Analisi spettrale: emissione e assorbimento della luce da parte di atomi

Conoscere esattamente la composizione chimica di una sostanza è necessaria in molte aree dell'attività industriale. Il corso dei processi chimici dipende dalla purezza del materiale di lavoro. Tuttavia, i materiali puri, privi di qualsiasi impurità, in natura non si verificano quasi mai. Per studiare la composizione chimica della sostanza lavorativa, vengono studiati i processi di emissione e assorbimento della luce da parte degli atomi - analisi spettrale.

Questo metodo di indagine sulla natura della materia fu scoperto a metà del XIX secolo e provocò scalpore. Con esso sono stati realizzati una serie di importanti risultati nel campo della chimica e della fisica, ottenendo nuove conoscenze sugli elementi chimici. L'analisi è molto sensibile e consente di rilevare anche una miscela microscopica di una sostanza estranea. Tuttavia, l'ambito dell'analisi spettrale si estende ben oltre lo studio della composizione delle sostanze.

Cos'è uno spettro?

Lo spettro è un fenomeno in cui un raggio di luce, passando attraverso un oggetto rifrattivo (ad esempio un prisma), viene scomposto in diversi raggi multicolori.

Gli atomi di ciascun elemento chimico hanno il loro spettro individuale, diverso dagli spettri di altri elementi. A causa di questa unicità, è possibile determinare la composizione chimica di una sostanza. Lo studio degli spettri di emissione e assorbimento della luce da parte degli atomi è la base dell'analisi spettrale (spettroscopia).

La radiazione degli atomi di materia viene effettuata solo nello stato eccitato, quando esposti a loro da qualsiasi fonte di energia. Avendo ricevuto energia, la sostanza lo restituisce sotto forma di radiazione e ritorna al suo stato normale. I dati ottenuti sull'emissione e l'assorbimento degli atomi di luce da parte degli atomi vengono elaborati utilizzando speciali dispositivi spettrali.

Tipi di radiazioni

Succede:

1. Termica. Quando il corpo viene riscaldato, gli atomi accelerano il loro movimento, che porta al rilascio di energia. Al raggiungimento di una certa concentrazione di energia prodotta, la sostanza inizia ad emettere luce.
2. Un campo elettrico può essere utilizzato per emettere e assorbire gli atomi di luce. In questo caso, l'energia della radiazione è chiamata elettroluminescenza.
3. Chemiluminescenza. Questo fenomeno si verifica in alcune reazioni chimiche, quando la temperatura della sostanza rimane normale e la radiazione si verifica a causa dell'interazione con un'altra sostanza.
4. Fotoluminescenza. Si verifica quando gli stessi atomi iniziano a emettere luce sotto l'influenza di un'altra fonte di radiazioni.

Tipi di spettroscopia

Per studiare i processi di assorbimento e emissione di luce da parte degli atomi, vengono utilizzati vari metodi di analisi spettrale:

1. Condividi.
2. Assorbimento.
3. Luminescenti.
4. L'X-ray.
5. Radiospectroscopic.
6. Spettrofotometrico ecc.

I metodi più comuni di spettroscopia sono emissione, assorbimento e luminescenza.

Nel metodo di analisi delle emissioni, la sostanza deve essere convertita in uno stato gassoso. Sotto l'influenza di alte temperature, la sostanza si disintegra in atomi. In questo caso, la natura della radiazione di una sostanza diventa un criterio per determinare la composizione chimica. Lo studio del processo avviene con l'aiuto di dispositivi spettrali che analizzano il tipo di onda.

Il metodo di assorbimento è usato per studiare non l'emissione, ma l'assorbimento della luce da parte degli atomi. A seconda della natura dell'elemento, la natura dell'assorbimento di energia da parte della sostanza sarà individuale in ciascun caso.

Nel metodo luminescente, la sostanza è eccitata da raggi infrarossi o ultravioletti.

Applicazione di analisi spettrale

La spettroscopia ha portato al mondo molte preziose scoperte in vari campi della conoscenza.

Molti elementi chimici sono stati trovati a causa dell'analisi spettrale: cesio, elio, rubidio e altri. Il colore principale dei loro spettri spesso causa il nome (ad esempio "rubidio" - "rosso scuro").

La spettroscopia è ampiamente utilizzata nell'industria, in particolare nell'industria metalmeccanica, la metallurgia. L'analisi spettrale aiuta a determinare con maggiore precisione la composizione del minerale, che consente di ottenere la sostanza più pura per la produzione.

Un'applicazione insolita dell'analisi è stata trovata nel campo della medicina legale, in particolare, per stabilire l'autenticità o la falsità del documento.

Il valore dell'analisi spettrale per l'astrofisica

Le informazioni più preziose sui processi di emissione e assorbimento della luce da parte degli atomi sono fornite nel campo dell'astrofisica e dell'esplorazione dello spazio.

Solo attraverso l'analisi spettrale è stato possibile stabilire la composizione chimica degli oggetti celesti, ad esempio il sole e le stelle. La spettroscopia ha dimostrato che le stelle contengono gli stessi elementi della Terra. I fotografi dei corpi celesti non sono altro che uno spettro continuo.

Non solo la composizione chimica delle stelle è stata scoperta a causa dell'analisi spettrale. Questo metodo ci ha permesso di studiare il ciclo di vita di una stella. Ognuno di loro ha ottenuto il suo posto nella classe spettrale, in base alle sue dimensioni e alla temperatura di radiazione.

Analisi spettrale mi ha permesso di avere un'idea delle dimensioni e distanze cosmiche, della velocità degli oggetti spaziali in movimento, della loro rotazione. L'effetto Doppler integra e rivela l'essenza della ricerca condotta usando la spettroscopia.

Pertanto, la maggior parte degli studi astronomici moderni si basa su dati di analisi spettrale.

Laser, emissione e assorbimento della luce da parte di atomi negli spettri

Un laser (generatore quantico) è una fonte di radiazioni. In esso, la radiazione di energia degli atomi eccitati viene effettuata sotto l'influenza di uno stimolo esterno. Gli spettri laser sono formati dall'emissione di luce da parte degli atomi e non dal loro assorbimento. Il raggio laser è coerente: i raggi vanno paralleli e praticamente non divergono, indipendentemente dalla distanza dalla sorgente di radiazioni. I laser sono ampiamente utilizzati in vari rami della conoscenza, in particolare in medicina, fisica ottica, fotografia, metallurgia, ecc.

Avendo considerato brevemente i processi di emissione e assorbimento della luce da parte degli atomi e avendo familiarizzato con il principale metodo di ricerca - analisi spettrale, possiamo concludere che è di indiscutibile importanza nel mondo moderno. Molte sfere della scienza, della produzione e della tecnologia applicano questo metodo e i suoi risultati nel loro lavoro.