كيف يكون طيف الإشعاع الذري في الكيمياء؟ للإجابة على هذا السؤال، من الضروري أولاً معرفة أن طيف الإشعاع الذري هو سمة لكل عنصر كيميائي على حدة، مع معرفة الأنواع المختلفة لأطياف الإشعاع والظروف اللازمة لذلك. أكمل حدوث الطيف الإشعاعي.
هناك العديد من النظريات التي تساعد في فهم كيفية إنشاء الطيف الإشعاعي من قبل علماء مختلفين في هذا المجال.
تحديد طيف الإشعاع الذري
تعريف الانبعاث الذري في الكيمياء
- يطلق عليه طيف الإشعاع الذري.
- هذا هو الطيف الترددي للإشعاع الكهرومغناطيسي المنبعث من ذرة أو جزيء عنصر.
- يتغير هذا العنصر من حالة مستقرة أو عالية الطاقة إلى حالة غير مستقرة أو منخفضة الطاقة.
- حيث الطاقة المنبعثة من جسيم الفوتون تساوي الفرق في الطاقة بين الانتقال من الحالة المستقرة إلى الحالة غير المستقرة.
- حيث يوجد العديد من التحولات التي يقوم بها جسيم إلكتروني داخل كل ذرة، ولكل من هذه التحولات فرق معين في إنتاج الطاقة.
- خلال هذا، يتم إنشاء طيف الإشعاع الذري للعنصر من خلال هذا التنوع من التحولات التي تنبعث منها عدة أطوال موجية مشعة.
- هناك عناصر جديدة لا يزال تركيبها مجهولاً، وبما أن لكل عنصر كيميائي طيفه الخاص من الإشعاع الذري الذي يميزه عن العناصر الأخرى، فإن طيف الإشعاع الذري في هذه الحالة هو تحديد ما هو عنصر جديد من خلال إجراء التحليل الطيفي الخاص به. .
أنظر أيضا: تكافؤ الفضة في الكيمياء
تعريف الانبعاث الذري في الفيزياء
- إنها عملية يتم فيها تحويل الحالة الميكانيكية الكمومية لجسيم في حالة طاقة عالية إلى حالة طاقة أقل من خلال انتقالات الفوتون، مما يتسبب في إنتاج ضوء معين.
- مؤشر تواتر هذا الضوء المنبعث هو وجود الطاقة اللازمة لانتقال جسيم الفوتون.
- وفقًا لقانون حفظ الطاقة في الكون، فإن الفرق في الطاقة بين حالة الطاقة العالية للذرة وحالة الطاقة المنخفضة هو مقدار الطاقة التي يحملها جسيم الفوتون، مما يؤدي إلى حالات طاقة مختلفة من هذه انتقالات تسبب الطيف الذري للإشعاع في نطاق واسع من الترددات.
كيف يتم الحصول على طيف الإشعاع الذري في الكيمياء
- يتم إنشاء طيف الإشعاع الذري لعنصر كيميائي بواسطة ذرة العنصر التي تتلقى كمية من الطاقة، وهذا يحدث عندما يتم تسخين العنصر الكيميائي.
- عندما تمتص ذرة من هذا العنصر الكيميائي قدرًا معينًا من الطاقة الحرارية، تكتسب الإلكترونات الموجودة داخل الذرة تلك الطاقة وتحولها إلى طاقة حركية.
- توجد الإلكترونات داخل ذرة عنصر ما في مدارات أو مستويات حول نواة الذرة، وعندما تكتسب هذه الإلكترونات الطاقة، تثير هذه الطاقة الإلكترونات، مما يؤدي إلى انتقالها إلى مستويات أعلى مما هي عليه حاليًا.
- يعتبر هذا الوضع غير مستقر للذرة، حيث يتم التخلص من هذه الطاقة المكتسبة بسرعة وتعود الإلكترونيات إلى مستوياتها الطبيعية.
- يتم إخراج هذه الطاقة المفقودة على شكل حزمة ضوئية أو ما يسمى بالطيف الذري للإشعاع، والذي له تردد معين 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 لتبقى دائمًا في حالة مستقرة، لذلك عندما ترتفع طاقة الذرة، تلجأ الإلكترونيات إلى إعادة ترتيب الجزيئات داخل الذرة للحفاظ على توازنها.
قد تكون مهتمًا بـ: فروع الكيمياء ومجال دراستها
أنواع طيف الإشعاع الذري في الكيمياء
- بعد أن تتعلم إجابة السؤال عن كيفية إنشاء طيف الإشعاع الذري في الكيمياء، من الضروري تحديد أنواع هذا الطيف الناتج من أجل التمييز بين العناصر الكيميائية المختلفة.
حيث تنقسم أنواع طيف الإشعاع الذري في الكيمياء إلى نوعين رئيسيين على النحو التالي:
النوع الأول: الطيف الذري للإشعاع في الكيمياء
هذا هو النوع الذي يظهر عند فحص الضوء المنبعث مباشرة من عنصر كيميائي، ويتم ذلك باستخدام مقياس الطيف، حيث أن كل عنصر كيميائي له طيف مميز من انبعاث الضوء.
يتكون طيف الإشعاع الذري في الكيمياء من ثلاثة أشكال مختلفة:
- الطيف الذري المستمر، أو كما يطلق عليه أيضًا (بالإنجليزية: Continuous Spectrum): هو طيف يتكون من مناطق ضوئية مستمرة من جميع الأطوال الموجية.
- لذلك يحتوي هذا الطيف على جميع الألوان من البنفسجي إلى الأحمر، ونلاحظ أن الشروط اللازمة لحدوث هذا الطيف هي فقط توفير درجة حرارة عالية للعنصر الكيميائي.
- الطيف الخطي للإشعاع الذري، أو كما يطلق عليه أيضًا (بالإنجليزية: Line Spectrum): هو مجموعة من الخطوط الحادة ذات أطوال موجية معينة، وهذا النوع من الطيف هو أهم ما يميز المادة المنبعثة، والتي من خلالها يتم النوع. من الغاز المنبعث.
- طيف إشعاع التردد الذري، أو كما يطلق عليه أيضًا (بالإنجليزية: Band Spectrum): هو سلسلة من الخطوط المضيئة.
- التي لها حافة حادة في أحد طرفيها والطرف الآخر يخلو من هذه الخطوط.
النوع الثاني: طيف الامتصاص الذري في الكيمياء
- يتم إنشاء هذا النوع من الطيف عندما يمر الطيف المنبعث لعنصر كيميائي عبر مادة تمتصه.
- ثم يتم فحص طيف الامتصاص هذا باستخدام مقياس طيف ضوئي للحصول على كمية طيف الامتصاص.
يتكون طيف الامتصاص عادة من ثلاثة أنواع:
- طيف الامتصاص المستمر، أو كما يطلق عليه أيضًا (بالإنجليزية: طيف الامتصاص المستمر).
- طيف الامتصاص له نوع خطي، أو كما يطلق عليه أيضًا (طيف الامتصاص الخطي).
- طيف امتصاص النطاق، أو كما يطلق عليه أيضًا (بالإنجليزية: Band Absorption Spectrum).
تابعنا: الأعداد الذرية والكتلة للعناصر الكيميائية
حول الطيف الذري لإشعاع الهيدروجين
- هنا نأخذ عنصر الهيدروجين كمثال لمعرفة كيفية إنشاء طيف الانبعاث الذري في الكيمياء، لأنه أحد أطياف الانبعاث الأولى التي تم اكتشافها
- تم اكتشاف ذلك من خلال تحليل الطيف الذري لضوء 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.
- تمكن عالم (فراونهوفر) من شرح طبيعة هذا الطيف.
- بشكل عام، أدرك عدد من الفيزيائيين أن الذرة تصدر أشعة طيفية قبل عام 1885 م.
- لكنهم لم يعرفوا كيفية حساب موقع كل سطر من الطيف المنبعث.
- حتى اشتق العالم بالمر معادلته لحساب الخطوط الأربعة في نطاق الضوء المرئي.
- استندت معادلة بالمر إلى المعادلات الفيزيائية السابقة في المجال، بما في ذلك معادلة ليمان للأطياف.
- معادلة باشن الطيفية ومعادلة براكيت الطيفية.
- تصف كل هذه المعادلات أطياف الانبعاث أو الامتصاص لذرة الهيدروجين.
- حيث أثبت بالمر وجود خمسة أطياف انبعاث مختلفة لذرة الهيدروجين.
- تختلف هذه الأطياف عن بعضها البعض في مستوى الطاقة N، والذي يعود إليه الإلكترون بعد فقدان الطاقة.
- تؤدي عودة الإلكترون إلى المستوى الأول (N = 1) إلى انبعاث عدد من الفوتونات التي تنتمي إلى مجموعة أطياف ليمان.
- ولكن عندما ذهب الإلكترون إلى مستوى أعلى (N = 2)، فإن مجموعة الفوتونات الناتجة تنتمي إلى أطياف بالمر.
كيف يتم إنشاء طيف الإشعاع الذري في الكيمياء؟ يتم ذلك عن طريق الحصول على الطاقة للعنصر الكيميائي من مصدر خارجي. يختلف طيف الانبعاث من عنصر إلى آخر، وهي خاصية مميزة وفريدة لهذا العنصر.