Vì sao carbon dioxide và methane hấp thụ bức xạ hồng ngoại khác nhau?
Khám phá mở rộng · Lớp 8–12 · Liên hệ hiện tượng với kiến thức đã học
Carbon dioxide và methane có cấu trúc phân tử khác nhau nên có những kiểu dao động và chuyển mức năng lượng khác nhau. Bức xạ hồng ngoại phù hợp có thể được hấp thụ tại những dải đặc trưng, tạo dấu vân tay phổ riêng cho từng khí.
Phân tử không phải một hình đứng yên
Các nguyên tử dao động quanh cấu hình cân bằng. Những dao động làm moment lưỡng cực biến thiên có thể tương tác với bức xạ theo các chuyển mức thích hợp. Vì thế một phân tử không có moment lưỡng cực thường trực vẫn có thể hấp thụ hồng ngoại.
CO₂ có cấu hình cân bằng thẳng, còn CH₄ có cấu hình tứ diện. Khối lượng nguyên tử, liên kết và tính đối xứng khác nhau làm các dải hấp thụ không trùng hoàn toàn.
Không màu chỉ nói về một vùng phổ
Ví dụ, thiết bị quang phổ có thể phân biệt một số dấu hiệu methane và CO₂ dù mắt người không nhìn thấy màu của các khí đó. Trong ứng dụng thực tế còn cần tách ảnh hưởng hơi nước và các dải chồng lấp.
Hiểu lầm thường gặp là không màu thì không hấp thụ ánh sáng, hoặc chỉ dựa vào phổ một phân tử là tính được toàn bộ tác động khí hậu. Nồng độ, thời gian tồn tại và bối cảnh khí quyển cũng quan trọng.
Không tự thu hoặc giải phóng khí để thử phổ. Bài giải thích mối liên hệ cấu trúc–tính quang.
Ghi nhớ: Mắt nhìn vùng khả kiến; bức xạ nhiệt nằm ở vùng khác và gặp những chuyển mức phân tử riêng.