كيف تصنع طيف الانبعاث الذري في الكيمياء؟ للإجابة على هذا السؤال، من الضروري أولاً معرفة أن طيف الانبعاث الذري هو سمة لكل عنصر كيميائي على حدة، مع معرفة أنواع مختلفة من أطياف الانبعاث والشروط اللازمة لإكمال ظاهرة طيف الانبعاث.
هناك العديد من النظريات التي تساعد على فهم كيفية إنشاء طيف الانبعاث من قبل علماء مختلفين في هذا المجال.
تحديد طيف الانبعاث الذري
تعريف الانبعاث الذري في الكيمياء
- وهذا ما يسمى طيف الانبعاث الذري.
- إنه طيف من ترددات الإشعاع الكهرومغناطيسي المنبعث من ذرة أو جزيء عنصر.
- ينتقل هذا العنصر من حالة مستقرة أو عالية الطاقة إلى حالة غير مستقرة أو منخفضة الطاقة.
- حيث الطاقة المنبعثة من جسيم الفوتون تساوي فرق الطاقة بين التغيير من حالة مستقرة إلى حالة غير مستقرة.
- حيث يوجد العديد من التحولات التي يقوم بها جسيم الإلكترون داخل كل ذرة، ولكل من هذه التحولات فرق معين في إنتاج الطاقة.
- خلال هذا، يتكون طيف الانبعاث الذري الخاص بالعنصر من هذه التحولات المختلفة، ويصدر العديد من الأطوال الموجية المشعة.
- هناك عناصر جديدة لم يُعرف تركيبها بعد، وبما أن كل عنصر كيميائي له طيف انبعاث ذري خاص به، والذي يميزه عن العناصر الأخرى، فإن طيف الانبعاث الذري في هذه الحالة هو تعريف ما إذا كان العنصر الجديد. من خلال إجراء التحليل الطيفي.
أنظر أيضا: التكافؤ الفضي في الكيمياء
تعريف الانبعاث الذري في الفيزياء
- هذه هي العملية التي يتم من خلالها تحويل الحالة الميكانيكية الكمومية لجسيم في حالة طاقة عالية إلى حالة طاقة منخفضة، من خلال انتقالات الفوتون، مما يؤدي إلى إنتاج ضوء معين.
- دلالة على تردد هذا الضوء المنبعث هو وجود الطاقة اللازمة لنقل جسيم الفوتون.
- وفقًا لقانون حفظ الطاقة في الكون، فإن فرق الطاقة بين حالة الطاقة العالية للذرة والحالة منخفضة الطاقة هو مقدار الطاقة التي يحملها جسيم الفوتون، مما يؤدي إلى حالة طاقة مختلفة لهذه التحولات. . التي تنتج طيف الانبعاث الذري على مدى واسع من الترددات.
كيف يتم إنشاء طيف الانبعاث الذري في الكيمياء
- يتم إنتاج طيف الانبعاث الذري لعنصر كيميائي بواسطة ذرة العنصر التي تكتسب قدرًا معينًا من الطاقة، وهذا يحدث أثناء تسخين العنصر الكيميائي.
- عندما تمتص ذرة هذا العنصر الكيميائي قدرًا معينًا من الطاقة الحرارية، فإن الإلكترونات الموجودة داخل الذرة تلتقط هذه الطاقة وتحولها إلى طاقة حركية.
- توجد الإلكترونات داخل ذرة العنصر في مدارات أو مستويات حول نواة الذرة، وعندما تكتسب هذه الإلكترونات الطاقة، تحفز هذه الطاقة الإلكترونات، مما يجعلها تتحرك إلى مستوى أعلى من المستوى الحالي.
- تعتبر هذه الحالة غير مستقرة للذرة، لأن هذه الطاقة المكتسبة يتم إهمالها بسرعة وتعود الإلكترونات إلى مستواها الطبيعي.
- يتم إخراج هذه الطاقة المفقودة في شكل حزمة ضوئية أو ما يسمى طيف الانبعاث الذري، والذي يحمل ترددًا محددًا لكل حزمة أو طيف على حدة.
- قد يتساءل البعض لماذا تميل الإلكترونات الموجودة داخل الذرة إلى فعل ما سبق، والإجابة هي أن الذرة ككل تفضل أن يكون لها طاقة داخلية منخفضة للعمل على حالة ثابتة قوية، لذلك عند رفع الطاقة من الذرة، فإن الإلكترونيات تلجأ إلى إعادة ترتيب الجزيئات داخل الذرة للحفاظ على توازنها.
قد تكون مهتمًا بـ: فروع الكيمياء ومجال دراستها
أنواع طيف الانبعاث الذري في الكيمياء
- بعد معرفة إجابة السؤال عن كيفية صنع طيف الانبعاث الذري في الكيمياء، من الضروري تحديد أنواع هذا الطيف الناتج لتمييز العناصر الكيميائية المختلفة.
حيث تنقسم أنواع طيف الانبعاث الذري في الكيمياء إلى نوعين رئيسيين على النحو التالي:
النوع الأول: طيف الانبعاث الذري في الكيمياء
هذا هو النوع الذي يمكن رؤيته عند فحص الضوء المنبعث مباشرة من عنصر كيميائي، ويتم ذلك باستخدام مقياس طيف، لأن كل عنصر كيميائي له طيف ضوئي مختلف.
يتكون طيف الانبعاث الذري في الكيمياء من ثلاثة أشكال مختلفة:
- الطيف الذري المستمر، أو كما يطلق عليه (بالإنجليزية: Continuous Spectrum): هذا الطيف يتكون من مناطق ضوئية غير متوقفة من جميع الأطوال الموجية.
- لذلك يحتوي هذا الطيف على جميع الألوان بدءًا من البنفسجي إلى الأحمر، ونلاحظ أن الشروط اللازمة لظهور هذا الطيف هي فقط لتوفير درجة حرارة عالية للعنصر الكيميائي.
- الطيف الذري الخطي المنبعث، أو كما يطلق عليه (بالإنجليزية: Line Spectrum): هو مجموعة من الخطوط الحادة ذات أطوال موجية محددة، وهذا النوع من الطيف هو أهم ما يميز المادة المنبعثة، حيث يتم تحديد نوع الغاز المنبعث.
- الطيف المنبعث من التردد الذري، أو كما يطلق عليه (بالإنجليزية: Band Spectrum): وهو عبارة عن عدد من الخطوط المضيئة.
- هذا الطرف لديه حافة حادة، بينما الطرف الآخر لا يحتوي على هذه الخطوط.
النوع الثاني: طيف الامتصاص الذري في الكيمياء
- يتم إنتاج هذا النوع من الطيف أثناء تمرير الطيف المنبعث لعنصر كيميائي من خلال مادة تمتصه.
- يتبع ذلك فحص هذا الطيف الممتص باستخدام مقياس الطيف الضوئي للحصول على كمية طيف الامتصاص.
يتكون طيف الامتصاص عادة من ثلاثة أنواع:
- طيف الامتصاص المستمر، أو كما يطلق عليه (بالإنجليزية: Continuous Absorption Spectrum).
- طيف الامتصاص من النوع الخطي أو كما يطلق عليه (Line Absorption Spectrum).
- طيف امتصاص النطاق، أو كما يطلق عليه (بالإنجليزية: Band Absorption Spectrum).
تابعنا: الأعداد الذرية والكتلة للعناصر الكيميائية
حول طيف الانبعاث الذري للهيدروجين
- هنا نأخذ عنصر الهيدروجين كمثال لمعرفة كيفية صنع طيف الانبعاث الذري في الكيمياء، لأنه أحد أطياف الانبعاث الأولى التي تم اكتشافها
- تم اكتشافه عند تحليل طيف الانبعاث الذري لأشعة الشمس.
- من الواضح أن هناك نوعين من الأطياف، أطياف الهيدروجين وأطياف الهيليوم.
- أدى ذلك إلى استنتاج مفاده أن المركبات الرئيسية في تكوين الشمس هي عنصري الهيدروجين والهيليوم.
- استطاع العالم (فراونهوفر) شرح طبيعة هذا الطيف.
- بشكل عام، أدرك العديد من الفيزيائيين أن الذرة كانت تصدر أشعة طيفية قبل عام 1885 م.
- لكنهم لا يعرفون كيفية حساب موقع كل سطر في الطيف المرجح.
- حتى أخذ العالم بالمر معادلته لحساب الخطوط الأربعة في نطاق الضوء المرئي.
- تستند معادلة بالمر إلى المعادلات الفيزيائية السابقة في هذا المجال، بما في ذلك معادلة أطياف ليمان.
- معادلة أطياف باشن ومعادلة أطياف براكيت.
- تصف كل هذه المعادلات أطياف الانبعاث أو الامتصاص لذرة الهيدروجين.
- حيث أثبت بالمر وجود خمسة أطياف انبعاث مختلفة لذرة الهيدروجين.
- تتميز هذه الأطياف عن بعضها البعض بمستوى الطاقة N، والذي يعود إليه الإلكترون بعد فقد الطاقة.
- تؤدي إعادة الإلكترون إلى المستوى الأول (N = 1) إلى إطلاق عدد من الفوتونات التي تنتمي إلى مجموعة أطياف ليمان.
- ولكن إذا تحرك الإلكترون إلى مستوى أعلى (N = 2)، فيمكن أن ترتبط مجموعة الفوتونات الناتجة بأطياف بالمر.
كيف يصنع طيف الانبعاث الذري في الكيمياء؟ إنه مصنوع من عنصر كيميائي يأخذ الطاقة من مصدر خارجي، ويختلف طيف الانبعاث من عنصر إلى آخر، وهي خاصية فريدة وحصرية لهذا العنصر.