Wstęp

Analizę widmową możemy zdefiniować jako określanie ilościowe i jakościowe składu chemicznego ciał na podstawie widm ich promieniowania (widzialnego , nadfioletowego lub podczerwonego). Widma te powstają na skutek rozszczepienia światła pochodzącego od pobudzonych do świecenia gazów i par metali. Rozszczepienie widma na poszczególne linie widmowe następuje w pryzmacie , dzięki zjawisku dyspersji. Zjawisko to polega na zmianie współczynnika załamania w zależności od długości fali (im mniejsza długość fali , tym większy kąt załamania).

Powstawanie linii widmowych związane jest ze wzbudzeniem elektronów pojedynczych atomów. Jeżeli elektron na skutek wzbudzenia przechodzi ze stanu stacjonarnego na wyższy , to wracając wypromieniuje energię w postaci kwantu (fotonu).

Widma dzielimy ze względu na pochodzenie na widma :

• emisyjne

• absorpcyjne

• luminescencyjne.

Ze względu na obraz powstały po rozszczepieniu , widma dzielimy na :

• liniowe

• pasmowe

• ciągłe.

Widmo emisyjne liniowe dają pobudzone do świecenia gazy oraz pary metali.

Widmo światła emitowane przez cząsteczki ma postać pasm złożonych z poszczególnych linii. Ciągłe widmo emisyjne ciągłe uzyskujemy przez pobudzenie do świecenia ciał stałych cieczy lub gazów pod wysokim ciśnieniem. Poszczególne linie i pasma nachodzą na siebie wskutek bardzo dużych oddziaływań między atomami. Widmo takie nie może być wykorzystane dla celów analizy widmowej emisyjnej.

Widmo absorpcyjne możemy zaobserwować gdy na drodze światła o ciągłym rozkładzie umieścimy warstwę gazu lub par metali o temperaturze niższej od temperatury źródła. Na tle widma ciągłego można wtedy zauważyć czarne linie odpowiadające liniom widma emisyjnego danego gazu lub par metalu. Najbardziej znanym widmem absorpcyjnym jest widmo światła słonecznego. Ciemne linie na tle tego widma (linie Fraunhofera) powstają na skutek pochłonięcia promieniowania o pewnych długościach przez czynnik znajdujący się na drodze promieni.

Trzeci rodzaj widma to widmo luminescencyjne które można uzyskać np. przez: bombardowanie ciała elektronami , przepływ prądu elektrycznego , napromieniowanie.

Do analizy spektralnej (widmowej) stosuje się spektografy pryzmatyczne, siatkowe i interferencyjne. W spektrografie obraz widma powstaje na matówce lub na kliszy fotograficznej. Do obserwacji widma służą znacznie prostsze spektroskopy.

Rysunek 1 - Schemat spektografu pryzmatycznego

Spektroskopy posiadają skalę liniową i wymagają każdorazowo cechowania.

W tym celu stosując wzorcowe źródła światła o znanych długościach linii widmowych określamy ich położenie na tle skali i sporządzamy tzw. krzywą dyspersji. W naszej pracowni jako wzorca używamy lampę rtęciową (żarową) oraz rurkę Geislera (lub Plückera) wypełnioną neonem (której widmo z liniami czerwonymi uzupełnia widmo rtęci).

Rysunek 2 - schemat spektoskopu

Analiza widmowa umożliwiła odkrycie wielu nowych pierwiastków . Umożliwia też szybką analizę składu chemicznego bardzo małych ilości substancji . Największą wykrywalnością spektralną odznaczają się pierwiastki metaliczne choć i pozostałe można badać stosując tą metodę.

---