Спектрална анализа: емисија и апсорпција светлости атомима

Тачно је да је хемијски састав супстанце потребан у многим областима индустријске активности. Ток хемијских процеса зависи од чистоће радног материјала. Међутим, чисти материјали, без икаквих нечистоћа, у природи се готово никада не појављују. За проучавање хемијског састава радне материје, проучавају се процеси емисије и апсорпције светлости атомима - спектрална анализа.

Ова метода истраживања природе материје откривена је средином 19. века и изазвала сензацију. Тиме је направљен низ значајних достигнућа у области хемије и физике, добијена су нова знања о хемијским елементима. Анализа је веома осетљива и омогућава детектовање чак и микроскопског додатка стране супстанце. Међутим, опсег спектралне анализе сеже далеко изван истраживања састава супстанци.

Шта је спектар?

Спектар је феномен у коме се светлосни сноп, који пролази кроз рефрактивни објекат (на пример, призма), разлаже на неколико разнобојних зрака.

Атоми сваког хемијског елемента имају свој индивидуални спектар, различит од спектра других елемената. Због те јединствености, може се одредити хемијски састав неке супстанце. Проучавање емисионих и апсорпционих спектара светлости атома је основа спектралне анализе (спектроскопија).

Радијација атома материје изводи се само у узбуђеном стању, када им је изложен било који извор енергије. Пошто је примила енергију, супстанца га враћа у облику зрачења и враћа се у нормално стање. Добијени подаци о емисији и апсорпцији атома лаких атома обрађени су специјалним спектралним уређајима.

Врсте зрачења

Догађа се:

1. Тхермал. Када се тело загреје, атоми убрзавају своје кретање, што доводи до ослобађања енергије. Када достигне одређену концентрацију произведене енергије, супстанца почиње да емитује светлост.
2. Електрично поље се може користити да емитује и апсорбује атоме светлости. У овом случају, енергија зрачења се зове електролуминисценција.
3. Цхемилуминесценце. Овај феномен се јавља у неким хемијским реакцијама, када температура супстанце остаје нормална, а зрачење настаје услед интеракције са другом супстанцом.
4. Пхотолуминесценце. То се догађа када сами атоми почну да емитују светло под утицајем другог извора зрачења.

Врсте спектроскопије

За проучавање процеса апсорпције и емисије светлости атомима користе се различите методе спектралне анализе:

1. Емисија.
2. Апсорпција.
3. Луминесцент.
4. Рендген.
5. Радиоспецтросцопиц.
6. Спектрофотометријски итд.

Најчешће методе спектроскопије су емисија, апсорпција и луминисценција.

У емисионој методи анализе, супстанца се мора претворити у гасовито стање. Под утицајем високих температура, супстанца се распада у атоме. У овом случају, природа зрачења неке супстанце постаје критеријум за одређивање хемијског састава. Проучавање процеса одвија се уз помоћ спектралних уређаја који анализирају тип таласа.

Метода апсорпције се користи за проучавање не емисије, већ апсорпције светлости од стране атома. У зависности од природе елемента, природа апсорпције енергије од стране супстанце ће бити индивидуална у сваком случају.

У луминисцентној методи, супстанца је побуђена инфрацрвеним или ултраљубичастим зрацима.

Примена спектралне анализе

Спектроскопија је свету донела много вредних открића у различитим областима знања.

Многи хемијски елементи су пронађени због спектралне анализе: цезиј, хелијум, рубидијум и др. Примарна боја њихових спектара често изазива име (на пример, "рубидијум" - "тамно црвена").

Спектроскопија се широко користи у индустрији, посебно у машинској индустрији, металургији. Спектрална анализа помаже да се прецизније одреди састав минерала, који омогућава добијање најчистије супстанце за производњу.

Неуобичајена примена анализе је нађена у области форензике, посебно да би се утврдила аутентичност или неистина документа.

Вредност спектралне анализе за астрофизику

Највредније информације о процесима емисије и апсорпције светлости атомима дате су у области астрофизике и истраживања свемира.

Само спектралном анализом било је могуће утврдити хемијски састав небеских објеката, на примјер, сунца и звијезда. Спектроскопија је показала да звезде садрже исте елементе као и на Земљи. Фотосфере небеских тела нису ништа друго до континуирани спектар.

Не само да је хемијски састав звезда откривен спектралном анализом. Овај метод нам је омогућио да проучимо животни циклус звезде. Свака од њих добила је своје место у спектралној класи, на основу њене величине и температуре зрачења.

Спектрална анализа дозволило ми је да добијем идеју о космичким димензијама и растојањима, о брзини кретања свемирских објеката, њиховој ротацији. Доплер ефекат допуњује и открива суштину истраживања спроведеног спектроскопијом.

Тако се већина модерних астрономских студија заснива на подацима спектралне анализе.

Ласери, емисија и апсорпција светлости атомима у спектрима

Ласер (квантни генератор) је извор зрачења. У њему се зрачење енергије побуђених атома врши под утицајем спољашњег стимуланса. Ласерски спектри се формирају емитовањем светлости атомима, а не његовом апсорпцијом. Ласерски сноп је кохерентан: зраке иду паралелно и практично се не разилазе, без обзира на удаљеност до извора зрачења. Ласери се широко користе у разним гранама знања, посебно у медицини, оптичкој физици, фотографији, металургији итд.

Разматрајући процесе емисије и апсорпције светлости атома кратко и упознајући се са главним методом истраживања - спектралном анализом, можемо закључити да је она у савременом свету неоспорна. Многе области науке, производње и технологије примењују овај метод и његове резултате у свом раду.