเท่ากับ 10 ^-8ซม. หรือ 10 ^-10ม. น้อยกว่าหนึ่งในพันล้านของเมตร ดังนั้นจึงเป็นหน่วยที่ใช้สำหรับขนาดที่เล็กมาก มันแสดงด้วยตัวอักษรของอักษรสวีเดนÅเพื่อเป็นเกียรติแก่นักฟิสิกส์ Ander Jonas Ångström (ภาพล่าง) ซึ่งเป็นผู้แนะนำหน่วยนี้ในระหว่างการวิจัยของเขา

อังสตรอมพบการใช้งานในสาขาฟิสิกส์และเคมีต่างๆ ด้วยการวัดความยาวเพียงเล็กน้อยจึงมีความแม่นยำและสะดวกในการวัดอัตราส่วนอะตอม เช่นรัศมีอะตอมความยาวพันธะและความยาวคลื่นของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า

ภาพเหมือนของ Anders Ångström ที่มา: http://www.angstrom.uu.se/bilder/anders.jpg

แม้ว่าในการใช้งานหลาย ๆ หน่วยจะถูกผลักไสโดยหน่วย SI เช่นนาโนเมตรและพิโคมิเตอร์ แต่ก็ยังใช้ได้ในด้านต่างๆเช่นการตกผลึกและในการศึกษาโครงสร้างโมเลกุล

ประวัติศาสตร์

การเกิดขึ้นของความสามัคคี

Anders Jonas Ångströmเกิดที่Lödgoเมืองของสวีเดนเมื่อวันที่ 13 สิงหาคม พ.ศ. 2357 และเสียชีวิตในเมืองอุปซอลา (สวีเดน) เมื่อวันที่ 21 มิถุนายน พ.ศ. 2417 เขาได้พัฒนางานวิจัยทางวิทยาศาสตร์ในสาขาฟิสิกส์และดาราศาสตร์ เขาถือเป็นหนึ่งในผู้บุกเบิกการศึกษาสเปกโทรสโกปี

Ångströmได้ตรวจสอบการนำความร้อนและความสัมพันธ์ระหว่างการนำไฟฟ้าและการนำความร้อน

ด้วยการใช้สเปกโตรสโคปีเขาสามารถศึกษาการแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าจากวัตถุท้องฟ้าที่แตกต่างกันโดยพบว่าดวงอาทิตย์สร้างจากไฮโดรเจน (และองค์ประกอบอื่น ๆ ที่อยู่ระหว่างปฏิกิริยานิวเคลียร์)

A Ångströmเกิดจากการสร้างแผนที่ของสเปกตรัมแสงอาทิตย์ แผนที่นี้ได้รับการอธิบายอย่างละเอียดซึ่งประกอบด้วยเส้นสเปกตรัมพันเส้นซึ่งเขาใช้หน่วยใหม่: Å ต่อจากนั้นการใช้งานหน่วยนี้ก็แพร่หลายโดยได้รับการตั้งชื่อตามบุคคลที่แนะนำ

ในปี 1867 Ångströmได้ตรวจสอบสเปกตรัมของการแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าจากแสงเหนือพบว่ามีเส้นสว่างในบริเวณสีเขียว - เหลืองของแสงที่มองเห็นได้

ในปีพ. ศ. 2450 Åถูกใช้เพื่อกำหนดความยาวคลื่นของเส้นสีแดงที่ปล่อยแคดเมียมซึ่งมีค่าเท่ากับ 6,438.47 Å

สเปกตรัมที่มองเห็นได้

Ångströmพิจารณาว่าสะดวกในการแนะนำหน่วยเพื่อแสดงความยาวคลื่นต่างๆที่ประกอบกันเป็นสเปกตรัมของแสงแดด โดยเฉพาะอย่างยิ่งในบริเวณที่มีแสงที่มองเห็นได้

เมื่อรังสีของแสงแดดตกกระทบกับปริซึมแสงที่เกิดขึ้นใหม่จะถูกแบ่งออกเป็นสเปกตรัมของสีที่ต่อเนื่องกันตั้งแต่สีม่วงไปจนถึงสีแดง ผ่านสีครามเขียวเหลืองและส้ม

สีคือการแสดงออกของความยาวที่แตกต่างกันที่ปรากฏในแสงที่มองเห็นได้ระหว่างประมาณ 4,000 Åถึง 7,000 Å

เมื่อสังเกตเห็นรุ้งจะมีรายละเอียดว่าประกอบด้วยสีที่แตกต่างกัน สิ่งเหล่านี้แสดงถึงความยาวคลื่นต่างๆที่ประกอบขึ้นเป็นแสงที่มองเห็นได้ซึ่งถูกย่อยสลายโดยหยดน้ำที่ผ่านแสงที่มองเห็นได้

แม้ว่าความยาวคลื่นที่แตกต่างกัน (λ) ที่ประกอบขึ้นเป็นสเปกตรัมของแสงแดดจะแสดงเป็นÅ แต่การแสดงออกของพวกมันในนาโนเมตร (นาโนเมตร) หรือมิลลิไมครอนที่เทียบเท่ากับ 10 ^-9ม. ก็เป็นเรื่องปกติเช่นกัน

Åและ SI

แม้ว่าหน่วยÅจะถูกใช้ในการสืบสวนและการตีพิมพ์มากมายในวารสารทางวิทยาศาสตร์และในตำราเรียน แต่ก็ไม่ได้ลงทะเบียนในระบบหน่วยสากล (SI)

นอกจากÅแล้วยังมีหน่วยงานอื่น ๆ ที่ไม่ได้ลงทะเบียนใน SI อย่างไรก็ตามพวกเขายังคงใช้ในสิ่งพิมพ์ที่มีลักษณะแตกต่างกันทางวิทยาศาสตร์และเชิงพาณิชย์

การประยุกต์ใช้งาน

รัศมีอะตอม

หน่วยÅใช้เพื่อแสดงขนาดของรัศมีของอะตอม รัศมีของอะตอมได้จากการวัดระยะห่างระหว่างนิวเคลียสของอะตอมสองอะตอมที่ต่อเนื่องและเหมือนกัน ระยะนี้เท่ากับ 2 r ดังนั้นรัศมีอะตอม (r) จึงเป็นครึ่งหนึ่งของมัน

รัศมีของอะตอมจะแกว่งประมาณ 1 Åดังนั้นจึงสะดวกในการใช้หน่วย ซึ่งจะช่วยลดข้อผิดพลาดที่อาจเกิดขึ้นกับการใช้หน่วยอื่น ๆ เนื่องจากไม่จำเป็นต้องใช้กำลัง 10 กับเลขชี้กำลังหรือตัวเลขเชิงลบที่มีทศนิยมจำนวนมาก

ตัวอย่างเช่นเรามีรัศมีอะตอมต่อไปนี้แสดงเป็นอังสตรอม:

-Chloro (Cl) มีรัศมีอะตอม 1 Å

- ลิเธียม (Li), 1.52 Å

- โบโร่ (B), 0.85 Å

- คาร์บอน (C), 0.77 Å

- ออกซิเจน (O), 0.73 Å

- ฟอสฟอรัส (P), 1.10 Å

- กำมะถัน (S), 1.03 Å

- ไนโตรเจน (N), 0.75 Å;

- ฟลูออรีน (F), 0.72 Å

- โบรโม (Br), 1.14 Å

- ไอโอดีน (I), 1.33 Å.

แม้ว่าจะมีองค์ประกอบทางเคมีที่มีรัศมีอะตอมมากกว่า 2 Åในหมู่พวกเขา:

- รูบิเดียม (Rb) 2.48 Å

- สตรอนเทียม (Sr) 2.15 Å

- ซีเซียม (Cs) 2.65 Å.

Picometer กับ Angstrom

เป็นเรื่องปกติในตำราเคมีที่จะพบรัศมีอะตอมที่แสดงเป็นพิโคมิเตอร์ (ppm) ซึ่งมีขนาดเล็กกว่าอังสตรอมหนึ่งร้อยเท่า ความแตกต่างคือการคูณรัศมีอะตอมข้างต้นด้วย 100 ตัวอย่างเช่นรัศมีอะตอมของคาร์บอนคือ 0.77 Åหรือ 770 ppm

เคมีและฟิสิกส์ของโซลิดสเตต

Åยังใช้เพื่อแสดงขนาดของโมเลกุลและช่องว่างระหว่างระนาบของอะตอมในโครงสร้างผลึก ด้วยเหตุนี้Åจึงถูกใช้ในฟิสิกส์สถานะของแข็งเคมีและการตกผลึก

นอกจากนี้ยังใช้ในกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนเพื่อระบุขนาดของโครงสร้างด้วยกล้องจุลทรรศน์

ผลึก

หน่วยÅใช้ในการศึกษาด้านผลึกที่ใช้รังสีเอกซ์เป็นพื้นฐานเนื่องจากสิ่งเหล่านี้มีความยาวคลื่นระหว่าง 1 ถึง 10 Å

Åใช้ในการศึกษาผลึกโพซิตรอนในเคมีวิเคราะห์เนื่องจากพันธะเคมีทั้งหมดอยู่ในช่วง 1 ถึง 6 Å

ความยาวคลื่น

Åใช้เพื่อแสดงความยาวคลื่น (λ) ของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าโดยเฉพาะอย่างยิ่งในบริเวณที่มีแสงที่มองเห็นได้ ตัวอย่างเช่นสีเขียวสอดคล้องกับความยาวคลื่น 4,770 Åและสีแดงมีความยาวคลื่น 6,231 Å

ในขณะเดียวกันรังสีอัลตราไวโอเลตใกล้เคียงกับแสงที่มองเห็นจะสอดคล้องกับความยาวคลื่น 3,543 Å

รังสีแม่เหล็กไฟฟ้ามีส่วนประกอบหลายอย่าง ได้แก่ พลังงาน (E) ความถี่ (f) และความยาวคลื่น (λ) ความยาวคลื่นแปรผกผันกับพลังงานและความถี่ของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า

ดังนั้นยิ่งความยาวคลื่นของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้ายาวขึ้นความถี่และพลังงานก็จะยิ่งลดลง

equivalences

ในที่สุดการเทียบเท่าบางอย่างของÅสามารถใช้ได้กับหน่วยต่างๆซึ่งสามารถใช้เป็นปัจจัยการแปลงได้:

-10 ^-10เมตร / Å

-10 ^-8เซนติเมตร / Å

-10 ^-7มม. / Å

-10 ^-4ไมโครมิเตอร์ (ไมครอน) / Å.

-0.10 มิลลิมิกรา (นาโนเมตร) / Å.

-100 พิโคมิเตอร์ / Å.

อ้างอิง

1. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (05 ธันวาคม 2561). นิยามอังสตรอม (ฟิสิกส์และเคมี) ดึงมาจาก: thoughtco.com
2. วิกิพีเดีย (2019) อังสตรอม. สืบค้นจาก: es.wikipedia.org
3. Whitten, Davis, Peck & Stanley (2008) เคมี. (ฉบับที่ 8) CENGAGE การเรียนรู้
4. ผู้สำเร็จราชการแห่งมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย (สิบเก้าสิบหก) สเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า. สืบค้นจาก: cse.ssl.berkeley.edu
5. AVCalc LLC. (2019) อังสตรอม (หน่วย) คืออะไร สืบค้นจาก: aqua-calc.com
6. Angstrom - ชายและหน่วย . ดึงมาจาก: phycomp.technion.ac.il