Ćwiczenie nr 45

Temat: Oznaczanie pierwiastków za pomocą emisyjnego widma liniowego.

Harasimczuk Kamil

Markiewicz Przemysław

Grupa 6

Zespół 5

1. Pojęcia związane z tematem

Atom- najmniejszy składnik materii, któremu można przypisać właściwości chemiczne

Atomy składają się z jądra i otaczających to jądro elektronów. W jądrze znajdują się z kolei nukleony: Protony i neutrony. Neutrony są cząsteczkami obojętnymi elektrycznie, protony noszą ładunek elektryczny dodatni, zaś elektrony- ujemny.

W każdym obojętnym atomie liczba protonów i elektronów jest jednakowa. W takiej sytuacji łączny ładunek protonów i elektronów wynosi zero.

Atomy z liczbą elektronów różna od liczby protonów nazywane są jonami, czyli atomami posiadającymi ładunek elektrycznych. O właściwościach atomów decyduje głównie liczba protonów w jądrze atomu. Grupy atomów o takiej samej liczbie protonów w jądrze, a różnej ilości neutronów, określamy jako izotopy, danego pierwiastka(określonego liczbą protonów)

Atomy są podstawowymi elementami budującymi materię z punktu widzenia chemii i pozostają najmniejszymi cząstkami rozróżnianymi metodami chemicznymi. Nie zmieniają się w reakcjach chemicznych. Rozmiary atomów są rzędu
m, ale nie są dokładnie określone z punktu widzenia mechaniki kwantowej. Masa ich rośnie w miarę wzrostu liczby atomowej w przedziale od
do
kg

Pierwiastek chemiczny- zbiór wszystkich atomów posiadających jednakową liczbę protonów w jądrze. W odpowiednich warunkach stomu pierwiastków mogą łączyć się ze sobą tworząc związki chemiczne.

Kwant energii- porcja energii jaką może pochłonąć lub jaką może przekazać układ w pojedynczym akcie oddziaływania z innym układem. W fizyce klasycznej energia może być wymieniana w dowolnych porcjach, w mechanice kwantowej mikroukłady moją wymieniać energię tylko w porcjach o dozwolonej wielkości.

Teoria kwantowa- a właściwie kwantowe teorie to teorie szczegółowe, modele fizyczne, które za swą podstawę teoretyczną przyjmują mechanikę kwantową. Często nazwa `teoria kwantowa' jest używana jako synonim mechaniki kwantowej

Mechanika kwantowa (teoria kwantów -teoria praw ruchu obiektów świata mikroskopowego. Poszerza zakres mechaniki na odległości czasoprzestrzenne i energie dla których przewidywania mechaniki klasycznej nie sprawdziły się. Opisuje przede wszystkim obiekty o bardzo małych masach i rozmiarach np. atom, cząstki elementarne itp. Jej granicą dla średnich rozmiarów lub średnich energii czy pędów jest mechanika klasyczna. Dla zjawisk zachodzących w mikroświecie konieczne jest stosowanie mechaniki kwantowej, gdyż mechanika klasyczna nie daje poprawnego opisu tych zjawisk. Jest to jednak teoria znacznie bardziej złożona matematycznie i pojęciowo.

Widmo liniowe lub dyskretne -widmo składające się z oddzielnych linii widmowych. Widmo takie jest typowe dla nieoddziaływujących ze sobą atomów lub niektórych cząstek. Przeciwieństwem widma liniowego jest widmo ciągłe

Widmo -zarejestrowany obraz fal elektromagnetycznych

Widma możemy podzielić

a) pod względem sposobów obserwacji:

-widmo emisyjne powstaje, gdy obdarzone ładunkiem elektrycznym atomy lub cząsteczki tworzących dane ciało, będąc wzbudzonymi przechodzą ze stanu o wyższej energii do stanu o niższej. Przejściu temu towarzyszy emisja promieniowania elektromagnetycznego, o energii równej różnicy poziomów, między którymi przeszła cząstka

-widmo absorpcyjne powstaje, gdy widmo ciągłe przepuścimy przez daną substancję. Na podstawie linii widma możemy stwierdzić, przez jaki pierwiastek widmo zostało przepuszczone

b) pod względem struktury linii widmo dzielimy na:

-widmo liniowe -jest charakterystyczne dla danego pierwiastka. Składa się z oddzielnych linii widmowych

-widmo pasmowe -jest charakterystyczne dla danej substancji. W widmie pasmowym linie są zgrupowane bardzo gęsto

-widmo ciągłe -jest charakterystyczne dla ciała stałego (metali) cieczy i gazów w wysokim ciśnieniu. Jedna barwa przechodzi w drugą bez wyraźnej granicy

c) ze względu na długość fali (λ):

-widmo widzialne

-widmo podczerwone

-widmo ultrafioletowe

2. Wzory

3. Wykonanie pomiaru

1. Ustawić naprzeciw szczeliny kolimatora lampę rtęciową (znane źródło światła) włączoną do sieci prądu zmiennego.

2. Ustawić okular lunety (L) na ostrość (linie muszą być widziane bardzo wyraźnie).

3. Nastawić tak szerokość szczeliny kolimatora (K), aby szerokość obserwowanej linii była nie większa niż szerokość nici pajęczej w okularze lunety (L).

4. Za pomocą śruby mikrometrycznej przesunąć widmo w ten sposób, aby nastąpiło pokrycie najsilniejszej linii czerwonej z nicią. Odczytać wartość liczbową położenia na mikrometrze dla tej linii, przyjmując ją za punkt odniesienia.

5. Przesunąć widmo tak, aby nić pokryła się z następną linią i odczytać jej położenie w stosunku do punktu odniesienia ustalonego w poprzednim pomiarze.

6. W podobny sposób przeprowadzić pomiary innych położeń dla pozostałych linii widmowych.

7. Na papierze milimetrowym wykonać krzywą dyspersji. Długość fal dla poszczególnych linii w widmie rtęci wziąć z tabelki umieszczonej przy spektroskopie.

8. Zamiast lampy rtęciowej ustawić drugą lampę (nieznane źródło światła) i w podobny sposób odczytać położenie poszczególnych linii.

9. Z krzywej dyspersji odczytać długość fal dla poszczególnych linii w badanym obiekcie.

10. Wyniki zestawić w tabelce

11. Porównać otrzymane widmo z danymi zawartymi w tablicach widm liniowych różnych pierwiastków i określić, jaki pierwiastek jest odpowiedzialny za widmo obserwowane w ćwiczeniu.

Barwa Linii	Podziałka	Długość fali źródła znanego	Długość fali źródła badanego

---