Hva er et emisjonsspekter?

Et emisjonsspektrum er den elektromagnetiske strålingen (EMR), for eksempel synlig lys, avgir et stoff.Hvert element avgir et unikt lysfingeravtrykk, så analysering av frekvensene til dette lyset hjelper til med å identifisere kjemikaliet som genererte det.Denne prosedyren kalles emisjonsspektroskopi og er et veldig nyttig vitenskapelig verktøy.Det brukes i astronomi for å studere elementene som er til stede i stjerner og i kjemisk analyse.

Elektromagnetisk stråling kan beskrives i form av dens bølgelengde og mdash;avstanden mellom bølgene og mdash;eller dens frekvens og mdash;Antall kammer som går forbi i en gitt tid.Jo høyere energi på strålingen, desto kortere er bølgelengden og jo høyere frekvens vil være.Blått lys har for eksempel en høyere energi og derfor en høyere frekvens og kortere bølgelengde enn rødt lys.

Typer spektre

Det er to typer emisjonsspekter.Den kontinuerlige typen inneholder mange frekvenser som smelter sammen til hverandre uten hull, mens linjetypen bare inneholder noen få forskjellige frekvenser.Hot gjenstander produserer et kontinuerlig spekter, mens gasser kan absorbere energi og deretter avgi det ved visse spesifikke bølgelengder, og danne et emisjonslinjespekter.Hvert kjemisk element har sin egen unike sekvens av linjer.

Hvordan et kontinuerlig spekter produseres

relativt tette stoffer, når de blir varme nok, avgir lys i alle bølgelengder.Atomene er relativt nær hverandre, og når de får energi, beveger de seg rundt og støter mot hverandre, noe som resulterer i et bredt spekter av energier.Spekteret består derfor av EMR på et veldig bredt spekter av frekvenser.Strålingsmengdene ved forskjellige frekvenser varierer med temperatur.En jernspiker oppvarmet i en flamme vil gå fra rød til gul til hvit når temperaturen øker og den avgir økende mengder stråling ved kortere bølgelengder.

En regnbue er et eksempel på det kontinuerlige spekteret produsert av solen.Vanndråper fungerer som prismer, og deler solens lys i de forskjellige bølgelengdene.

Det kontinuerlige spekteret bestemmes helt av temperaturen på et objekt og ikke av dets sammensetning.Faktisk kan farger beskrives i form av temperatur.I astronomi avslører fargen på en stjerne at denå påvirke hverandre direkte.Elektronene i et atom kan eksistere på forskjellige energinivåer.Når alle elektronene i et atom er på det laveste energinivået, sies atomet å være i

grunntilstand

.Når det absorberer energi, kan et elektron hoppe til et høyere energinivå.Før eller siden vil imidlertid elektronet gå tilbake til det laveste nivået, og atomet til dens grunntilstand, og avgi energi som elektromagnetisk stråling.

EMRs energi tilsvarer forskjellen i energi mellom elektronens høyere og lavere tilstander.Når et elektron synker fra en høy til en lav energitilstand, bestemmer størrelsen på hoppet frekvensen av strålingen som sendes ut.Blått lys indikerer for eksempel et større fall i energi enn rødt lys. Hvert element har sitt eget arrangement av elektroner og mulige energinivåer.Når et elektron absorberer stråling av en bestemt frekvens, vil det senere avgi stråling med samme frekvens: bølgelengden til den absorberte strålingen bestemmer det første hoppet i energinivået, og derfor det eventuelle hoppet tilbake til bakketilstanden.Det følger av dette at atomer av et gitt element bare kan avgi stråling ved visse spesifikke bølgelengder, og danne et mønster som er unikt for det elementet.

Å observere spektre

Et instrument kjent som et spektroskop eller spektrometer brukes til å observere emisjonsspektre.Den bruker et prisme eller diffracgitter til splittet lys, og noen ganger andre former for EMR, i sine forskjellige frekvenser.Dette kan gi et kontinuerlig eller linjespekter, avhengig av lysskilden.

Et linjeemisjonsspekter vises som en serie fargede linjer mot en mørk bakgrunn.Ved å merke seg posisjonene til linjene, kan en spektroskopist oppdage hvilke elementer som er til stede i lyskilden.Utslippsspekteret av hydrogen, det enkleste elementet, består av en serie linjer i de røde, blå og fiolette områdene av synlig lys.Andre elementer har ofte mer komplekse spektre.

FLAME -tester

Noen elementer avgir lys hovedsakelig av bare en farge.I disse tilfellene er det mulig å identifisere elementet i en prøve ved å utføre en FLAME -test .Dette innebærer å varme opp prøven i en flamme, noe som får den til å fordampe og avgi stråling ved dens karakteristiske frekvenser og gi en tydelig synlig farge til flammen.Elementets natrium gir for eksempel en sterk gul farge.Mange elementer kan lett identifiseres på denne måten.

Molekylære spektre

Hele molekyler kan også produsere emisjonsspektre, som er resultatet av endringer i måten de vibrerer eller roterer på.Disse involverer lavere energier og har en tendens til å produsere utslipp i den infrarøde delen av spekteret.Astronomer har identifisert en rekke interessante molekyler i rommet gjennom infrarød spektroskopi, og teknikken brukes ofte i organisk kjemi.

absorpsjonsspektre

Det er viktig å skille mellom emisjon og absorpsjonsspektre.I et absorpsjonsspekter blir noen bølgelengder av lys absorbert når de passerer gjennom en gass, og danner et mønster av mørke linjer mot en kontinuerlig bakgrunn.Elementer absorberer de samme bølgelengdene som de avgir, så dette kan brukes til å identifisere dem.For eksempel produserer lys fra solen som går gjennom atmosfæren i Venus et absorpsjonsspekter som lar forskere bestemme sammensetningen av planetens atmosfære.