Cos'è uno spettro di emissione?
Uno spettro di emissione è la radiazione elettromagnetica (EMR), come la luce visibile, una sostanza emette.Ogni elemento emette un'impronta digitale unica di luce, quindi l'analisi delle frequenze di questa luce aiuta a identificare la sostanza chimica che l'ha generata.Questa procedura è chiamata spettroscopia di emissione ed è uno strumento scientifico molto utile.È usato in astronomia per studiare gli elementi presenti nelle stelle e nell'analisi chimica.
Le radiazioni elettromagnetiche possono essere descritte in termini di lunghezza d'onda e mdash;la distanza tra le creste delle onde mdash;o la sua frequenza mdash;Il numero di creste che passano in un determinato periodo di tempo.Maggiore è l'energia della radiazione, più corta è la sua lunghezza d'onda e maggiore sarà la sua frequenza.La luce blu, ad esempio, ha un'energia più elevata e quindi una frequenza più alta e una lunghezza d'onda più corta rispetto alla luce rossa.
Tipi di spettri
Esistono due tipi di spettro di emissione.Il tipo continuo contiene molte frequenze che si fondono l'una nell'altra senza lacune, mentre il tipo di linea contiene solo poche frequenze distinte.Gli oggetti caldi producono uno spettro continuo, mentre i gas possono assorbire l'energia quindi emetterlo a determinate lunghezze d'onda specifiche, formando uno spettro della linea di emissione.Ogni elemento chimico ha la sua sequenza unica di linee.
Come viene prodotto uno spettro continuo
sostanze relativamente dense, quando diventano abbastanza calde, emettono luce a tutte le lunghezze d'onda.Gli atomi sono relativamente vicini e man mano che guadagnano energia, si muovono di più e si scontrano l'uno contro l'altro, risultando in una vasta gamma di energie.Lo spettro, quindi, è costituito da EMR a una vasta gamma di frequenze.Le quantità di radiazioni a frequenze diverse variano con la temperatura.Un chiodo di ferro riscaldato in una fiamma andrà dal rosso al giallo al bianco all'aumentare della sua temperatura e emette quantità crescenti di radiazioni a lunghezze d'onda più brevi.
Un arcobaleno è un esempio dello spettro continuo prodotto dal sole.Le goccioline d'acqua fungono da prismi, dividendo la luce del sole nelle sue varie lunghezze d'onda.
Lo spettro continuo è determinato interamente dalla temperatura di un oggetto e non dalla sua composizione.In effetti, i colori possono essere descritti in termini di temperatura.In astronomia, il colore di una stella rivela la sua temperatura, con le stelle blu che sono molto più calde di quelle rosse.
Come gli elementi producono spettri di linea di emissione
uno spettro di linea è prodotto da gas o plasma, dove gli atomi sono abbastanza distantiper influenzare l'un l'altro direttamente.Gli elettroni in un atomo possono esistere a diversi livelli di energia.Quando tutti gli elettroni in un atomo sono al loro livello di energia più basso, si dice che l'atomo sia allo stato fondamentale .Mentre assorbe energia, un elettrone può saltare a un livello di energia più elevato.Prima o poi, tuttavia, l'elettrone tornerà al suo livello più basso e l'atomo al suo stato fondamentale, emettendo energia come radiazione elettromagnetica.
L'energia dell'EMR corrisponde alla differenza di energia tra gli stati più alti e inferiori dell'elettrone.Quando un elettrone scende da uno stato alto a uno stato energetico a bassa energia, la dimensione del salto determina la frequenza della radiazione emessa.La luce blu, ad esempio, indica un calo maggiore di energia rispetto alla luce rossa. Ogni elemento ha una propria disposizione di elettroni e possibili livelli di energia.Quando un elettrone assorbe le radiazioni di una particolare frequenza, emetterà successivamente la radiazione alla stessa frequenza: la lunghezza d'onda della radiazione assorbita determina il salto iniziale nel livello di energia e quindi l'eventuale salto allo stato fondamentale.Ne consegue che gli atomi di un dato elemento possono emettere solo radiazioni a determinate lunghezze d'onda specifiche, formando un modello unico a quell'elemento. Spettri di osservazione Uno strumento noto come spettroscopio o spettrometro viene utilizzato per osservare gli spettri di emissione.Usa un prisma o un diffracgrigliando per dividere la luce e talvolta altre forme di EMR, nelle loro diverse frequenze.Ciò può dare uno spettro continuo o di linea, a seconda della fonte della luce.Uno spettro di emissione di linea appare come una serie di linee colorate su uno sfondo scuro.Notando le posizioni delle linee, uno spettroscopista può scoprire quali elementi sono presenti nella fonte della luce.Lo spettro di emissione di idrogeno, l'elemento più semplice, è costituito da una serie di linee nelle gamme rosse, blu e viola di luce visibile.Altri elementi hanno spesso spettri più complessi.
Test di fiamma
Alcuni elementi emettono luce principalmente di un solo colore.In questi casi, è possibile identificare l'elemento in un campione eseguendo un test di fiamma .Ciò comporta il riscaldamento del campione in una fiamma, facendo vaporizzare ed emettere radiazioni alle sue frequenze caratteristiche e dare un colore chiaramente visibile alla fiamma.L'elemento sodio, ad esempio, dà un forte colore giallo.Molti elementi possono essere facilmente identificati in questo modo.
Spettri molecolari
Le molecole intere possono anche produrre spettri di emissione, che derivano da cambiamenti nel modo in cui vibrano o ruotano.Questi coinvolgono energie più basse e tendono a produrre emissioni nella parte infrarossa dello spettro.Gli astronomi hanno identificato una varietà di molecole interessanti nello spazio attraverso la spettroscopia a infrarossi e la tecnica viene spesso utilizzata nella chimica organica. Spettri di assorbimento