WIDMA EMISYJNE PIERWIASTKÓW
 
 

W XIX wieku naukowcy byli przekonani, że światło jest falą (nie wiedzieli jeszcze, że ma ono również charakter korpuskularny). Każda fala ma pewną długość oraz częstotliwość. Obie te wielkości są ze sobą powiązane. Kolor światła zależy od długości jego fali.


Fala sinusoidalna


Hel

Światło czerwone ma największą długość, a fioletowe najmniejszą. Zazwyczaj spotykamy się ze światłem złożonym z różnej długości fal. Tak jest na przykład ze zwykłym światłem białym. W jego skład wchodzą fale o wszystkich długościach od czerwieni do fioletu. Wypadkową tych wszystkich kolorów jest właśnie kolor biały. Możemy się o tym przekonać w prosty sposób. Wystarczy do tego zwykły pryzmat. Ma on zdolność rozszczepiania przechodzącego przez niego światła na składowe, które możemy obserwować. Również tęcza jest wynikiem rozszczepienia światła białego w kroplach padającego deszczu.


Wodór

Co się stanie gdy zamiast światła białego będziemy próbować rozszczepić światło emitowane przez podgrzane do wysokich temperatur gazy? Okazuje się, że po rozszczepieniu nie dostaniemy widma ciągłego - składającego się ze wszystkich kolorów (tak jak było to ze światłem białym), lecz nieciągłe widmo liniowe. światło emitowane przez gazy składa się więc z pewnej liczby fal o różnych długościach. Każdy pierwiastek ma charakterystyczne dla siebie widmo liniowe - nazwane później widmem emisyjnym. Widmo może być używane do identyfikacji substancji. Dzięki niemu udało się odkryć z czego zbudowane jest Słońce oraz inne ciała niebieskie. Udało się też odkryć nowe, nie znane wcześniej pierwiastki. Trudno przecenić rolę jaką w naukach chemicznych odegrały widma liniowe.


Widmo liniowe

Spektroskop

Najprostszym układem widma cechuje się wodór. Dziewiętnastowieczny naukowiec Johann Jakob Balmer wykazał, że długości fali świetlnej odpowiadające poszczególnym liniom widma wodoru w okolicach obszaru widzialnego można powiązać prostym równaniem:

  x = R(1/n'^2 - 1/n)         (1)

gdzie:

  x = 1/lambda         (2)

gdzie: - l długość danej fali świetlnej, n'- stała równa 2, n - liczba całkowita większa bądź równa 3. R jest tak zwaną stałą Rydberga, wyznaczoną doświadczalnie i równą około 1,09677 * 107 m -1. Jak więc widać ze wzoru wraz ze spadkiem (wzrostem x) gęstość linii świetlnych rośnie. Na przykład dla pierwszej linii Balmera - n = 3, długość fali świetlnej wynosi 6563 Angstremów, dla n = 4 - 4861, dla n = 5 - 4341, a dla n = 6 - 4102.


Liniowe widmo wodoru

Układ tych linii został nazwany serią Balmera. Oprócz niej dla wodoru istnieją i inne serie :

- seria Lymana - leżąca w nadfiolecie (fale krótsze niż fale światła widzialnego) - opisuje ją podane wyżej równanie, ale n' wynosi 1, a n większe lub równe 2.
- seria Paschena - leżąca w podczerwieni (fale dłuższe niż fale światła widzialnego) - n' wynosi 3, a n jest większe bądź równe 4.
- seria Bracketta - leżąca w podczerwieni - n' wynosi 4, a n jest większe bądź równe 5.


Widmo helu

Inne cięższe niż wodór pierwiastki mają bardziej skomplikowane widma liniowe.

Zagadkę powstawania linii widmowych rozwiązano dopiero na początku XX wieku w oparciu o nowo powstałą teorię kwantów. Dokonał tego Niels Bohr.




pasek

   TEORIA BOHRA

pasek