Ce este nadphn în biologie. Dehidrogenazele sunt enzime din clasa oxidoreductazei (tipuri dependente de piridină, dependente de flavină, aerobe și anaerobe, fiziologie, biochimie)

În secolul al XVII-lea, denotă totalitatea tuturor semnificațiilor oricărui cantitate fizica. Energie, masă, radiații optice. Acesta din urmă este adesea considerat atunci când vorbim despre spectrul luminii. Mai exact, spectrul luminos este un set de benzi de radiație optică frecvente diferite, dintre care unele le putem vedea în fiecare zi în lumea din jurul nostru, în timp ce unele dintre ele sunt inaccesibile cu ochiul liber. În funcţie de posibilitatea de percepţie de ochiul uman, spectrul luminos este împărțit în părți vizibile și invizibile. Acesta din urmă, la rândul său, este expus luminii infraroșii și ultraviolete.

Tipuri de spectre

Există, de asemenea tipuri diferite spectre. Există trei dintre acestea, în funcție de densitatea spectrală a intensității radiației. Spectrele pot fi continue, linii sau dungi. Tipurile de spectre sunt determinate folosind

Spectru continuu

Un spectru continuu este format din solide sau gaze încălzite la o temperatură ridicată. densitate mare. Cunoscutul curcubeu de șapte culori este un exemplu direct de spectru continuu.

Spectrul de linii

De asemenea, reprezintă tipuri de spectre și provine din orice substanță în stare atomică gazoasă. Este important de remarcat aici că este în atom, nu molecular. Acest spectru asigură o interacțiune extrem de scăzută a atomilor între ei. Deoarece nu există interacțiune, atomii emit unde permanent de aceeași lungime. Un exemplu de astfel de spectru este strălucirea gazelor încălzite la o temperatură ridicată.

Spectrul de bandă

Spectrul în dungi reprezintă vizual benzi individuale, clar delimitate de intervale destul de întunecate. Mai mult, fiecare dintre aceste benzi nu este radiație cu o frecvență strict definită, ci constă în cantitate mare linii luminoase situate aproape una de alta. Un exemplu de astfel de spectre, ca în cazul spectrelor de linii, este strălucirea vaporilor la temperatura ridicata. Cu toate acestea, ele nu mai sunt create de atomi, ci de molecule care au o legătură comună extrem de strânsă, ceea ce provoacă o astfel de strălucire.

Spectrul de absorbție

Cu toate acestea, tipurile de spectre nu se opresc aici. În plus, există un alt tip cunoscut sub numele de spectru de absorbție. În analiza spectrală, spectrul de absorbție este linii întunecate pe fundalul unui spectru continuu și, în esență, spectrul de absorbție este o expresie a dependenței de viteza de absorbție a substanței, care poate fi mai mult sau mai puțin ridicată.

Deși există gamă largă abordări experimentale pentru măsurarea spectrelor de absorbție. Cel mai comun este un experiment în care fasciculul de radiații generat este trecut printr-un gaz răcit (astfel încât să nu existe interacțiune a particulelor și, prin urmare, strălucire), după care se determină intensitatea radiației care trece prin acesta. Energia transferată poate fi folosită pentru a calcula absorbția.

Analiza spectrală, o metodă de determinare calitativă și cantitativă a compoziției substanțelor, bazată pe studiul spectrelor de emisie, absorbție, reflexie și luminiscență a acestora. Distingeți între atomic și molecular analiza spectrală, ale căror sarcini sunt de a determina, respectiv, compoziția elementară și moleculară a unei substanțe. Emisia analiza spectrală efectuate folosind spectrele de emisie ale atomilor, ionilor sau moleculelor excitate căi diferite, absorbtie analiza spectrală- prin spectre de absorbtie radiatie electromagnetica obiectele analizate (vezi Spectroscopie de absorbție). În funcție de scopul studiului, proprietățile substanței analizate, specificul spectrelor utilizate, regiunea lungimii de undă și alți factori, cursul analizei, echipamentele, metodele de măsurare a spectrelor și caracteristicile metrologice ale rezultatelor variază foarte mult. Conform cu aceasta analiza spectralăîmpărțit într-un număr metode independente(vezi în special spectroscopie de reflexie, spectroscopie ultravioletă, ).

Adesea sub analiza spectralăînțelegeți doar analiza spectrală a emisiilor atomice (AESA) - o metodă de analiză elementară bazată pe studiul spectrelor de emisie ale atomilor și ionilor liberi în faza gazoasă în intervalul de lungimi de undă 150-800 nm (vezi).

O probă din substanța de testat este introdusă într-o sursă de radiații, unde se evaporă, disociază molecule și excită atomii (ionii) rezultați. Acestea din urmă emit radiații caracteristice, care intră în dispozitivul de înregistrare al instrumentului spectral.

În analiza spectrală calitativă, spectrele probelor sunt comparate cu spectrele elementelor cunoscute date în atlasele și tabelele de linii spectrale corespunzătoare și astfel se stabilește compoziția elementară a substanței analizate. În analiza cantitativă, cantitatea (concentrația) elementului dorit în substanța analizată este determinată de dependența mărimii semnalului analitic (densitatea de înnegrire sau densitatea optică a liniei analitice pe o placă fotografică; fluxul luminos către receptorul fotoelectric. ) a elementului dorit asupra conținutului său din probă. Această dependență este determinată într-un mod complex de mulți factori greu de controlat (compoziția în vrac a probelor, structura lor, dispersia, parametrii sursei de excitație a spectrelor, instabilitatea dispozitivelor de înregistrare, proprietățile plăcilor fotografice etc. ). Așadar, de regulă, pentru stabilirea acestuia, se folosește pentru calibrare un set de probe, care din punct de vedere al compoziției brute și al structurii sunt cât mai apropiate de substanța analizată și conțin cantități cunoscute ale elementelor care se determină. Astfel de mostre pot servi ca materiale metalice special preparate. aliaje, amestecuri de substanțe, soluții, incl. și produs de industrie. Pentru a elimina influența asupra rezultatelor analizei a diferențelor inevitabile în proprietățile probelor analizate și standard, utilizați tehnici diferite; de exemplu, ei compară liniile spectrale ale elementului care este determinat și așa-numitul element de referință, care este similar din punct de vedere chimic și proprietăți fizice la definit. Atunci când analizați materiale de același tip, puteți utiliza aceleași dependențe de calibrare, care sunt ajustate periodic folosind mostre de verificare.

Sensibilitatea și acuratețea analizei spectrale depind în principal de caracteristici fizice surse de radiație (excitația spectrelor) - temperatura, concentrația de electroni, timpul de rezidență al atomilor în zona de excitare a spectrelor, stabilitatea modului sursei etc. Pentru a rezolva o problemă analitică specifică, este necesară selectarea unei surse de radiații adecvate, optimizarea caracteristicilor acesteia folosind diverse tehnici - utilizarea unei atmosfere inerte, aplicarea camp magnetic, introducerea unor substanţe speciale care stabilizează temperatura de descărcare, gradul de ionizare a atomilor, procesele de difuzie la un nivel optim etc. Datorită varietății de factori care se influențează reciproc, sunt adesea folosite metode de planificare matematică a experimentelor.

Când se analizează solide Cel mai adesea, se folosesc arc (curent continuu și alternativ) și descărcări de scântei, alimentate de generatoare de stabilizare special concepute (adesea controlate electronic). Au fost create și generatoare universale, cu ajutorul cărora se obțin descărcări tipuri diferite cu parametri variabili care afectează eficienţa proceselor de excitaţie a probelor studiate. O probă solidă conducătoare de electricitate poate servi direct ca electrod cu arc sau scânteie; Probele solide neconductoare și pulberile sunt plasate în adânciturile electrozilor de carbon de o configurație sau alta. În acest caz, atât evaporarea completă (pulverizarea) a substanței analizate, cât și evaporarea fracționată a acesteia din urmă, precum și excitarea componentelor probei sunt efectuate în conformitate cu caracteristicile fizice și fizice ale acestora. proprietăți chimice, care îmbunătățește sensibilitatea și acuratețea analizei. Pentru a spori efectul fracționării prin evaporare, sunt folosiți pe scară largă aditivii substanței analizate a reactivilor, favorizând formarea de compuși foarte volatili (fluoruri, cloruri, sulfuri etc.) ai elementelor determinate la temperatură înaltă [(5-7) ·10 3 K] condiţii arc de cărbune. Pentru analiza probelor geologice sub formă de pulberi, este utilizată pe scară largă metoda de stropire sau suflare a probelor în zona de descărcare a arcului de carbon.

La analiza probelor metalurgice, împreună cu descărcări de scântei de diferite tipuri, se folosesc și surse de lumină cu descărcare strălucitoare (lămpi Grim, descărcare într-un catod gol). Au fost dezvoltate surse automate combinate în care lămpile cu descărcare luminoasă sau analizoare electrotermice sunt utilizate pentru evaporare sau pulverizare și, de exemplu, plasmatronii de înaltă frecvență sunt utilizați pentru a obține spectre. În acest caz, este posibil să se optimizeze condițiile de evaporare și excitare a elementelor care se determină.

Când se analizează probe lichide (soluții) cele mai bune rezultate sunt obținute prin utilizarea plasmatronilor de înaltă frecvență (HF) și ultra-înaltă (micunde) care funcționează într-o atmosferă inertă, precum și prin analiza fotometrică la flacără (vezi). Pentru a stabiliza temperatura plasmei de descărcare la un nivel optim, se introduc aditivi din substanțe ușor ionizabile, precum metalele alcaline. O descărcare HF cu un cuplaj inductiv de configurație toroidală este utilizată în special cu succes (Fig. 1). Separă zonele de absorbție a energiei RF și de excitație spectrală, ceea ce permite creșteri dramatice ale eficienței excitației și raportului analitic semnal-zgomot util și, astfel, atingând limite de detecție foarte scăzute pentru o gamă largă de elemente. Probele sunt introduse în zona de excitație folosind pulverizatoare pneumatice sau (mai puțin frecvente) cu ultrasunete. Când este analizat folosind plasmatron HF și microunde și fotometrie cu flacără, relativ deviație standard este 0,01-0,03, ceea ce, în unele cazuri, permite utilizarea analizei spectrale în locul unei analize precise, dar mai consumatoare de muncă și mai mult timp metode chimice analiză.

Pentru analiza amestecurilor de gaze sunt necesare instalatii speciale de vid; spectrele sunt excitate folosind RF și descărcări de microunde. Datorită dezvoltării cromatografiei gazoase, aceste metode sunt rareori utilizate.

Orez. 1. HF plasmatron: 1-lanterna cu gaze de esapament; zona de excitație cu 2 spectre; 3-zone de absorbție a energiei HF; 4-inductor de incalzire; 5-admisia gazului de racire (azot, argon); 6-aport de gaz formator de plasmă (argon); 7-intrare probe atomizate (gaz purtător - argon).

La analiza substanțelor de înaltă puritate, când este necesară determinarea elementelor al căror conținut este mai mic de 10 -5%, precum și la analiza substanțelor toxice și radioactive, probele sunt pretratate; de exemplu, elementele care se determină sunt parțial sau complet separate de bază și transferate într-un volum mai mic de soluție sau adăugate la o masă mai mică de substanță mai convenabilă pentru analiză. Pentru a separa componentele probei, se utilizează distilarea fracționată a bazei (mai rar impurități), adsorbția, precipitarea, extracția, cromatografia și schimbul de ioni. Analiza spectrală folosind cele enumerate metode chimice Concentrația probei este de obicei numită analiză spectrală chimică. Operațiile suplimentare de separare și concentrare a elementelor care se determină cresc semnificativ complexitatea și durata analizei și înrăutățesc acuratețea acesteia (deviația standard relativă atinge valori de 0,2-0,3), dar reduce limitele de detecție de 10-100 de ori.

Un domeniu specific de analiză spectrală este analiza microspectrală (locală). În acest caz, un microvolum al substanței (adâncimea craterului de la zeci de microni la câțiva microni) este de obicei evaporat de un impuls laser care acționează pe o secțiune a suprafeței probei cu un diametru de câteva zeci de microni. Pentru a excita spectre, se folosește cel mai adesea o descărcare de scânteie pulsată sincronizată cu un impuls laser. Metoda este utilizată în studiul mineralelor și al metalurgiei.

Spectrele sunt înregistrate folosind spectrografe și spectrometre (cuantometre). Există multe tipuri de aceste dispozitive, care diferă prin deschidere, dispersie, rezoluție și interval spectral de lucru. O deschidere mare este necesară pentru înregistrarea radiațiilor slabe, dispersia mare este necesară pentru separarea liniilor spectrale cu lungimi de undă similare atunci când se analizează substanțe cu spectre multilinie, precum și pentru creșterea sensibilității analizei. Rețele de difracție (plate, concave, filetate, holografice, profilate) cu câteva sute până la câteva mii de linii pe milimetru sunt folosite ca dispozitive de dispersie a luminii; mult mai rar se folosesc prisme de cuarț sau de sticlă.

Spectrografele (Fig. 2), care înregistrează spectre pe plăci fotografice speciale sau (mai rar) pe filme fotografice, sunt de preferat pentru analiza spectrală calitativă, deoarece vă permite să studiați întregul spectru al probei simultan (în zona de lucru a dispozitivului); cu toate acestea, ele sunt folosite și pentru analiza cantitativa datorită ieftinității comparative, disponibilității și ușurinței întreținerii. Întunecarea liniilor spectrale de pe plăcile fotografice se măsoară cu ajutorul microfotometrelor (microdensitometre). Utilizarea computerelor sau microprocesoarelor asigură mod auto măsurători, prelucrarea rezultatelor și emiterea acestora rezultate finale analiză.

Fig.2. Design optic al spectrografului: fantă cu 1 intrare; oglinda cu 2 rotiri; 3-oglinda sferica; 4-rețeaua de difracție; Iluminare la scară cu 5 lumini; 6-scara; 7-placă foto.

Orez. 3. Diagrama cuantometrului (din 40 de canale de înregistrare, sunt prezentate doar trei): 1-policromator; 2-rețele de difracție; 3-fante de iesire; 4-multiplicator foto-electron; 5 sloturi de intrare; 6-trepiede cu surse de lumina; 7 generatoare de scânteie și arc; 8-dispozitiv de înregistrare electronică; 9-complex computer de control.

Spectrometrele efectuează înregistrarea fotoelectrică a semnalelor analitice folosind tuburi fotomultiplicatoare (PMT) cu procesare automată a datelor pe un computer. Policromatoarele fotoelectrice multicanal (până la 40 de canale sau mai mult) în quantometre (Fig. 3) permit înregistrarea simultană a liniilor analitice a tuturor elementelor determinate furnizate de program. Când se utilizează monocromatoare de scanare, este furnizată analiza cu mai multe elemente de mare viteză scanarea pe tot spectrul în conformitate cu un program dat.

Pentru determinarea elementelor (C, S, P, As etc.), ale căror linii analitice cele mai intense sunt situate în regiunea UV a spectrului la lungimi de undă mai mici de 180-200 nm, se folosesc spectrometre cu vid.

La utilizarea contoarelor cuantice, durata analizei este determinată în mare măsură de procedurile de pregătire a materiei prime pentru analiză. O reducere semnificativă a timpului de pregătire a probei se realizează prin automatizarea celor mai consumatoare etape - dizolvare, aducerea soluțiilor la o compoziție standard, oxidarea metalelor, măcinarea și amestecarea pulberilor, prelevarea de probe dintr-o masă dată. În multe cazuri, analiza spectrală multi-element se realizează în câteva minute, de exemplu: la analizarea soluțiilor folosind spectrometre fotoelectrice automate cu plasmatron RF sau la analizarea metalelor în timpul procesului de topire cu alimentarea automată a probelor la sursa de radiație.

Te-ai gândit vreodată cum știm despre proprietățile corpurilor cerești îndepărtate?

Cu siguranță știți că datorăm astfel de cunoștințe analizei spectrale. Cu toate acestea, subestimăm adesea contribuția acestei metode la înțelegerea în sine. Apariția analizei spectrale a răsturnat multe paradigme consacrate despre structura și proprietățile lumii noastre.

Datorită analizei spectrale, avem o idee despre amploarea și măreția spațiului. Datorită lui, nu mai limităm Universul la Calea Lactee. Analiza spectrală ne-a relevat o mare diversitate de stele, povestindu-ne despre nașterea, evoluția și moartea lor. Această metodă stă la baza aproape tuturor descoperirilor astronomice moderne și chiar viitoare.

Aflați despre neatins

În urmă cu două secole, era general acceptat că compoziția chimică a planetelor și a stelelor va rămâne pentru totdeauna un mister pentru noi. Într-adevăr, în mintea acelor ani, obiectele spațiale ne vor rămâne mereu inaccesibile. În consecință, nu vom obține niciodată o probă de vreo stea sau planetă și nu vom ști niciodată compoziția acesteia. Descoperirea analizei spectrale a respins complet această concepție greșită.

Analiza spectrală vă permite să aflați de la distanță multe proprietăți ale obiectelor îndepărtate. Desigur, fără o astfel de metodă, astronomia practică modernă este pur și simplu lipsită de sens.

Linii pe un curcubeu

Liniile întunecate de pe spectrul Soarelui au fost observate încă din 1802 de către inventatorul Wollaston. Cu toate acestea, descoperitorul însuși nu a fost deosebit de fixat pe aceste linii. Cercetarea și clasificarea lor extinsă a fost efectuată în 1814 de Fraunhofer. În timpul experimentelor sale, el a observat că Soarele, Sirius, Venus și sursele de lumină artificială au propriul lor set de linii. Aceasta însemna că aceste linii depindeau numai de sursa de lumină. Nu le afectează atmosfera pământului sau proprietățile unui dispozitiv optic.

Natura acestor linii a fost descoperită în 1859 de către fizicianul german Kirchhoff împreună cu chimistul Robert Bunsen. Ei au stabilit o legătură între liniile din spectrul Soarelui și liniile de emisie de vapori diverse substanțe. Așa că au făcut descoperirea revoluționară că fiecare element chimic are propriul său set de linii spectrale. În consecință, prin radiația oricărui obiect se poate afla despre compoziția acestuia. Așa s-a născut analiza spectrală.

În următoarele decenii, multe elemente chimice au fost descoperite prin analiză spectrală. Printre acestea se numără heliul, care a fost descoperit pentru prima dată în Soare, care este modul în care și-a primit numele. Prin urmare, inițial s-a crezut că este exclusiv un gaz solar până când a fost descoperit pe Pământ trei decenii mai târziu.

Trei tipuri de spectru

Ce explică acest comportament al spectrului? Răspunsul constă în natura cuantică a radiațiilor. După cum se știe, atunci când un atom absoarbe energie electromagnetică, electronul său exterior se deplasează la un nivel de energie mai înalt. În mod similar cu radiația - la un nivel mai scăzut. Fiecare atom are propria sa diferență de nivel de energie. De aici și frecvența unică de absorbție și emisie pentru fiecare element chimic.

La aceste frecvențe gazul emite și emite. În același timp, greu și corpuri lichide atunci când sunt încălzite, emit un spectru complet, independent de compoziția lor chimică. Prin urmare, spectrul rezultat este împărțit în trei tipuri: continuu, spectru de linie și spectru de absorbție. În consecință, un spectru continuu este emis de solide și lichide, iar un spectru de linie este emis de gaze. Spectrul de absorbție este observat atunci când radiația continuă este absorbită de un gaz. Cu alte cuvinte, liniile colorate pe fundal întunecat spectrul de linii va corespunde liniilor întunecate pe un fundal multicolor al spectrului de absorbție.

Este spectrul de absorbție care se observă la Soare, în timp ce gazele încălzite emit radiații cu un spectru de linie. Acest lucru se explică prin faptul că fotosfera Soarelui, deși este un gaz, nu este transparentă pentru spectrul optic. O imagine similară se observă și în alte stele. Ceea ce este interesant este că în timpul plin eclipsă de soare spectrul Soarelui devine căptușit. Într-adevăr, în acest caz vine din transparent straturi exterioare a ei .

Principiile spectroscopiei

Analiza spectrală optică este relativ simplă în implementarea tehnică. Activitatea sa se bazează pe descompunerea radiației obiectului studiat și pe analiza ulterioară a spectrului rezultat. Folosind o prismă de sticlă, în 1671 Isaac Newton a efectuat prima descompunere „oficială” a luminii. El a introdus și cuvântul „spectru” în uz științific. De fapt, în timp ce aranja lumina în același mod, Wollaston a observat linii negre pe spectru. Spectrografele funcționează și ele pe acest principiu.

Descompunerea luminii poate apărea și folosind rețele de difracție. Analiza ulterioară a luminii se poate face folosind o varietate de metode. Inițial, pentru aceasta a fost folosit un tub de observație, apoi o cameră. În prezent, spectrul rezultat este analizat cu instrumente electronice de înaltă precizie.

Până acum am vorbit despre spectroscopie optică. Cu toate acestea, analiza spectrală modernă nu se limitează la acest interval. În multe domenii ale științei și tehnologiei, se utilizează analiza spectrală a aproape tuturor tipurilor de unde electromagnetice - de la radio la raze X. Desigur, astfel de studii sunt efectuate folosind o varietate de metode. Fără diferite metode de analiză spectrală, nu am cunoaște fizica, chimia, medicina modernă și, bineînțeles, astronomia.

Analiza spectrală în astronomie

După cum sa menționat mai devreme, de la Soare a început studiul liniilor spectrale. Prin urmare, nu este de mirare că studiul spectrelor și-a găsit imediat aplicația în astronomie.

Desigur, primul lucru pe care astronomii au început să-l facă a fost să folosească această metodă pentru a studia compoziția stelelor și a altor obiecte cosmice. Astfel, fiecare stea a dobândit propria sa clasă spectrală, reflectând temperatura și compoziția atmosferei lor. Au devenit cunoscuți și parametrii atmosferei planetelor. sistem solar. Astronomii s-au apropiat de înțelegerea naturii nebuloaselor de gaz, precum și a multor alte obiecte și fenomene cerești.

Cu toate acestea, cu ajutorul analizei spectrale, puteți afla nu numai despre compoziție de calitate obiecte.

Măsurați viteza

Efectul Doppler în astronomie Efectul Doppler în astronomie

Efectul Doppler a fost dezvoltat teoretic de un fizician austriac în 1840, după care a primit numele. Acest efect poate fi observat ascultând fluierul unui tren care trece. Pasul fluierului unui tren care se apropie va fi vizibil diferit de cel al unui tren în mișcare. Cam așa a fost dovedit teoretic efectul Doppler. Efectul este că, pentru observator, lungimea de undă a sursei în mișcare este distorsionată. Crește pe măsură ce sursa se îndepărtează și scade pe măsură ce se apropie. Undele electromagnetice au o proprietate similară.

Pe măsură ce sursa se îndepărtează, toate benzile întunecate din spectrul său de emisie se schimbă pe partea roșie. Acestea. toate lungimile de undă cresc. În același mod, atunci când sursa se apropie, ei se deplasează spre partea violetă. Astfel, a devenit o completare excelentă pentru analiza spectrală. Acum, din liniile din spectru, era posibil să recunoaștem ceea ce anterior părea imposibil. Măsurați viteza obiectelor spațiale, calculați parametrii orbitali ai stelelor duble, viteza de rotație a planetelor și multe altele. Rol special a produs un efect de „deplasare la roșu” în cosmologie.

Descoperirea savantului american Edwin Hubble este comparabilă cu dezvoltarea sistemului heliocentric al lumii de către Copernic. Studiind luminozitatea Cefeidelor din diferite nebuloase, el a demonstrat că multe dintre ele sunt situate mult mai departe de Calea Lactee. Comparând distanțele obținute cu spectrele galaxiilor, Hubble și-a descoperit celebra sa lege. Potrivit acesteia, distanța până la galaxii este proporțională cu viteza de îndepărtare a acestora de la noi. Deși legea lui diferă oarecum de idei moderne, descoperirea lui Hubble a extins domeniul de aplicare al Universului.

Analiza spectrală și astronomia modernă

Astăzi, aproape nicio observație astronomică nu are loc fără analiză spectrală. Cu ajutorul lui, noi exoplanete sunt descoperite și granițele Universului sunt extinse. Spectrometrele sunt transportate pe roverele Marte și sondele interplanetare, telescoapele spațiale și sateliții de cercetare. De fapt, fără analiză spectrală nu ar exista astronomie modernă. Am continua să privim lumina goală, fără chip a stelelor, despre care nu am ști nimic.

Kirchhoff și Bunsen au încercat pentru prima dată analiza spectrală în 1859. Doi au creat un spectroscop care arată ca o țeavă formă neregulată. Pe o parte era o gaură (colimator) în care cădeau razele de lumină studiate. În interiorul țevii era o prismă; aceasta a deviat razele și le-a îndreptat către o altă gaură din țeavă. La ieșire, fizicienii au putut vedea lumina descompusă într-un spectru.

Oamenii de știință au decis să efectueze un experiment. După ce au întunecat camera și au acoperit fereastra cu perdele groase, au aprins o lumânare lângă fanta colimatorului și apoi au luat bucăți diferite substanțeși le-a introdus într-o flacără de lumânare, observând dacă spectrul s-a schimbat. Și s-a dovedit că vaporii fierbinți ai fiecărei substanțe au dat spectre diferite! Deoarece prisma a separat strict razele și nu le-a permis să se suprapună, a fost posibil să se identifice cu exactitate substanța din spectrul rezultat.

Kirchhoff a analizat ulterior spectrul Soarelui, descoperind că anumite elemente chimice erau prezente în cromosfera sa. Aceasta a dat naștere astrofizicii.

Caracteristicile analizei spectrale

Pentru a efectua analiza spectrală, este necesară o cantitate foarte mică de substanță. Această metodă este extrem de sensibilă și foarte rapidă, ceea ce permite nu numai utilizarea ei pentru o mare varietate de nevoi, ci și uneori o face pur și simplu de neînlocuit. Se știe cu siguranță că fiecare tabel periodic emite un spectru special, numai pentru el, prin urmare, cu o analiză spectrală efectuată corect, este aproape imposibil să faci o greșeală.

Tipuri de analiză spectrală

Analiza spectrală poate fi atomică sau moleculară. Cu ajutorul analizei atomice se poate dezvălui, respectiv, compoziția atomică a unei substanțe, iar prin analiza moleculară, compoziția moleculară.

Există două moduri de măsurare a spectrului: emisie și absorbție. Analiza spectrală a emisiilor se realizează prin studierea spectrului de atomi sau molecule alese. Pentru a face acest lucru, trebuie să li se dea energie, adică să-i excite. Analiza absorbției, dimpotrivă, se realizează folosind spectrul de absorbție al studiului electromagnetic care vizează obiecte.

Prin analiza spectrală este posibil să se măsoare o varietate de diverse caracteristici substanțe, particule sau chiar mari corpuri fizice(de exemplu, obiecte spațiale). De aceea analiza spectrală este împărțită în continuare în diverse metode. Pentru a obține rezultatul necesar pentru o anumită sarcină, trebuie să selectați corect echipamentul, lungimea de undă pentru studierea spectrului, precum și regiunea spectrală în sine.

Aplicarea analizei spectrale

Metoda care oferă informații valoroase și cele mai diverse despre corpurile cerești este analiza spectrală. Vă permite să determinați din analiza luminii compoziția chimică calitativă și cantitativă a stelei, temperatura acesteia, prezența și puterea câmpului magnetic, viteza de mișcare de-a lungul liniei de vedere și multe altele.

Analiza spectrală se bazează pe descompunerea luminii albe în părțile sale componente. Dacă un fascicul de lumină este îndreptat către fața laterală a unei prisme triedrice, atunci, refractând în sticlă în moduri diferite, componentele lumină albă razele vor produce o dungă curcubeu pe ecran numită spectru. În spectru, toate culorile sunt întotdeauna situate într-o anumită ordine.

După cum știți, lumina călătorește sub formă de unde electromagnetice. Fiecare culoare corespunde unei anumite lungimi unde electromagnetice. Lungimea de undă în spectru scade de la razele roșii la razele violete de la aproximativ 0,7 la 0,4 μm. Dincolo de razele violete ale spectrului se află raze ultraviolete, invizibil pentru ochi, dar acţionând pe placa fotografică. Au lungimi de undă și mai scurte raze X. Radiațiile de raze X de la corpurile cerești, importante pentru înțelegerea naturii lor, sunt blocate de atmosfera Pământului.

Dincolo de razele roșii ale spectrului se află regiunea razelor infraroșii. Sunt invizibile, dar acţionează şi pe plăci fotografice speciale. Observațiile spectrale înseamnă de obicei observații în intervalul de la razele infraroșii la ultraviolete.

Pentru studiul spectrelor se folosesc instrumente numite spectroscop și spectrograf. Spectrul este examinat cu un spectroscop și fotografiat cu un spectrograf. O fotografie a unui spectru se numește spectrogramă.

Exista următoarele tipuri spectre:

Un spectru solid sau continuu sub forma unei dungi curcubeu este produs de corpuri fierbinți solide și lichide (cărbune, filament de lampă electrică) și mase destul de dense de gaz.

Un spectru de linie de radiație este produs de gazele și vaporii rarefiați atunci când sunt puternic încălzite sau sub influența unei descărcări electromagnetice. Fiecare gaz emite un set strict definit de lungimi de undă și produce un spectru de linie caracteristic unui element chimic dat. Schimbările puternice ale stării unui gaz sau ale condițiilor sale de strălucire, cum ar fi încălzirea sau ionizarea, provoacă anumite modificări în spectrul unui anumit gaz.

Au fost întocmite tabele cu o listă de linii ale fiecărui gaz și indicând luminozitatea fiecărei linii. De exemplu, în spectrul sodiului, două linii galbene sunt deosebit de strălucitoare.

S-a stabilit că spectrul unui atom sau al unei molecule este asociat cu structura lor și reflectă anumite modificări care apar în ele în timpul procesului de strălucire.

Un spectru de absorbție de linie este produs de gaze și vapori atunci când în spatele lor există o lumină strălucitoare sau mai strălucitoare. izvor fierbinte dând un spectru continuu. Spectrul de absorbție este un spectru continuu, tăiat de linii întunecate, care sunt situate chiar în locurile unde ar trebui să fie localizate liniile luminoase inerente unui anumit gaz.

Spectrele de emisie fac posibilă analiza compoziției chimice a gazelor care emit sau absorb lumină, indiferent dacă acestea se află într-un laborator sau pe un corp ceresc. Numărul de atomi sau molecule care se află pe linia noastră de vedere, care emit sau absorb, este determinat de intensitatea liniilor. Cu cât sunt mai mulți atomi, cu atât linia este mai luminoasă sau este mai întunecată în spectrul de absorbție. Soarele și stelele sunt înconjurate de linii gazoase de absorbție a atmosferei create atunci când lumina trece prin atmosfera stelelor. Prin urmare, spectrele Soarelui și stelelor sunt spectre de absorbție.

Trebuie amintit că analiza spectrală permite determinarea compoziției chimice numai a gazelor auto-luminoase sau care absorb radiațiile. Compoziție chimică solid nu poate fi determinat prin analiza spectrală.