ÁNGSTROM: GESCHIEDENIS, TOEPASSINGEN EN EQUIVALENTIES - CHEMIE - 2025

De ångström is een lengte-eenheid die wordt gebruikt om de lineaire afstand tussen twee punten uit te drukken; vooral tussen twee atoomkernen. Komt overeen met ^10-8 cm of ^10-10 m, minder dan een miljardste van een meter. Daarom is het een eenheid die wordt gebruikt voor zeer kleine afmetingen. Het wordt weergegeven door de letter van het Zweedse alfabet Å, ter ere van de natuurkundige Ander Jonas Ångström (onderste afbeelding), die deze eenheid tijdens zijn onderzoek introduceerde.

De angstrom wordt gebruikt op verschillende gebieden van natuurkunde en scheikunde. Omdat het zo'n kleine lengtemeting is, is het van onschatbare waarde in nauwkeurigheid en gemak bij metingen van atoomverhoudingen; zoals atoomradius, bindingslengtes en golflengten van het elektromagnetische spectrum.

Portret van Anders Ångström. Bron: http://www.angstrom.uu.se/bilder/anders.jpg.

Ondanks het feit dat het in veel van zijn toepassingen wordt gedegradeerd door SI-eenheden, zoals de nanometer en picometer, is het nog steeds geldig in gebieden zoals kristallografie en in de studies van moleculaire structuren.

Geschiedenis

Opkomst van eenheid

Anders Jonas Ångström werd op 13 augustus 1814 geboren in Lödgo, een Zweedse stad, en stierf op 21 juni 1874 in Uppsala (Zweden). Hij ontwikkelde zijn wetenschappelijk onderzoek op het gebied van fysica en astronomie. Hij wordt beschouwd als een van de pioniers in de studie van spectroscopie.

Ångström onderzocht warmtegeleiding en de relatie tussen elektrische geleidbaarheid en thermische geleidbaarheid.

Door het gebruik van spectroscopie was hij in staat om de elektromagnetische straling van verschillende hemellichamen te bestuderen en ontdekte hij dat de zon gemaakt was van waterstof (en andere elementen die nucleaire reacties ondergaan).

Een Ångström zal een kaart van het zonnespectrum produceren. Deze kaart is zo gedetailleerd uitgewerkt dat hij duizend spectraallijnen bevat, waarin hij een nieuwe eenheid gebruikte: Å. Vervolgens werd het gebruik van dit apparaat wijdverbreid, omdat het werd genoemd naar de persoon die het introduceerde.

In het jaar 1867 onderzocht Ångström het spectrum van elektromagnetische straling van het noorderlicht en ontdekte de aanwezigheid van een heldere lijn in het groen-gele gebied van zichtbaar licht.

In 1907 werd Å gebruikt om de golflengte te bepalen van een rode lijn die cadmium uitzendt, met een waarde van 6.438,47 Å.

Zichtbare spectrum

Ångström vond het handig om de eenheid te introduceren om de verschillende golflengten waaruit het spectrum van zonlicht bestaat uit te drukken; vooral in het gebied van zichtbaar licht.

Wanneer een zonnestraal op een prisma valt, wordt het opkomende licht opgesplitst in een continu spectrum van kleuren, variërend van violet tot rood; door indigo, groen, geel en oranje.

Kleuren zijn een uitdrukking van de verschillende lengtes die aanwezig zijn in zichtbaar licht, tussen ongeveer 4.000 Å en 7.000 Å.

Wanneer een regenboog wordt waargenomen, kan worden gedetailleerd dat deze uit verschillende kleuren bestaat. Deze vertegenwoordigen de verschillende golflengten waaruit zichtbaar licht bestaat, dat wordt afgebroken door de waterdruppels die door het zichtbare licht gaan.

Hoewel de verschillende golflengten (λ) waaruit het spectrum van zonlicht bestaat, worden uitgedrukt in Å, is hun uitdrukking in nanometers (nm) of millimicrons equivalent aan ^10-9 m ook vrij gebruikelijk .

De Å en de SI

Hoewel de eenheid Å is gebruikt in tal van onderzoeken en publicaties in wetenschappelijke tijdschriften en in leerboeken, is deze niet geregistreerd in het International System of Units (SI).

Naast Å zijn er andere eenheden die niet in de SI zijn geregistreerd; ze worden echter nog steeds gebruikt in publicaties van een andere aard, wetenschappelijk en commercieel.

Toepassingen

Atomaire stralen

De eenheid Å wordt gebruikt om de afmeting van de straal van de atomen uit te drukken. De straal van een atoom wordt verkregen door de afstand tussen de kernen van twee continue en identieke atomen te meten. Deze afstand is gelijk aan 2 r, dus de atoomstraal (r) is er de helft van.

De straal van de atomen oscilleert rond 1 Å, dus het is handig om de eenheid te gebruiken. Dit minimaliseert de fouten die kunnen worden gemaakt met het gebruik van andere eenheden, aangezien het niet nodig is om machten van 10 te gebruiken met negatieve exponenten of cijfers met een groot aantal decimalen.

We hebben bijvoorbeeld de volgende atoomstralen uitgedrukt in Angstrom:

-Chloor (Cl), heeft een atoomstraal van 1 Å

-Lithium (Li), 1,52 A

-Boro (B), 0,85 A

-Carbon (C), 0,77 A

-Zuurstof (O), 0,73 A

-Fosfor (P), 1,10 Å

-Zwavel (S), 1,03 A

-Stikstof (N), 0,75 A;

-Fluor (F), 0,72 A

-Bromo (Br), 1,14 A

-Jodium (I), 1,33 A.

Hoewel er chemische elementen zijn met een atoomstraal groter dan 2 Å, waaronder:

-Rubidium (Rb) 2,48 Å

-Strontium (Sr) 2,15 Å

-Cesium (Cs) 2,65 Å.

Picometer versus Angstrom

Het is gebruikelijk in scheikundeteksten om atoomstralen te vinden die worden uitgedrukt in picometers (ppm), die honderd keer kleiner zijn dan een ångström. Het verschil is simpelweg het vermenigvuldigen van de bovenstaande atoomstralen met 100; de atoomstraal van koolstof is bijvoorbeeld 0,77 A of 770 ppm.

Solid State Chemistry and Physics

Å wordt ook gebruikt om de grootte van een molecuul en de ruimte tussen de vlakken van een atoom in kristalstructuren uit te drukken. Hierdoor wordt Å gebruikt in vaste-stoffysica, scheikunde en kristallografie.

Bovendien wordt het gebruikt in elektronenmicroscopie om de grootte van microscopische structuren aan te geven.

Kristallografie

De eenheid Å wordt gebruikt in kristallografiestudies waarbij röntgenstraling als basis wordt gebruikt, aangezien deze een golflengte hebben tussen 1 en 10 Å.

De Å wordt gebruikt in positronkristallografiestudies in de analytische chemie, aangezien alle chemische bindingen in het bereik van 1 tot 6 Å liggen.

Golflengten

De Å wordt gebruikt om de golflengten (λ) van elektromagnetische straling uit te drukken, vooral in het gebied van zichtbaar licht. De kleur groen komt bijvoorbeeld overeen met een golflengte van 4770 Å en de kleur rood met een golflengte van 6.231 Å.

Ondertussen komt ultraviolette straling, dicht bij zichtbaar licht, overeen met een golflengte van 3.543 Å.

Elektromagnetische straling heeft verschillende componenten, waaronder: energie (E), frequentie (f) en golflengte (λ). Golflengte is omgekeerd evenredig met de energie en frequentie van elektromagnetische straling.

Daarom, hoe langer de golflengte van elektromagnetische straling, hoe lager de frequentie en energie.

Equivalenties

Ten slotte zijn er enkele equivalenties van Å beschikbaar met verschillende eenheden, die als conversiefactoren kunnen worden gebruikt:

-10 ^-10 meter / Å

-10 ^-8 centimeter / Å

-10 ^-7 mm / Å

-10 ^-4 micrometer (micron) / A.

-0,10 millimicra (nanometer) / Å.

-100 picometer / Å.

Referenties

1. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (5 december 2018). Angstrom-definitie (natuurkunde en scheikunde). Hersteld van: thoughtco.com
2. Wikipedia. (2019). Angstrom. Hersteld van: es.wikipedia.org
3. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Chemie. (8e ed.). CENGAGE Leren.
4. De regenten van de University of California. (1996). Elektromagnetisch spectrum. Hersteld van: cse.ssl.berkeley.edu
5. AVCalc LLC. (2019). Wat is ångström (eenheid). Hersteld van: aqua-calc.com
6. Angstrom - De man en de eenheid. . Hersteld van: phycomp.technion.ac.il