Ce este nadph în biologie. Dehidrogenaze - 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 luminii este o colecție de benzi de radiație optică frecventa diferita, 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 funcție de percepție ochiul uman, spectrul luminii este împărțit în partea vizibilă și partea invizibilă. Acesta din urmă, la rândul său, este expus luminii infraroșii și ultraviolete.

Tipuri de spectre

Există, de asemenea tipuri diferite spectre. Există trei dintre ele, în funcție de densitatea spectrală a intensității radiației. Spectrele pot fi continue, linii și 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 tipurile de spectre și provine din orice substanță care se află în stare atomică gazoasă. Este important de remarcat aici că este în atom, nu molecular. Un astfel de spectru asigură o interacțiune extrem de scăzută a atomilor între ei. Deoarece nu există interacțiune, atomii emit permanent unde de aceeași lungime de undă. Un exemplu de astfel de spectru este strălucirea gazelor încălzite la o temperatură ridicată.

spectru dungi

Spectrul în dungi reprezintă vizual benzi separate, clar delimitate de intervale destul de întunecate. Mai mult, fiecare dintre aceste benzi nu este radiație cu o frecvență strict definită, ci constă în un numar mare linii de lumină strâns distanțate. Un exemplu de astfel de spectre, ca în cazul spectrului 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 încă nu se termină aici. În plus, se distinge un alt tip, cum ar fi un 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 indicele de absorbție al unei substanțe, care poate fi mai mult sau mai puțin ridicat.

Deși există gamă largă abordări experimentale pentru măsurarea spectrelor de absorbție. Cel mai comun experiment este atunci când fasciculul de radiație generat este trecut printr-un gaz răcit (pentru absența interacțiunii particulelor și, prin urmare, a luminiscenței), după care se determină intensitatea radiației care trece prin acesta. Energia transferată poate fi folosită pentru a calcula absorbția.

Analiza spectrală, o metoda de determinare calitativa si cantitativa a compozitiei substantelor, bazata pe studiul spectrelor de emisie, absorbtie, reflexie si luminiscenta a acestora. Distingeți între atomic și molecular analiza spectrală, ale căror sarcini sunt de a determina, respectiv, compoziția elementară și moleculară a unei substanțe. Emisiv analiza spectrală efectuate conform spectrelor de emisie ale atomilor, ionilor sau moleculelor excitate căi diferite, absorbtie analiza spectrală- prin spectre de absorbtie radiatie electromagnetica obiectele analizate (cf. Spectroscopie de absorbție). În funcție de scopul studiului, proprietățile analitului, specificul spectrelor utilizate, domeniul lungimii de undă și alți factori, cursul analizei, echipamentul, 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 de 150-800 nm (vezi).

O probă din substanța de testat este introdusă în sursa de radiație, 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 analitului. În analiza cantitativă, cantitatea (concentrația) elementului dorit în substanța analizată este determinată de dependența mărimii semnalului analitic (densitatea înnegririi sau densitatea optică a liniei analitice pe placa fotografică; fluxul de lumină către fotoelectric). receptor) a elementului dorit asupra conținutului său din probă. Această dependență este determinată într-un mod complex de mulți factori greu de controlat (compoziția brută a probelor, structura lor, finețea, parametrii sursei de excitație a spectrului, instabilitatea dispozitivelor de înregistrare, proprietățile plăcilor fotografice etc.). Așadar, de regulă, pentru stabilirea acestuia se folosește un set de probe pentru calibrare care, din punct de vedere al compoziției brute și al structurii, sunt cât mai apropiate de substanța analizată și conțin cantități cunoscute din elementele de determinat. Astfel de mostre pot servi ca metale special preparate. aliaje, amestecuri de substanțe, soluții, incl. și fabricate de industrie. Pentru a elimina influența asupra rezultatelor analizei a diferenței inevitabile între proprietățile probelor analizate și standard, utilizați diferite trucuri; de exemplu, ei compară liniile spectrale ale elementului care se determină și așa-numitul element de comparație, care este similar din punct de vedere chimic și proprietăți fizice la cel în curs de definire. La analizarea materialelor de același tip se pot folosi aceleași dependențe de calibrare, care sunt corectate periodic în funcție de probe de verificare.

Sensibilitatea și acuratețea analizei spectrale depind în principal de caracteristici fizice surse de radiație (excitația spectrului) - temperatura, concentrația de electroni, timpul de rezidență al atomilor în zona de excitație a spectrului, stabilitatea modului sursei etc. Pentru a rezolva o problemă analitică specifică, este necesar să alegeți o sursă de radiație adecvată, să obțineți optimizarea caracteristicilor acesteia folosind diverse tehnici - utilizarea unei atmosfere inerte, impunerea camp magnetic, introducerea unor substanţe speciale care stabilizează temperatura de descărcare, gradul de ionizare a atomilor, procesele de difuzie la un nivel optim etc. Având în vedere varietatea de factori care se influențează reciproc, metodele de planificare matematică a experimentelor sunt adesea folosite în acest caz.

Când se analizează solide cele mai frecvent utilizate sunt arcul (curentul continuu și alternativ) și descărcările prin scânteie, alimentate de generatoare de stabilizare special concepute (deseori 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 analitului, cât și evaporarea fracționată a acestuia 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 de fracţionare a evaporării, sunt utilizaţi pe scară largă aditivi la substanţa analizată a reactivilor, care favorizează formarea de compuşi foarte volatili (fluoruri, cloruri, sulfuri etc.) ai elementelor ce urmează a fi determinate la temperatură înaltă [( 5-7) 10 3 K] condiții arc de carbon. Pentru a analiza probe geologice sub formă de pulberi, este utilizată pe scară largă metoda de turnare sau suflare a probelor în zona de descărcare a arcului de carbon.

În analiza probelor metalurgice, împreună cu descărcări de scântei de diferite tipuri, se folosesc și surse de lumină cu descărcare luminoasă (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 microunde (microunde) 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 RF cu un cuplaj inductiv de configurație toroidală este utilizată cu succes în special (Fig. 1). Separă zonele de absorbție a energiei RF și zonele de excitare a spectrului, ceea ce face posibilă creșterea dramatică a eficienței excitației și a raportului analitic semnal-zgomot util și, astfel, atingerea limitelor de detecție foarte scăzute pentru o gamă largă de elemente. Probele sunt injectate în zona de excitație folosind atomizoare pneumatice sau (rar) cu ultrasunete. În analiza folosind plasmatron RF 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. Lanternă cu plasmă RF: 1-torță cu gaze de eșapament; 2-zonă de excitare a spectrelor; 3-zone de absorbție a energiei RF; 4-inductor de incalzire; 5-admisia gazului de racire (azot, argon); 6-admisia gazului de formare a plasmei (argon); Admisia probei cu 7 pulverizări (gaz purtător - argon).

În analiza substanțelor de înaltă puritate, când se impune determinarea elementelor al căror conținut este mai mic de 10 -5%, precum și în analiza substanțelor toxice și radioactive, probele sunt pretratate; de exemplu, elementele de determinat sunt separate parțial sau complet de bază și transferate într-un volum mai mic de soluție sau introduse într-o masă mai mică de substanță mai convenabilă pentru analiză. Pentru a separa componentele probei, se utilizează distilare fracționată a bazei (mai rar, impurități), adsorbție, precipitare, extracție, cromatografie și schimb ionic. Analiza spectrală folosind cele enumerate metode chimice concentrația probei este denumită în general analiză spectrală chimică. Operațiunile suplimentare de separare și concentrare a elementelor de determinat măresc semnificativ complexitatea și durata analizei și înrăutățesc acuratețea acesteia (deviația standard relativă atinge valori de 0,2-0,3), dar reduce limitele de detectare de 10-100 de ori. .

Un domeniu specific de analiză spectrală este analiza microspectrală (locală). În acest caz, microvolumul substanței (adâncimea craterului este 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 spectrele, cel mai adesea se folosește o descărcare de scânteie pulsată sincronizată cu un impuls laser. Metoda este folosită în studiul mineralelor, în știința metalelor.

Spectrele sunt înregistrate folosind spectrografe și spectrometre (cuantometre). Există multe tipuri de aceste instrumente, care diferă în luminozitate, dispersie, rezoluție și zona de lucru spectrală. O luminozitate mare este necesară pentru detectarea radiațiilor slabe, o dispersie mare - pentru separarea liniilor spectrale cu lungimi de undă apropiate în analiza substanțelor cu spectre cu mai multe linii, precum și pentru a crește sensibilitatea analizei. Ca dispozitive care dispersează lumina, se folosesc rețele de difracție (plate, concave, filetate, holografice, profilate), având de la câteva sute la câteva mii de linii pe milimetru, mult mai rar - prisme de cuarț sau de sticlă.

Spectrografele (Fig. 2) care înregistrează spectre pe plăci fotografice speciale sau (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 relativului ieftinitate, disponibilitate și ușurință de întreținere. Înnegrirea 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. Schema optică a spectrografului: 1-fanta de intrare; oglinda cu 2 rotiri; 3-oglinda sferica; 4-rețele de difracție; Scala de iluminare cu 5 becuri; 6-scara; 7-placa fotografica.

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

În spectrometre, înregistrarea fotoelectrică a semnalelor analitice se realizează folosind tuburi fotomultiplicatoare (PMT) cu procesare automată a datelor pe un computer. Policromatoarele fotoelectrice multicanal (până la 40 de canale și mai mult) în quantometre (Fig. 3) vă permit să înregistrați simultan liniile analitice ale tuturor elementelor determinate prevăzute de program. Când se utilizează monocromatoare de scanare, este furnizată analiza cu mai multe elemente de mare viteză scanarea de-a lungul spectrului în conformitate cu programul specificat.

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 quantometrelor, 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 lungi etape - dizolvare, aducerea soluțiilor la o compoziție standard, oxidarea metalelor, măcinarea și amestecarea pulberilor și prelevarea de probe a unei mase date. În multe cazuri, analiza spectrală cu mai multe elemente se realizează în câteva minute, de exemplu: în analiza soluțiilor folosind spectrometre fotoelectrice automate cu plasmatron RF sau în analiza metalelor în procesul de topire cu prelevare automată de probe în sursa de radiație.

Te-ai întrebat vreodată de unde 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 cosmosului. Datorită lui, am încetat să limităm Universul la Calea Lactee. Analiza spectrală ne-a dezvăluit o mare varietate de stele, ne-a spus 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, din perspectiva acelor ani, obiectele spațiale ne vor rămâne mereu inaccesibile. În consecință, nu vom obține niciodată o probă de testare a vreunei stele sau planete și nu vom ști niciodată despre compoziția lor. 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 curcubeu

Liniile întunecate de pe spectrul Soarelui au fost observate încă din 1802 de către inventatorul Wollaston. Cu toate acestea, descoperitorul însuși nu s-a oprit în mod deosebit asupra acestor linii. Studiul și clasificarea lor extinsă au fost efectuate în 1814 de Fraunhofer. În cursul experimentelor sale, el a observat că Soarele, Sirius, Venus și sursele de lumină artificială au propriul set de linii. Aceasta însemna că aceste linii depind numai de sursa de lumină. Ele nu sunt afectate atmosfera terestră 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 o descoperire revoluționară că fiecare element chimic are propriul său set de linii spectrale. Prin urmare, prin radiația oricărui obiect, se poate afla despre compoziția acestuia. Astfel, a luat naștere analiza spectrală.

În decursul următoarelor decenii, datorită analizei spectrale, au fost descoperite multe elemente chimice. 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 a fost considerat exclusiv gaz solar, până când trei decenii mai târziu a fost descoperit pe Pământ.

Trei tipuri de spectru

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

Tocmai la aceste frecvențe radiază și emite gaz. În același timp, solidă 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, corpurile solide și lichide radiază un spectru continuu, gazele emit un spectru de linii. Spectrul de absorbție este observat atunci când radiația continuă este absorbită de 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. Interesant, în timpul plinului eclipsă de soare Spectrul Soarelui devine liniar. Într-adevăr, în acest caz, vine din transparent straturi exterioare a ei .

Principiile spectroscopiei

Analiza spectrală optică este relativ simplă în execuție tehnică. Baza lucrării sale este descompunerea radiației obiectului studiat și 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, așezând lumina în același mod, Wollaston a observat linii negre pe spectru. Spectrografele funcționează și ele pe acest principiu.

Descompunerea luminii poate avea loc și cu ajutorul rețelelor de difracție. Analiza ulterioară a luminii poate fi efectuată printr-o varietate de metode. Inițial, pentru aceasta a fost folosit un tub de observație, apoi o cameră. Astăzi, spectrul rezultat este analizat de 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 printr-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 l-au făcut astronomii a fost să folosească această metodă pentru a studia compoziția stelelor și a altor obiecte spațiale. Deci, fiecare stea are 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, se poate învăța nu numai despre compoziţia calitativă obiecte.

Măsurați viteza

Efectul Doppler în astronomie Efectul Doppler în astronomie

Efectul Doppler a fost dezvoltat teoretic de fizicianul austriac în 1840, după care a primit numele. Acest efect poate fi observat ascultând claxonul unui tren care trece. Înălțimea claxonului unui tren care se apropie va fi vizibil diferită de claxonul unui tren care pleacă. Aproximativ în acest fel efectul Doppler a fost dovedit teoretic. 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 deplasează spre 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 era posibil să învățăm din liniile din spectru ceea ce înainte părea imposibil. Măsurați viteza unui obiect spațial, calculați parametrii orbitali ai stelelor duble, vitezele de rotație planetară și multe altele. rol deosebit efectul „deplasării spre roșu” produs în cosmologie.

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

Analiza spectrală și astronomia modernă

Astăzi, aproape nicio observație astronomică nu are loc fără analiză spectrală. Cu ajutorul lui, descoperiți noi exoplanete și extindeți granițele universului. Spectrometrele transportă rovere și sonde interplanetare, telescoape spațiale și sateliți de cercetare. De fapt, fără analiză spectrală, nu ar exista astronomie modernă. Am continua să privim în lumina goală fără chip a stelelor, despre care nu am ști nimic.

Kirchhoff și Bunsen au fost primii care au încercat 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. O prismă a fost amplasată în interiorul țevii, a deviat razele și le-a îndreptat către un alt orificiu 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 atârnat fereastra cu perdele groase, au aprins o lumânare lângă fanta colimatorului și apoi au luat bucăți diferite substanțeși le-a introdus în flacăra unei lumânări, observând dacă spectrul se schimbă. Și s-a dovedit că vaporii fierbinți ai fiecărei substanțe au dat spectre diferite! Deoarece prisma separa strict razele și nu le permitea să se suprapună, a fost posibil să se identifice cu exactitate substanța din spectrul rezultat.

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

Caracteristicile analizei spectrale

Pentru analiza spectrală este necesară o cantitate foarte mică de substanță. Această metodă este extrem de sensibilă și foarte rapidă, ceea ce permite nu numai să o folosești pentru o varietate de nevoi, ci și o face uneori 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 corect efectuată, este aproape imposibil să faci o greșeală.

Tipuri de analiză spectrală

Analiza spectrală este atomică și moleculară. Prin intermediul analizei atomice se poate dezvălui, respectiv, compoziția atomică a unei substanțe, iar prin intermediul analizei moleculare, compoziția moleculară.

Există două moduri de măsurare a spectrului: emisie și absorbție. Analiza spectrului de emisie se realizează prin examinarea spectrului emis de atomii sau moleculele selectate. Pentru a face acest lucru, trebuie să li se dea energie, adică să-i excite. Analiza de absorbție, în schimb, este efectuată pe spectrul de absorbție al unui studiu electromagnetic îndreptat către obiecte.

Analiza spectrală poate fi utilizată pentru a măsura multe 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 alegeți echipamentul potrivit, lungimea de undă pentru studiul spectrului, precum și regiunea în sine a spectrului.

Aplicarea analizei spectrale

Analiza spectrală este o metodă care oferă informații valoroase și cele mai diverse despre corpurile cerești. Vă permite să stabiliți din analiza luminii compoziția chimică calitativă și cantitativă a luminii, temperatura acestuia, 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 pus pe fața laterală a unei prisme triedrice, atunci, refractând în sticlă în moduri diferite, componentele lumină albă razele vor da o bandă curcubeu pe ecran, numită spectru. În spectru, toate culorile sunt întotdeauna aranjate într-o anumită ordine.

După cum știți, lumina călătorește sub formă de unde electromagnetice. Fiecare culoare are o lungime specifică. unde electromagnetice. Lungimea de undă în spectru scade de la roșu la violet de la aproximativ 0,7 la 0,4 microni. Dincolo de razele violete ale spectrului se află raze ultraviolete, invizibil pentru ochi, dar acţionând pe o placă fotografică. Chiar și lungimi de undă mai scurte sunt raze X. Radiația de raze X a corpurilor cerești, importantă pentru înțelegerea naturii lor, este întârziată de atmosfera Pământului.

În spatele razelor roșii ale spectrului se află regiunea razelor infraroșii. Sunt invizibile, dar acţionează şi pe plăci fotografice speciale. Observațiile spectrale sunt de obicei înțelese ca 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 continuu sau continuu sub forma unei benzi curcubeu este dat de corpuri incandescente solide și lichide (cărbune, filament de lampă electrică) și mase destul de dense de gaz.

Spectrul de linii de radiație este produs de gaze și vapori rarefiați atunci când sunt puternic încălzite sau sub acțiunea unei descărcări electromagnetice. Fiecare gaz emite un set strict definit de lungimi de undă și oferă un spectru de linie caracteristic unui element chimic dat. Schimbările puternice ale stării unui gaz sau ale condițiilor de strălucire a acestuia, cum ar fi încălzirea sau ionizarea, provoacă anumite modificări în spectrul unui anumit gaz.

Au fost compilate tabele care enumeră liniile fiecărui gaz și indică 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 legat de structura lor și reflectă anumite modificări care apar în ele în timpul procesului de strălucire.

Un spectru de absorbție de linie este dat de gaze și vapori atunci când în spatele lor este luminos și mai mult izvor fierbinte oferind un spectru continuu. Spectrul de absorbție este un spectru continuu, intersectat de linii întunecate, care sunt situate chiar în locurile unde ar trebui să fie situate liniile luminoase inerente acestui gaz.

Emisia de spectre permite analiza compoziției chimice a gazelor care emit lumină sau o absorb, indiferent dacă se află în 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 care apar atunci când lumina trece prin atmosfera stelară. Prin urmare, spectrele Soarelui și stelelor sunt spectre de absorbție.

Trebuie amintit că analiza spectrală face posibilă determinarea compoziției chimice numai a gazelor autoluminoase sau care absorb radiațiile. Compoziție chimică corp solid nu poate fi determinată prin analiză spectrală.