ÁNGSTROM: STORIA, USI ED EQUIVALENZE - CHIMICA - 2025

L' angstrom è un'unità di lunghezza che viene utilizzata per esprimere la distanza lineare tra due punti; soprattutto tra due nuclei atomici. Equivalente a ^10-8 cm o ^10-10 m, meno di un miliardesimo di metro. Pertanto, è un'unità utilizzata per dimensioni molto piccole. È rappresentato dalla lettera dell'alfabeto svedese Å, in onore del fisico Ander Jonas Ångström (immagine in basso), che ha introdotto questa unità nel corso della sua ricerca.

L'angstrom trova impiego in vari campi della fisica e della chimica. Essendo una misura di lunghezza così piccola, è preziosa in termini di accuratezza e convenienza nelle misurazioni del rapporto atomico; come il raggio atomico, le lunghezze dei legami e le lunghezze d'onda dello spettro elettromagnetico.

Ritratto di Anders Ångström. Fonte: http://www.angstrom.uu.se/bilder/anders.jpg.

Sebbene in molti dei suoi usi sia relegato da unità SI, come il nanometro e il picometro, è ancora valido in settori come la cristallografia e negli studi di strutture molecolari.

Storia

Emersione di unità

Anders Jonas Ångström nacque a Lödgo, una città svedese, il 13 agosto 1814 e morì a Uppsala (Svezia) il 21 giugno 1874. Sviluppò la sua ricerca scientifica nel campo della fisica e dell'astronomia. È considerato uno dei pionieri nello studio della spettroscopia.

Ångström ha studiato la conduzione del calore e la relazione tra conduttività elettrica e conduttività termica.

Attraverso l'uso della spettroscopia, è stato in grado di studiare la radiazione elettromagnetica da diversi corpi celesti, scoprendo che il sole era composto da idrogeno (e da altri elementi sottoposti a reazioni nucleari).

Un Ångström dovrebbe produrre una mappa dello spettro solare. Questa mappa è stata elaborata in modo così dettagliato da comprendere un migliaio di linee spettrali, in cui ha utilizzato una nuova unità: Å. Successivamente, l'uso di questa unità si è diffuso, prendendo il nome dalla persona che lo ha introdotto.

Nel 1867, Ångström esaminò lo spettro della radiazione elettromagnetica dell'aurora boreale, scoprendo la presenza di una linea luminosa nella regione verde-gialla della luce visibile.

Nel 1907, Å è stato utilizzato per definire la lunghezza d'onda di una linea rossa che emette cadmio, il suo valore era 6.438,47 Å.

Spettro visibile

Ångström ha ritenuto conveniente introdurre l'unità per esprimere le diverse lunghezze d'onda che compongono lo spettro della luce solare; soprattutto nella regione della luce visibile.

Quando un raggio di luce solare colpisce un prisma, la luce emergente viene scomposta in uno spettro continuo di colori, che vanno dal viola al rosso; passando per indaco, verde, giallo e arancione.

I colori sono espressione delle diverse lunghezze presenti nella luce visibile, comprese tra circa 4.000 Å e 7.000 Å.

Quando si osserva un arcobaleno, è possibile precisare che è composto da colori diversi. Questi rappresentano le diverse lunghezze d'onda che compongono la luce visibile, che viene decomposta dalle gocce d'acqua che passano attraverso la luce visibile.

Sebbene le diverse lunghezze d'onda (λ) che compongono lo spettro della luce solare siano espresse in Å, anche la loro espressione in nanometri (nm) o millimicron equivalenti a 10 ^-9 m è abbastanza comune .

La Å e la SI

Sebbene l'unità Å sia stata utilizzata in numerose ricerche e pubblicazioni su riviste scientifiche e libri di testo, non è registrata nel Sistema internazionale di unità (SI).

Insieme ad Å, ci sono altre unità, che non sono registrate nel SI; tuttavia continuano ad essere utilizzati in pubblicazioni di diversa natura, scientifica e commerciale.

applicazioni

Raggi atomici

L'unità Å è usata per esprimere la dimensione del raggio degli atomi. Il raggio di un atomo si ottiene misurando la distanza tra i nuclei di due atomi continui e identici. Questa distanza è uguale a 2 r, quindi il raggio atomico (r) è la metà di esso.

Il raggio degli atomi oscilla intorno a 1 Å, quindi è conveniente utilizzare l'unità. Questo minimizza gli errori che si possono fare con l'uso di altre unità, poiché non è necessario usare potenze di 10 con esponenti negativi o cifre con un numero elevato di decimali.

Ad esempio, abbiamo i seguenti raggi atomici espressi in angstrom:

-Chloro (Cl), ha un raggio atomico di 1 Å

-Litio (Li), 1,52 Å

-Boro (B), 0,85 Å

-Carbonio (C), 0,77 Å

-Ossigeno (O), 0,73 Å

-Fosforo (P), 1,10 Å

-Sulfur (S), 1,03 Å

-Azoto (N), 0,75 Å;

-Fluoro (F), 0,72 Å

-Bromo (Br), 1,14 Å

-Iodio (I), 1,33 Å.

Sebbene ci siano elementi chimici con un raggio atomico maggiore di 2 Å, tra questi:

-Rubidio (Rb) 2,48 Å

-Stronzio (Sr) 2,15 Å

-Cesio (Cs) 2,65 Å.

Picometer vs Angstrom

È normale nei testi di chimica trovare i raggi atomici espressi in picometri (ppm), che sono cento volte più piccoli di un angstrom. La differenza sta semplicemente moltiplicando i raggi atomici sopra per 100; per esempio, il raggio atomico del carbonio è 0,77 Å o 770 ppm.

Chimica e fisica dello stato solido

Å è anche usato per esprimere la dimensione di una molecola e lo spazio tra i piani di un atomo in strutture cristalline. Per questo motivo Å è utilizzato nella fisica, nella chimica e nella cristallografia allo stato solido.

Inoltre, è utilizzato nella microscopia elettronica per indicare la dimensione delle strutture microscopiche.

Cristallografia

L'unità Å viene utilizzata negli studi cristallografici che utilizzano i raggi X come base, poiché questi hanno una lunghezza d'onda compresa tra 1 e 10 Å.

Å è utilizzato negli studi di cristallografia di positroni in chimica analitica, poiché tutti i legami chimici sono compresi tra 1 e 6 Å.

Lunghezze d'onda

Il Å è usato per esprimere le lunghezze d'onda (λ) della radiazione elettromagnetica, specialmente nella regione della luce visibile. Ad esempio, il colore verde corrisponde a una lunghezza d'onda di 4.770 Å e il colore rosso una lunghezza d'onda di 6.231 Å.

Nel frattempo, la radiazione ultravioletta, vicina alla luce visibile, corrisponde a una lunghezza d'onda di 3.543 Å.

La radiazione elettromagnetica ha diversi componenti, tra cui: energia (E), frequenza (f) e lunghezza d'onda (λ). La lunghezza d'onda è inversamente proporzionale all'energia e alla frequenza della radiazione elettromagnetica.

Pertanto, maggiore è la lunghezza d'onda della radiazione elettromagnetica, minore è la sua frequenza ed energia.

equivalenze

Infine, alcune equivalenze di Å sono disponibili con diverse unità, che possono essere utilizzate come fattori di conversione:

-10 ^-10 metro / a

-10 ^-8 centimetro / Å

-10 ^-7 mm / a

-10 ^-4 micrometro (micron) / a.

-0,10 millimicra (nanometri) / Å.

-100 picometro / Å.

Riferimenti

1. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (5 dicembre 2018). Definizione di Angstrom (fisica e chimica). Estratto da: thoughtco.com
2. Wikipedia. (2019). Angstrom. Estratto da: es.wikipedia.org
3. Whitten, Davis, Peck e Stanley. (2008). Chimica. (8 ° ed.). CENGAGE Apprendimento.
4. I reggenti dell'Università della California. (millenovecentonovantasei). Spettro elettromagnetico. Recupero da: cse.ssl.berkeley.edu
5. AVCalc LLC. (2019). Cos'è angstrom (unità). Estratto da: aqua-calc.com
6. Angstrom - L'uomo e l'unità. . Estratto da: phycomp.technion.ac.il