Teknik spektroskopi dan aplikasinya secara singkat dijelaskan
May 31, 2018
Gelombang cahaya dihasilkan oleh elektron yang bergerak di dalam atom. Elektron dalam atom berbagai zat bergerak secara berbeda, sehingga memancarkan gelombang cahaya yang berbeda. Ini adalah signifikansi teoritis dan praktis yang besar untuk mempelajari luminesensi dan penyerapan zat yang berbeda, dan telah menjadi subjek khusus - spektroskopi.
Spektrum yang dihasilkan langsung oleh emisi cahaya dari objek disebut spektrum emisi. Ada dua jenis spektrum emisi: spektrum berkelanjutan dan spektrum terbuka.
Spektrum berkelanjutan cahaya berwarna, mulai dari merah ke ungu, disebut spektrum kontinu. Spektrum emisi gas panas padat, cair dan tekanan tinggi merupakan spektrum kontinyu. Misalnya, cahaya dari filamen listrik dan cahaya dari air baja panas membentuk spektrum yang berkelanjutan.
Spektrum yang hanya mengandung garis terang terputus disebut spektrum garis terang. Garis-garis terang dalam spektrum garis terbuka disebut garis spektrum, dan masing-masing garis sesuai dengan panjang gelombang cahaya yang berbeda. Spektrum emisi gas yang dijernihkan atau uap logam adalah spektrum garis terbuka. Spektrum garis terbuka dipancarkan oleh atom dalam keadaan bebas, sehingga juga disebut spektrum atom. Ketika Anda melihat spektrum atom gas, Anda dapat menggunakan tabung spektral, yang merupakan tabung gelas tertutup tipis dengan gas bertekanan rendah di dalam dan dua elektroda di kedua ujung tabung. Ketika dua elektroda terhubung ke sumber listrik tegangan tinggi, gas tipis dalam tabung bersinar, menghasilkan warna cahaya tertentu.
Spektrum atom dari bahan padat atau cair, dapat menempatkan mereka di api burner Bunsen atau busur listrik untuk membakar, membuat mereka bersinar setelah gasifikasi, Anda dapat melihat dari spektroskop spektrum garis terbuka mereka.
Percobaan telah menunjukkan bahwa atom yang berbeda memancarkan spektrum garis terbuka yang berbeda, dan setiap elemen memiliki spektrum garis terbuka tertentu. Setiap atom hanya dapat memancarkan panjang gelombang cahaya tertentu yang memiliki karakteristiknya masing-masing. Oleh karena itu, garis spektrum spektrum garis terbuka disebut garis spektrum karakteristik atom. Garis spektrum karakteristik atom dapat digunakan untuk mengidentifikasi zat dan mempelajari struktur atom.
Spektrum serapan yang dipancarkan oleh objek dalam cahaya putih bersuhu tinggi (yang berisi semua panjang gelombang cahaya) distribusi terus menerus melalui material, setelah beberapa panjang gelombang cahaya diserap oleh material spektrum, yang disebut spektrum absorpsi. Biarkan lampu busur memancarkan cahaya putih, misalnya, melalui gas suhu dengan natrium rendah (pada lampu alkohol damselfly menaruh garam, dekomposisi natrium garam termal dapat menghasilkan gas), dan kemudian mengamati dengan spektroskop, Anda akan melihat di latar belakang terus menerus spektrum memiliki dua sangat dekat dengan gelap, ini adalah spektrum serapan atom natrium. Perlu dicatat bahwa setiap garis gelap dalam spektrum serapan berbagai atom sesuai dengan garis terang dalam spektrum emisi atom itu. Dan ini menunjukkan bahwa cahaya yang diserap oleh atom-atom gas dingin adalah cahaya yang dipancarkan atom pada suhu tinggi. Oleh karena itu, garis-garis spektrum (garis-garis gelap) dalam spektrum absorpsi juga merupakan karakteristik garis spektrum atom, tetapi mereka biasanya terlihat kurang dalam spektrum absorpsi daripada spektrum terbuka.
Analisis spektral karena setiap atom memiliki garis spektrum karakteristik sendiri, zat dapat diidentifikasi dan komposisi kimianya ditentukan berdasarkan spektrum. Metode ini disebut analisis spektral. Dalam analisis spektral, spektrum emisi dan serapan dapat digunakan. Keuntungan dari metode ini adalah metode ini sangat sensitif dan cepat. Unsur dengan kandungan 10 hingga 10 gram dalam suatu zat dapat dideteksi dari garis spektrum karakteristiknya dan dapat dideteksi. Analisis spektral telah banyak digunakan dalam sains dan teknologi:
Analisis spektrum diperlukan saat memeriksa apakah bahan semikonduktor silikon dan germanium memenuhi persyaratan kemurnian tinggi.
Secara historis, analisis spektral juga membantu mengidentifikasi banyak elemen baru. Sebagai contoh, rubidium dan cesium ditemukan dengan melihat garis spektrum karakteristik yang tidak diketahui sebelumnya dalam spektrum.
Analisis spektrum juga berguna untuk mempelajari komposisi kimia dari benda-benda angkasa. Pada awal abad kesembilan belas, ketika mempelajari spektrum matahari, ditemukan bahwa ada banyak garis gelap dalam spektrum kontinu. Awalnya tidak tahu apa garis-garis gelap terbentuk, kemudian orang-orang memahami penyebab spektrum penyerapan, hanya tahu ini dari dalam sinar matahari setelah suhu rendah dari spektrum penyerapan matahari. Hati-hati menganalisis kabel ini, bandingkan dengan spektrum atom, orang tahu bahwa atmosfer matahari mengandung hidrogen, helium, nitrogen, karbon, oksigen, besi, magnesium, silikon, kalsium, natrium, dan seterusnya puluhan elemen.
Pola disusun berurutan sesuai panjang gelombang setelah pemisahan cahaya dalam sistem dispersi, seperti spektrum warna sinar matahari dalam distribusi berkelanjutan sesuai urutan merah, oranye, kuning, hijau, nila dan ungu. Struktur, mekanisme, sifat dan penerapan spektrum dalam penelitian ilmiah dan praktik produksi telah mengumpulkan pengetahuan yang kaya dan merupakan subjek yang sangat penting - spektroskopi. Spektroskopi begitu luas digunakan sehingga setiap atom memiliki spektrum uniknya sendiri, seperti sidik jari. Mereka membentuk beberapa garis spektrum sesuai dengan aturan tertentu. Sifat-sifat garis spektrum atom sangat terkait dengan struktur atom, yang merupakan dasar penting untuk mempelajari struktur atom. Prinsip aplikasi spektroskopi dan metode eksperimental analisis spektral dapat dilakukan, setiap elemen memiliki jalur identifikasi yang unik, meletakkan beberapa substansi dari spektrum garis terbuka dan identitas elemen yang dikenal dihasilkan dengan membandingkan garis spektral dapat mengetahui materi ini terdiri dari elemen-elemen , menggunakan spektrum tidak hanya komposisi bahan kimia kualitatif, dan berapa banyak elemen yang dapat ditentukan. Metode analisis spektral memiliki sensitivitas dan akurasi yang tinggi. Dalam eksplorasi geologis, analisis spektral dapat digunakan untuk mendeteksi sejumlah jejak logam mulia, elemen langka atau elemen radioaktif dalam bijih. Kecepatan analisis spektral cepat dan efisiensi kerja sangat meningkat. Komposisi kimia benda langit dan progenitor standar untuk penyesuaian panjang juga dapat dipelajari dengan analisis spektral.
Pola yang disusun dalam urutan panjang gelombang (atau frekuensi) setelah sistem dispersi (seperti prisma atau kisi) membagi cahaya. Misalnya, sinar matahari melewati prisma dan membentuk spektrum warna yang terus didistribusikan dalam urutan merah, oranye, kuning, hijau, biru, nila dan ungu. Merah ke ungu, sesuai dengan panjang gelombang dari 7.700-3.900 angstrom, adalah bagian yang terlihat dari mata manusia. Di luar ujung merah adalah panjang gelombang cahaya inframerah yang lebih panjang, dan di luar ujung ungu adalah panjang gelombang sinar ultraviolet yang lebih pendek, yang tidak dapat dideteksi dengan mata telanjang, tetapi dapat direkam oleh instrumen.
Oleh karena itu, spektrum dapat dibagi menjadi spektrum inframerah, spektrum yang terlihat dan spektrum ultraviolet sesuai dengan wilayah panjang gelombang. Menurut sifat produksi, ia dapat dibagi menjadi spektrum atom dan spektrum molekuler. Ini dapat dibagi menjadi spektrum emisi, spektrum penyerapan dan spektrum hamburan. Ini dapat dibagi menjadi spektrum garis, spektrum pita dan spektrum berkelanjutan.
Spektrum dibagi menjadi bentuk-bentuk berikut
Dan ini adalah spektrum linear.
Spektrum yang terdiri dari garis spektrum sempit. Gelombang cahaya yang dihasilkan oleh gas atom tunggal atau uap logam memiliki spektrum linier, sehingga spektrum linear juga disebut spektrum atom. Ketika energi atom melompat dari tingkat energi yang lebih tinggi ke yang lebih rendah, ia memancarkan gelombang cahaya dari satu panjang gelombang. Sebenarnya ini tidak ada yang disebut sebagai panjang gelombang tunggal cahaya monokromatik, karena tingkat energi itu sendiri memiliki efek lebar dan doppler tertentu, radiasi atom oleh garis spektrum akan selalu memiliki lebar tertentu (lihat memperluas); Bahkan dalam kisaran panjang gelombang yang sempit, masih ada berbagai komponen panjang gelombang. Spektrum atom mencerminkan struktur internal atom sesuai dengan aturan distribusi panjang gelombang. Setiap atom memiliki seri spektral khusus sendiri. Dengan mempelajari spektrum atom, kita dapat memahami struktur internal atom, atau membuat analisis kualitatif dan kuantitatif dari komposisi sampel.
