Wat is een emissiespectrum?

Een emissiespectrum is de elektromagnetische straling (EMR), zoals zichtbaar licht, een stof stoot uit.Elk element geeft een unieke vingerafdruk van licht af, dus het analyseren van de frequenties van dit licht helpt de chemische stof te identificeren die het heeft gegenereerd.Deze procedure wordt emissiespectroscopie genoemd en is een zeer nuttig wetenschappelijk hulpmiddel.Het wordt in astronomie gebruikt om de elementen in sterren te bestuderen en in chemische analyse.

Elektromagnetische straling kan worden beschreven in termen van de golflengte mdash;de afstand tussen de toppen van de golven mdash;of zijn frequentie mdash;Het aantal toppen dat binnen een bepaalde tijd voorbijgaat.Hoe hoger de energie van de straling, hoe korter zijn golflengte en hoe hoger de frequentie zal zijn.Blauw licht heeft bijvoorbeeld een hogere energie en daarom een hogere frequentie en kortere golflengte dan rood licht.

Soorten spectra

Er zijn twee soorten emissiespectrum.Het continue type bevat veel frequenties die in elkaar worden samengevoegd zonder openingen, terwijl het lijntype slechts enkele verschillende frequenties bevat.Hete objecten produceren een continu spectrum, terwijl gassen energie kunnen absorberen en het vervolgens op bepaalde specifieke golflengten uitzenden, waardoor een emissielijnspectrum wordt gevormd.Elk chemisch element heeft zijn eigen unieke reeks lijnen.

hoe een continu spectrum wordt geproduceerd

relatief dichte stoffen, wanneer ze heet genoeg worden, stoten licht uit bij alle golflengten.De atomen liggen relatief dicht bij elkaar en naarmate ze energie krijgen, bewegen ze zich meer en stoten tegen elkaar tegen, wat resulteert in een breed scala aan energieën.Het spectrum bestaat daarom uit EMR op een zeer breed scala aan frequenties.De hoeveelheden straling bij verschillende frequenties variëren met temperatuur.Een ijzeren nagel verwarmd in een vlam zal van rood naar geel naar wit gaan naarmate de temperatuur toeneemt en deze toenemende hoeveelheden straling uitgezonden bij kortere golflengten.

Een regenboog is een voorbeeld van het continue spectrum geproduceerd door de zon.Waterdruppeltjes fungeren als prisma's en splitsen het licht van de zon in zijn verschillende golflengten.

Het continue spectrum wordt volledig bepaald door de temperatuur van een object en niet door de samenstelling ervan.In feite kunnen kleuren worden beschreven in termen van temperatuur.In de astronomie onthult de kleur van een ster zijn temperatuur, waarbij blauwe sterren veel heter zijn dan rodeom elkaar direct te beïnvloeden.De elektronen in een atoom kunnen op verschillende energieniveaus bestaan.Wanneer alle elektronen in een atoom op hun laagste energieniveau zijn, wordt gezegd dat het atoom zich in zijn

bevindt.Omdat het energie absorbeert, kan een elektron naar een hoger energieniveau springen.Vroeg of laat keert het elektron echter terug naar het laagste niveau, en het atoom naar zijn grondtoestand, waardoor energie uitzendt als elektromagnetische straling. De energie van de EMR komt overeen met het verschil in energie tussen de hogere en lagere toestanden van het elektron.Wanneer een elektron daalt van een hoge naar een lage energietoestand, bepaalt de grootte van de sprong de frequentie van de uitgestoten straling.Blauw licht geeft bijvoorbeeld een grotere daling van de energie aan dan rood licht. Elk element heeft zijn eigen opstelling van elektronen en mogelijke energieniveaus.Wanneer een elektron straling van een bepaalde frequentie absorbeert, zal het later straling met dezelfde frequentie uitzenden: de golflengte van de geabsorbeerde straling bepaalt de initiële sprong in energieniveau en daarom de uiteindelijke sprong terug naar de grondtoestand.Hieruit volgt dit dat atomen van een bepaald element alleen straling kunnen uitzenden bij bepaalde specifieke golflengten, waardoor een patroon wordt gevormd dat uniek is voor dat element. Het observeren van spectra Een instrument dat bekend staat als een spectroscoop of spectrometer wordt gebruikt om emissiespectra te observeren.Het gebruikt een prisma of diffracrooster om licht te splitsen, en soms andere vormen van EMR, in hun verschillende frequenties.Dit kan een continu of lijnspectrum geven, afhankelijk van de bron van het licht.

Een lijnemissiespectrum verschijnt als een reeks gekleurde lijnen tegen een donkere achtergrond.Door de posities van de lijnen op te merken, kan een spectroscopist ontdekken welke elementen aanwezig zijn in de bron van het licht.Het emissiespectrum van waterstof, het eenvoudigste element, bestaat uit een reeks lijnen in de rode, blauwe en violette reeksen zichtbaar licht.Andere elementen hebben vaak meer complexe spectra.

Vlamtests

Sommige elementen stoten licht voornamelijk uit slechts één kleur uit.In deze gevallen is het mogelijk om het element in een monster te identificeren door een vlamtest uit te voeren .Dit omvat het verwarmen van het monster in een vlam, waardoor het straling door zijn karakteristieke frequenties verdampt en uitzendt en een duidelijk zichtbare kleur aan de vlam geeft.Het element natrium geeft bijvoorbeeld een sterke gele kleur.Veel elementen kunnen op deze manier gemakkelijk worden geïdentificeerd.

Moleculaire spectra

hele moleculen kunnen ook emissiespectra produceren, die het gevolg zijn van veranderingen in de manier waarop ze trillen of roteren.Deze omvatten lagere energieën en hebben de neiging om emissies te produceren in het infraroodgedeelte van het spectrum.Astronomen hebben verschillende interessante moleculen in de ruimte geïdentificeerd door infraroodspectroscopie, en de techniek wordt vaak gebruikt in organische chemie.

Absorptiespectra

Het is belangrijk om onderscheid te maken tussen emissie- en absorptiespectra.In een absorptiespectrum worden sommige golflengten van licht geabsorbeerd terwijl ze door een gas passeren, waardoor een patroon van donkere lijnen wordt gevormd tegen een continue achtergrond.Elementen absorberen dezelfde golflengten die ze uitstoten, dus dit kan worden gebruikt om ze te identificeren.Licht van de zon die door de atmosfeer van Venus gaat, produceert bijvoorbeeld een absorptiespectrum waarmee wetenschappers de samenstelling van de atmosfeer van de planeet kunnen bepalen.