41987

RODZAJE WIDM

Przy pomocy spektroskopu R. Bunsen i G. Kirchoff wykroi w roku 1859 fakt, któiy stal się podstawą tzw. analizy widmowej. Okazało się mianowicie, że pobudzone do świecenia gazy i pary dają charakterystyczne widma nieciągłe. Możemy pobudzić do świecenia parę jakiegoś ciała, np. metalu, wprowadzając je do płomienia, możemy wytworzyć wyładowania iskrowe między elektrodami z badanego metalu albo wreszcie wywołać wyładowania łukowe, przy czym jedna z elektrod łuku musi być z badanego metalu; możemy też po prostu wywołać wyładowania elektryczne w parze danego metalu w lamach specjalnej konstrukcji. W tych wszystkich przypadkach obserwujemy cliarakterystyczne widmo złożone z oddzielnych linii. Widmo to charakteryzuje atomy pierwiastków, a nie drobiny chemiczne. Typowym przykładem widma tego rodzaju jest widmo sodu, które w dziedzinie widzialnej składa się z jednej linii żółtej, tzw. linii D. Linia ta ma zupełnie określone położenie i odpowiada jej światło o dokładnie określonej długości fali. Ściśle biorąc, przy użyciu przyrządów o dużej zdolności rozdzielczej okazuje się, że linia sond składa się z dwu linii położonych bardzo blisko siebie: Di i D20 długościach fali: Di - 5895,932 L i D₂- 5889,965 L*. Żółta linia D charakteryzuje więc widmo atomów sodu. Możemy ją zauważyć wprowadzając do płomienia palnika Bunsena dowolny związek sodu.

Każdy pierwiastek ma swoje charakterystyczne widmo złożone z linii: przy dokładniejszym zbadaniu okazuje się, że linie te rozłożone są w widmie według praw określonego typu, tworząc tzw. serie widmowe. Widma liniowe są charakterystycze dla rodzaju atomów w stanie gazu lub pary. Wynika stąd możliwość analizy widmowej, tzn. stwierdzenia obecności danego pierwiastka w badanej substancji przez zbadanie jej widma. Należy zauważyć, że dla pojawienia się widma liniowego charakteryzującego atomy konieczna jest dysocjacja związków, w których skład te atomy wchodzą. Dysocjacja^{1 2} taka występuje zawsze w warunkach świecenia płomienia, łuku lub iskry.

Metoda analizy widmowej jest bardzo czuła; pozwala ona wykryć np. już 3 10 mg sodu albo 10 ' mg litu. Z natężenia linii możemy wywnioskować o ilości danego pierwiastka, np. w stopie czy w jakimś nieznanym związku, tak że analiza widmowa może dawać również wyniki ilościowe.

Omówione wyżej widma są to tzw. widma liniowe (seryjne). Znamy inny jeszcze typ widma, tzw. widma pasmowe; charakteryzują one już nie atomy, a drobiny związków. Przy użyciu przyrządów o dużej zdolności rozsczepiającej okazuje się, że widma pasmowe też składają się z dużej ilości linii, ułożonych jednak według innego prawa niż w widmach seryjnych.

Inaczej zachowują się rozżarzone ciała stałe i ciekłe oraz gazy pod dużym ciśnieniem. Dają one widmo ciągłe, obejmujące wszystkie barwy od czerwieni do fioletu. Rozkład natężeń w widmie zależy od rodzaju ciała i jego temperatury; im wyższa jest temperatura, tym bardziej maksimum natężenia w widmie przesuwa się w stronę fal krótkich.

Wszystkie omówione rodzaje widma są to tzw. widma emisyjne. Prócz nich znamy jeszcze inny rodzaj widm, tzw. widma absorpcyjne. Widma absorpcyjne możemy zaobserwować, jeżeli na drodze światła pochodzącego ze źródła o widmie ciągłym znajdzie się warstwa, np. gazu czy pary o temperaturze niższej niż temperatyra źródła. Klasycznym przykładem widma absorpcyjnego jest doświadczenie Kirchoffa. Za źródło światła służy łuk węglowy dający silne widmo ciągłe. Pomiędzy lukiem a szczeliną spektroskopu ustawiamy płomień palnika Bunsena, zabarwiony na żółto parami sodu. Temperatura płomienioa jest o wiele niższa niż temperatura łuku. W' widmie ciągłym pojawia się wówczas ciemna linia. Okazuje się, że linia ta zajmuje dokładnie to samo miejsce w widmie, które zajęłaby żółta linia sodu, gdyby świecił sam tylko płomień sodowy. Jest to przykład ogólnej zasady Kirchoffa, według której linie absorpcyjne zajmują dokładnie to samo położenie w widmie, co odpowiednie linie emisyjne. Co prawda, przy dokładniejszym zbadaniu sprawa nie wygląda tak prosto. Okazuje się, że nie wszystkie linie emisyjnme mogą występować jako absorpcyjne, a tylko te spośród nich, które należą do określonych serii widmowych.

1

   lL = 10"⁸ cm

2

   dysocjacja łac dissociatio = rozdzielenie > chem. rozpad związków chemicznych na składniki.