спектр какого типа наблюдается у излучения атомарного неона

liubov nadpis tekst 159738 1280x720 Статьи

ИЗУЧЕНИЕ СПЕКТРА ИЗЛУЧЕНИЯ НЕОНА

dark fb.4725bc4eebdb65ca23e89e212ea8a0ea dark vk.71a586ff1b2903f7f61b0a284beb079f dark twitter.51e15b08a51bdf794f88684782916cc0 dark odnoklas.810a90026299a2be30475bf15c20af5b

caret left.c509a6ae019403bf80f96bff00cd87cd

caret right.6696d877b5de329b9afe170140b9f935

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ИЖЕВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ»

Лаборатория оптики и физики атома «2 (012)

РАБОТА № 11

ИЗУЧЕНИЕ СПЕКТРА ИЗЛУЧЕНИЯ НЕОНА

Составители: профессор Ульянов

ассистент Воронцова Е.Н.

Ижевск, 2011

РАБОТА № 11

ИЗУЧЕНИЕ СПЕКТРА ИЗЛУЧЕНИЯ НЕОНА

Приборы и принадлежности: 1) спектроскоп УМ-2, 2) ртутная лампа, 3) неоновая лампа.

Раскаленные одноатомные газы и пары излучают линейчатые спектры, которые состоят из нескольких отдельно стоящих цветных линии на черном фоне. Атомы всех химических элементов имеют свой «спектроскопический портрет», то есть имеют присущие только данному элементу набор цветных линий в спектре. Например, натрий имеет две близко расположенные линии в желтой области спектра, водород – три, две из которых находятся в синей части спектра и одна в оранжевой.

Спектры многоатомных газов и паров состоят из ряда широких полос, это— молекулярные спектры. Наблюдения с помощью спектроскопов высокого разрешения показывают, что полосы молекулярных спектров состоят из отдельных линий.

Если к атому водорода подвести энергию, например, нагреть, то электрон переходит в возбужденное состояние, то есть переходит на более высокие орбитали, где его энергия больше. Согласно квантовым представлениям энергия электрона может иметь при этом только ряд дискретных значений:

640 1

Здесь k- главное квантовое число орбитали, с которой ушёл электрон, n- главное квантовое число орбитали, на которую электрон пришёл. При каждом таком переходе электрона излучается фотон с длиной волны λ, и в спектре испускания будет видна одна цветная линия. Если энергия, подведённая к водороду, будет достаточно велика (достаточно высокая температура нагрева), то будут возбуждены энергетические уровни с большими значениями главного квантового числа n. Следовательно, может быть совершено большее количество переходов электрона на более низкие энергетические уровни, сопровождающиеся испусканием фотонов с различными дискретными значениями λ. На спектре испускания при этом будет наблюдаться дополнительное количество линий.

На рис. 1 горизонтальными линиями представлены энергетические уровни основного и возбуждённых состояний атома водорода. Стрелками указаны возможные переходы электрона, при которых происходит излучение фотонов.

image001В спектре излучения атома водорода при этом будет наблюдаться несколько серий линий. При переходе электронов из возбуждённых состояний в состояние с n = 1, излучается серия линий в ультрафиолетовой области (серия Лаймана);

image004
image006

image007На рис. 1а приведён спектр испускания атома водорода в видимой области.

Следствием этого обстоятельства является наличие у многоэлектронных атомов большого количества энергетических уровней и возможных переходов с них возбуждённых электронов с испусканием фотонов, а, значит и большого количества линий в спектрах испускания. В данной работе имеется возможность наблюдения спектра испускания в видимой области паров атома ртути, на внешней оболочке которой находится два электрона, и одноатомного газа неона, во внешней оболочке которого находится 8 электронов.

В разреженном газе или паре атомы находятся на больших расстояниях друг от друга, являются независимыми излучателями и дают линейчатые спектры испускания. Атомы в молекулах расположены близко друг к другу, происходит взаимодействие их электрических и магнитных полей. Из-за взаимодействия энергетические уровни атомов испытывают дополнительные расщепления, а спектры испускания становятся «полосатыми», состоящими из большого количества линий.

На атом, находящийся в кристаллической решётке твёрдого тела, оказывают влияние все другие атомы решётки таким образом, что каждый энергетический уровень отдельного атома разбивается на подуровни, количество которых равно количеству атомов в твёрдом теле. Громадное количество энергетических уровней, с которых могут переходить возбуждённые электроны, обуславливает сплошной спектр излучения раскалённых твёрдых тел и жидкостей.

Источник

Спектр какого типа наблюдается у излучения атомарного неона

Спектр какого типа наблюдается у излучения атомарного гелия?

4) ответ зависит от разрешающей силы используемого спектроскопа

Правильный ответ указан под номером 1.

На рисунке представлен фрагмент Периодической системы элементов Д.И. Менделеева. Под названием элемента приведены массовые числа его основных стабильных изотопов, нижний индекс около массового числа указывает (в процентах) распространенность изотопа в природе. Число протонов и число нейтронов в ядре самого распространенного изотопа цинка соответственно равно

get file?id=16462&png

1) 49 протонов, 30 нейтронов

2) 64 протона, 49 нейтронов

3) 30 протонов, 34 нейтрона

4) 34 протона, 30 нейтронов

На рисунке приведён спектр поглощения неизвестного газа и спектры поглощения атомарных паров известных элементов. По виду спектров можно утверждать, что неизвестный газ содержит атомы

get file?id=16110&png

1) азота (N), магния (Mg) и других элементов, но не калия (К)

2) только азота (N) и калия (К)

3) только магния (Mg) и азота (N)

4) магния (Mg), калия (К) и азота (N)

На рисунке представлен фрагмент Периодической системы элементов Д. И. Менделеева. Под названием каждого элемента приведены массовые числа его основных стабильных изотопов. При этом нижний индекс около массового числа указывает (в процентах) распространённость изотопа в природе.

get file?id=16464&png

Укажите число протонов и число нейтронов в ядрах приведённых в таблице изотопов меди.

1) число протонов одинаково и равно 29, число нейтронов равно 63 и 65

2) число нейтронов одинаково и равно 29, число протонов равно 34 и 36

3) число нейтронов одинаково и равно 29, число протонов равно 63 и 65

4) число протонов одинаково и равно 29, число нейтронов равно 34 и 36

Каков заряд ядра 2b67795ce2f6caf89e15b6291ffbab39p(в единицах элементарного заряда)?

Ядро атома содержит 10 нейтронов и 9 протонов, вокруг него обращаются 8 электронов. Эта система частиц

1) ион фтора d7c57f9dd10b8ac07d1fc7777a48fcc4p

2) ион неона 46e1c7116192aacaefbbf505999a0743p

3) атом фтора 82ad0e0988972d089da0069cd41a0746p

4) атом неона 8082e0062a524e61cb4c4ea8cf72fcdcp

На рисунке изображены модели атома Резерфорда для четырех атомов.

get file?id=3424&png

Черными точками обозначены электроны. Атому df211392c0e20dbcd8ca3fb8b3be697bpсоответствует схема

Каков спектр энергетических состояний атомного ядра и какие частицы испускает ядро при переходе из возбужденного состояния в нормальное?

1) cпектр линейчатый, испускает гамма-кванты

2) cпектр сплошной, испускает гамма-кванты

3) cпектр сплошной, испускает бета-частицы

4) cпектр линейчатый, испускает альфа-частицы

Какой вариант правильно отражает структуру ядра 444e1b51c70488634fbe0e59497dcc2ap

1) 132 протона, 182 нейтрона

2) 132 протона, 50 нейтронов

3) 50 протонов, 132 нейтрона

4) 50 протонов, 82 нейтрона

get file?id=93547&png

На рисунке изображена схема низших энергетических уровней атома. В начальный момент времени атом находится в состоянии с энергией 852b807802445ab1919d8b9c4fc4f044pСогласно постулатам Бора с какой энергией данный атом может излучать фотоны? (Ответ дать в 10 −19 Дж.)

На рисунке изображена схема атома.

get file?id=526&png

Электроны обозначены черными точками. Схема соответствует атому

1) c460c3882a60870edb2ff944b43de92ap

2) aafaeb08204692b67ff67b0951ecfd1bp

3) 43f5207a2f0c63e1278bbb6ba59da2c5p

4) 34e5f0a4a8204e5a00cadcf881f325a1p

В таблице приведены значения энергии для третьего и четвёртого энергетических уровней атома водорода.

Номер уровня Энергия, 10 –19 Дж
3 –2,42
4 –1,36

Какой должна быть энергия фотона, при поглощении которого атом переходит с третьего уровня на четвёртый? (Ответ дать в 10 −19 Дж.) –19 Дж

4) 3,78·10 –19 Джom answers—>

get file?id=3110&png

На рисунке представлены несколько самых нижних уровней энергии атома водорода. Может ли атом, находящийся в состоянии 0f37093f0987fddfcc8131b594b8f09bpпоглотить фотон с энергией 1,5 эВ?

1) да, при этом атом переходит в состояние d399ef33b34c225f777574ab686c5058p

2) да, при этом атом переходит в состояние f4d368480375d7c147703c59ed06ed6cp

3) да, при этом атом ионизуется, распадаясь на протон и электрон

4) нет, энергии фотона недостаточно для перехода атома в возбужденное состояние

Источник

Неон, Neon, Ne(6)

neon

Это шестой по распространённости элемент во Вселенной — после водорода, гелия, кислорода, азота и углерода. Его существование предсказали дважды. Он был назван «в честь» греческого слова neos, что значит «новый». И еще — без этого газа наша жизнь вряд ли была бы такой яркой, как сегодня.

В 1898 году в Старом Свете при исследовании с помощью спектроскопа первых порций газа, испаряющихся из жидкого воздуха, шотландский химик Уильям Рамзай (Рэмзи) совместно с Моррисом Уильямом Трейвером обнаружили в них новый газ Неон (Ne 6) — инертный газ, содержащийся в воздухе в микроскопических количествах. Это был уже третий инертный газ, открытый учёными, — после аргона и гелия.

Неон: история открытия

« Не кажется ли вам, что есть место для газообразных элементов в конце первой колонны периодической системы, т.е. между галогенами и щелочными металлами?» Это слова из письма Рамзая Рэлею. Письмо было написано, когда из всех инертных газов науке были известны лишь гелий и аргон. Место гелия обозначилось в конце первого периода. Аргон заключил третий. А второй?

В 1897 г. Рамзай выступил в Торонто с докладом под названием «Неоткрытый газ». В докладе он предсказал существование простого газа с плотностью по водороду 10, атомным весом 20 и иными, промежуточными между Не и Ar константами. Двумя годами раньше, правда, не столь детально, существование газообразного элемента с атомным весом 20 предсказал французский химик Лекок де Буабодран. Но где искать этот дважды предсказанный элемент?

Вначале Рамзай и его сотрудники занялись минералами, природными водами, даже метеоритами. Результаты анализов неизменно оказывались отрицательными. Между тем – теперь мы это знаем – новый газ в них был. Но методами, существовавшими в конце прошлого века, эти «микроследы» не улавливались.

Исследователи обратились к воздуху. Воздух сжижали, а затем начинали медленно испарять, собирая и исследуя различные фракции. Одним из методов поиска был спектральный анализ: газ помещали в разрядную трубку, подключали ток и по линиям спектра определяли «кто есть кто».

Когда в разрядную трубку поместили первую, самую легкую и низкокипящую фракцию воздуха, то в спектре наряду с известными линиями азота, гелия и аргона были обнаружены новые линии. Из них особенно яркими были красные и оранжевые. Они придавали свету в трубке огненную окраску.

Между аргоном и гелием — свойства неона

У атома неона замкнутая электронная оболочка: на двух энергетических уровнях находятся соответственно 2 и 8 электронов. Химическая инертность неона исключительна. В этом с ним может конкурировать только гелий. Пока не получено ни одного его валентного соединения. Даже так называемые клатратные соединения неона с водой, гидрохиноном и другими веществами (подобные соединения тяжелых благородных газов – радона, ксенона, криптона и даже аргона – широко известны) получить и сохранить очень трудно.

Неон сжижается при температуре –245,98°C. Точка плавления неона отстоит от точки кипения всего на 2,6°C– рекордно малый диапазон, свидетельствующий о слабости сил межмолекулярного взаимодействия в неоне. Благодаря этому твердый неон получается без особого труда: достаточно недолго откачивать пары над жидким неоном, чтобы он отвердел.

Радиус атома неона – 1,62 Ǻ – достаточно мал, чтобы этот газ мог в тысячи раз быстрее большинства газов диффундировать сквозь тонкие перегородки из кварцевого или боросиликатного стекла (если последние нагреты до 300. 400°C, а по обе стороны имеется существенный перепад давления). Сквозь такие перегородки неон проникает примерно в 50 раз хуже, чем гелий, но в сотни тысяч раз лучше, чем аргон, азот и кислород. Именно поэтому диффузионный способ позволяет очищать неон от более тяжелых газов.

Известно, что тяжелые инертные газы оказывают на организм человека и животного наркотическое действие. Неону это свойство также присуще, но в очень малой степени, так как мала растворимость неона в жирах, крови, лимфе и других жидкостях организма.Чтобы появились первые симптомы наркоза, необходимо вдыхать смесь неона с кислородом под давлением не меньше 25 атм.

Для неона характерны также высокая электрическая проводимость и яркое свечение при пропускании электрических разрядов.

Спектр неона

Cпектр неона богат: в нем выделено более 900 линий. Наиболее яркие линии составляют пучок в красной, оранжевой и желтой частях спектра на волнах от 6599 до 5400 Ǻ. Эти лучи значительно меньше поглощаются и рассеиваются воздухом и взвешенными в нем частицами, чем лучи коротких волн – голубые, синие, фиолетовые. Оттого свет неоновых ламп виден лучше и дальше, чем свет иных источников, и словосочетание «неоновый свет реклам» стало избитым газетным штампом.

Как работает газосветная лампа и почему светится трубка с неоном? Под действием электрического поля разреженный неон превращается в смесь атомов, ионов и электронов. Положительные ионы – главным образом Ne + – движутся к аноду, а электроны – к катоду, что создает электрический ток. Сталкиваясь с атомами, быстро движущиеся электроны возбуждают их; отсюда и свечение газа – результат отдачи возбужденными атомами части своей энергии в виде фотонов света.

Где «находят» неон: в космосе его больше

Неон находят повсюду — «на Земле, в небесах и на море. Наибольшая концентрация его в атмосфере – 0,00182% по объему. А всего на нашей планете около 6,6·10 10 т неона. У элемента №10 три стабильных изотопа: 20 Ne, 21 Ne и 22 Ne. Повсеместно преобладает легкий 20 Ne. В воздушном неоне его 90,92%, на долю 21 Ne приходится 0,257%, а на долю 22 Ne – 8,82%.

Среднее содержание неона в земной коре мало – всего 7·10 –5 г/т. В изверженных породах, составляющих основную массу литосферы, около 3 млрд. т неона. Отсюда, по мере разрушения пород, неон улетучивается в атмосферу. В меньшей мере атмосферу снабжают неоном природные воды.

Неон — самый малочисленный обитатель Земли из всех элементов своего периода. Это характерно для всех инертных газов, несмотря на то, что элементам с четными номерами обычно присуща большая распространенность. «Земная» диаграмма резко контрастирует с «космической»: в газовых туманностях и некоторых звездах неона в миллионы раз больше, чем на Земле.

Концентрация неона в мировой материи неравномерна, в целом же по распространенности во Вселенной он занимает пятое или шестое место среди всех элементов. Неон обильно представлен в горячих звездах – красных гигантах, в газовых туманностях, в атмосфере внешних планет солнечной системы – Юпитера, Сатурна, Урана, Нептуна. В 1974 г. американский астроном М. Харт установил, что атмосфера далекого Плутона в нижних слоях примерно так же плотна, как земная. Учитывая низкую температуру атмосферы Плутона (около 40°К). Харт вычислил, что в этой атмосфере преобладает неон.

Причину неоновой бедности нашей планеты ученые усматривают в том, что некогда Земля потеряла свою первичную атмосферу, которая и унесла с собой основную массу инертных газов. Они ведь не могли, как кислород и другие газы, химически связаться с другими элементами в минералы и тем самым закрепиться на планете.

Из чего возник мировой неон? Этот вопрос – часть общей проблемы происхождения химических элементов во Вселенной. Физики подсчитали, что ядро неона-20, как и ядра других легких элементов с массовыми числами, кратными четырем, легче всего получается при слиянии ядер гелия на горячих звездах, где температура достигает 150 миллионов градусов и давления колоссальны.

Как получают неон

Воздух— единственный реальный источник неона. Сам газ получают совместно с гелием в качестве побочного продукта в процессе сжижения и разделения воздуха. В этой первичной смеси неона с гелием – от 3 до 10% (остальное — азот). Разделение гелия и неона осуществляется за счет адсорбции и конденсации. Адсорбционный метод основан на способности неона в отличие от гелия адсорбироваться активированным углем, охлаждаемым жидким азотом. Конденсационный способ основан на вымораживании неона при охлаждении смеси.

Спрос на неон превышает производство

Еще недавно электровакуумная промышленность и научные лаборатории были единственными потребителями неона. Их нужды могли удовлетворить отделения неоногелиевой смеси установок малой и средней мощности.

В последние годы положение стало меняться. На неон как хладагент предъявляет спрос интенсивно развивающаяся криогенная техника; и ей нужно куда больше неона, чем традиционным потребителям. Впрочем, понятие о количествах тут относительное. Даже на установке, перерабатывающей в час 170 тыс. м 3 воздуха, за сутки получают всего восемь сорокалитровых баллонов неона (под давлением 150 атм.). Сегодня спрос на неон превышает его производство.

Жидкий неон взрывобезопасен. Он тяжелее воды, его скрытая теплота испарения в два раза больше, чем у водорода, и раз в двадцать больше, чем у гелия. Оттого малы потери неона; в современных криостатах он хорошо сохраняется в течение многих месяцев.

При температурах жидкого неона хранят ракетное топливо. В жидком неоне замораживают свободные радикалы, консервируют животные ткани и имитируют условия космического пространства в термобарокамерах. В неоновых криостатах безопасно проводить такие деликатные, не терпящие тепла реакции, как прямой синтез Н2О2а из жидкого озона и атомарного водорода или получение фторидов кислорода (О2F2, О3F2 и О4F2).

Подвижность неона, малая его растворимость в жидкостях организма позволяют заменять гелий в искусственном безазотном воздухе неоногелиевой смесью. Таким воздухом дышат океанавты, водолазы, вообще люди, работающие при повышенных давлениях, чтобы избежать азотной эмболии и азотного наркоза. Легкий неоногелиевый воздух облегчает также состояние больных, страдающих расстройствами дыхания. У неоногелиевого воздуха есть одно преимущество перед воздухом, в котором азот заменен чистым гелием, – он меньше охлаждает организм, так как теплопроводность его меньше.

Неон – газ для света

Неоном снаряжают лампы, когда газ в них нельзя заменить более дешевым аргоном. Большинство ламп наполняется не чистым неоном, а неоно-гелиевой смесью с небольшой добавкой аргона, чтобы понизить напряжение зажигания. Поэтому свечение ламп имеет оранжево-красный цвет. Оно видно на далекие расстояния, его невозможно спутать с другими источниками света, туман ему не помеха.

Эти качества делают газосветные неоновые лампы незаменимыми для сигнальных устройств разнообразного назначения. Неон светит на маяках, неоновыми лампами обозначают вершины высотных зданий и телевизионных башен, границы аэродромов, водных и воздушных трасс.

В газоразрядных светильниках неон разрежен, так как интенсивность света, вначале нарастающая с давлением, далее начинает падать. Давление неона в трубках 2. 5, а в лампах тлеющего свечения — 5. 20 мм ртутного столба.

Очевидно, что со временем производители вывесок полностью прекратят использовать неон в качестве внутренней подсветки для объемных букв, и эта ниша будет полностью занята светодиодами. Тем не менее, газосветным трубкам – классическому источнику света в наружной рекламе – еще долгие годы не будет альтернативы в производстве эксклюзивных изделий высокохудожественного дизайна и в вывесках, в которых используется открытый неон.

С недавнего времени миниатюрные газоразрядные приборы с неоном (величиной в четверть спичечной коробки) находят применение в электронно-вычислительных машинах, заменяя радиолампы и полупроводники. Перед первыми они имеют преимущество долговечности и малого расхода электроэнергии, перед вторыми – нечувствительность к резким колебаниям температуры.

Неон и наука

Элемент №10 оказался сопричастен, как минимум, к двум важным научным открытиям. Именно на примере неона в 1913 г. Дж. Томсон впервые установил существование изотопов в стабильном элементе. А в 1964 г. с помощью неона был впервые получен и открыт элемент №104 – курчатовий. В чреве большого дубненского циклотрона происходила реакция

Источник

Линейчатые спектры

теория по физике 🧲 оптика

Если пропустить солнечный свет через стеклянную призму или дифракционную решётку, то на экране получится хорошо известный нам спектр. Спектр, который вы видите ниже, называется непрерывным спектром. Он представляет собой сплошную полосу, состоящую из разных цветов, плавно переходящих друг в друга.

Picture 21 349w45h

Непрерывный (сплошной) спектр — разновидность спектра, в которой присутствуют все длины волн видимого диапазона (от красной границы до фиолетовой).

Излучения, обладающие непрерывным спектром:

Пример №1. Будет ли излучать свет в непрерывном спектре спираль работающей электроплиты?

В данном случае да, поскольку спирать — твердое тело, нагретое до высокой температуры.

Линейчатый спектр и его виды

Картина резко меняется, когда мы наблюдаем свечение, излучаемое разреженными газами. Спектр перестает быть непрерывным: в нём появляются разрывы, которые увеличиваются по мере разрежения газа. В предельном случае чрезвычайно разреженного атомарного газа спектр становится линейчатым.

Линейчатый спектр — спектр, который состоит из отдельных достаточно тонких линий.

Линейчатый спектр бывает двух видов:

Спектр испускания

Предположим, что газ состоит из атомов некоторого химического элемента и разрежен настолько, что атомы почти не взаимодействуют друг с другом. Раскладывая в спектр излучение такого газа (нагретого до очень высокой температуры), мы сможем наблюдать такую картину, как на картинке ниже.

Picture 22 421w48h

Спектр испускания — линейчатый спектр, который состоит из тонких изолированных разноцветных линий, соответствующих тем длинам волн света, который излучается атомами.

Любой атомарный разреженный газ излучает свет с линейчатым спектром. Но наибольшую важность имеет то, что для любого химического элемента спектр испускания является уникальным. Поэтому по нему можно устанавливать, какой химический элемент находится перед нами. Он является своего рода идентификатором.

Поскольку газ разрежен и атомы мало взаимодействуют друг с другом, мы можем сделать следующий вывод:

Свет излучают атомы сами по себе. Следовательно, каждый атом характеризуется дискретным, строго определённым набором длин волн излучаемого света. У каждого химического элемента этот набор свой.

Спектр поглощения

Атомы излучают свет в процессе перехода из возбуждённого состояния в основное. Но вещество может не только излучать, но и поглощать свет. При поглощении света атом совершает обратный процесс — он переходит из основного состояния в возбуждённое.

Снова рассмотрим разреженный атомарный газ, но теперь в охлажденном состоянии (при довольно низкой температуре). Свечения газа в этом случае мы не увидим. В не нагретом состоянии газ не излучает свечение, так как атомов в возбуждённом состоянии оказывается для этого слишком мало.

Если сквозь охлажденный газ пропустить свет с непрерывным спектром, мы увидим следующую картину (см. рисунок ниже).

Picture 23 370w41h

Спектр поглощения — темные линии на фоне непрерывного спектра, соответствующие тем длинам волн света, которые поглощаются атомами и излучаются впоследствии при сильном нагревании.

Объясним, откуда берутся темные линии. Под действием падающего света газовые атомы переходят в возбуждённое состояние. При этом оказывается, что для возбуждения атомов нужны не любые длины волн, а лишь некоторые, строго определённые для данного вида газа. Именно эти длины волн газ поглощает из падающего на него света.

Внимание! Газ поглощает те длины волн, которые излучает сам. Поэтому, цветные линии на спектре испускания соответствуют темным линиям на спектре поглощения. Если их сложить, можно получить непрерывный спектр.

На рисунке ниже сопоставлены спектры испускания и поглощения разреженных паров натрия.

Picture 24 328w169h

Глядя на спектры испускания и поглощения, ученые XIX века пришли к выводу, что атом не является неделимой частицей и обладает некоторой внутренней структурой. Ведь что-то внутри атома должно обеспечивать процессы излучения и поглощения света.

Кроме того, уникальность атомных спектров говорит о том, что этот механизм различен у атомов разных химических элементов. Поэтому атомы разных химических элементов должны отличаться по своему внутреннему устройству.

Спектральный анализ

Использование линейчатых спектров в качестве идентификаторов химических элементов лежит в основе спектрального анализа.

Спектральный анализ — метода исследования химического состава вещества по его спектру.

Идея спектрального анализа заключается в следующем. Спектр излучения исследуемого вещества сопоставляется с эталонными спектрами химических элементов. Затем делается вывод о присутствии или отсутствии различных химических элементов в исследуемом образце. При определённых условиях посредством спектрального анализа можно определить химический состав не только качественно, но и количественно.

В результате наблюдения различных спектров были открыты новые химические элементы. Первыми из таких элементов были цезий и рубидий. Названия эти элементы получили по цвету линий своего спектра. Так, в спектре цезия больше всего выражены две линии небесно-синего цвета, который на латинском языке звучит как caesius. Рубидий же даёт две отчетливые линии рубинового цвета.

В 1868 году в спектре солнечного света были обнаружены линии, не соответствующие ни одному из известных химических элементов. Этот элемент был назван гелием (от греческого гелиос — солнце). Впоследствии гелий был найден в атмосфере нашей планеты. Спектральный анализ излучения Солнца и других звезд показал, что все входящие в их состав входят элементы имеются и на Земле. Таким образом, оказалось, что все объекты Вселенной собраны из одного и того же набора элементов.

Пример №2. Какую картинку можно получить, если провести спектральный анализ вещества, состоящего из двух химических элементов?

Спектры испускания и спектры поглощения будут накладываться друг на друга. В итоге можно будет получить спектр испускания, в котором будут присутствовать все длины волн, соответствующие тем, что испускаются первым и вторым химическим элементом. В спектре поглощения эти же длины волн будут отсутствовать.

Screenshot 5 2На рисунке приведены спектр поглощения неизвестного газа и спектры поглощения атомарных паров известных элементов. По виду спектров можно утверждать, что неизвестный газ содержит атомы

а) азота (N), магния (Mg) и другого неизвестного вещества

в) только магния (Mg)

г) только магния (Mg) и азота (N)

Алгоритм решения

Решение

Если спектр поглощения неизвестного газа содержит все линии, которые есть на спектре известного элемента, то этот газ содержит этот элемент.

Видно, что спектр поглощения неизвестного газа включает в себя все линии, которые есть в спектре поглощения магния. Следовательно, этот газ содержит магний.

Видно, что спектр поглощения неизвестного газа включает в себя все линии, которые есть в спектре поглощения азота. Следовательно, этот газ также содержит азот.

Но кроме линий, соответствующих азоту и магнию, на спектре поглощения газа наблюдаются другие линии. Следовательно, газ содержит как минимум еще один элемент.

pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор | оценить

Screenshot 6 2На рисунке приведены спектр поглощения разреженных атомарных паров неизвестного вещества (в середине) и спектры поглощения паров известных элементов (вверху и внизу). По анализу спектров можно утверждать, что неизвестное вещество содержит

а) только натрий (Na) и водород (Н)

б) только водород (Н) и гелий (Не)

в) водород (Н), гелий (Не) и натрий (Na)

г) натрий (Na), водород (H) и другие элементы, но не гелий (He)

Алгоритм решения

Решение

Если спектр поглощения неизвестного газа содержит все линии, которые есть на спектре известного элемента, то этот газ содержит данный элемент.

Видно, что спектр поглощения неизвестного вещества включает в себя все линии, которые есть в спектре поглощения водорода и натрия. Но линий, соответствующих спектру поглощения гелия, в нем нет. Следовательно, это вещество содержит водород, натрий, но не содержит гелий.

Кроме линий, соответствующих водороду и натрию, на спектре поглощения вещества наблюдаются другие линии. Следовательно, оно содержит как минимум еще один элемент.

pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор | оценить

Screenshot 7 1На рисунках А, Б и В приведены спектры излучения паров кальция Ca, стронция Sr и неизвестного образца.

Можно утверждать, что в неизвестном образце

а) не содержится стронция

б) не содержится кальция

в) содержатся кальций и ещё какие-то элементы

г) содержится только кальций

Алгоритм решения

Решение

Если спектр излучения неизвестного образца содержит все линии, которые есть на спектре излучения известного элемента, то этот образец содержит данный элемент.

Видно, что спектр излучения неизвестного образца включает в себя все линии, которые есть в спектре излучения стронция. Но линий, соответствующих спектру излучения кальция, в нем нет. Следовательно, этот образец не содержит кальций.

Кроме линий, соответствующих стронцию, на спектре излучения неизвестного образца наблюдаются другие линии. Следовательно, он содержит как минимум еще один элемент.

Из всех перечисленных утверждений верным является только одно — образец не содержит кальция.

pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор | оценить

Источник

Оцените статью
Мебель
Adblock
detector