Спектры излучения и поглощения | Спектр поглощения и спектр излучения
Свет и другие формы электромагнитного излучения очень полезны и широко используются в аналитической химии. Взаимодействие излучения и вещества составляет предмет науки, называемой спектроскопией. Молекулы или атомы могут поглощать энергию или выделять энергию. Эти энергии изучаются в спектроскопии. Существуют различные спектрофотометры для измерения различных типов электромагнитного излучения, таких как инфракрасное, ультрафиолетовое, видимое, рентгеновское, микроволновое, радиочастотное и т. д.
Спектры излучения
Когда образец дан, мы можем получить информацию о образце в зависимости от его взаимодействия с излучением. Во-первых, образец стимулируется путем приложения энергии в виде тепла, электрической энергии, света, частиц или химической реакции. Перед подачей энергии молекулы в образце находятся в более низком энергетическом состоянии, которое мы называем основным состоянием. После приложения внешней энергии некоторые молекулы будут переходить в более высокое энергетическое состояние, называемое возбужденным состоянием. Этот вид в возбужденном состоянии нестабилен; следовательно, пытаясь излучать энергию и возвращаться в основное состояние. Это испускаемое излучение изображается как функция частоты или длины волны и называется спектром излучения. Каждый элемент испускает определенное излучение в зависимости от энергетической щели между основным состоянием и возбужденным состоянием. Следовательно, это можно использовать для идентификации химических видов.
Спектры поглощения
Спектр поглощения представляет собой график зависимости поглощения от длины волны. Поглощение, отличное от длины волны, также может быть построено в зависимости от частоты или волнового числа. Спектры поглощения могут быть двух типов: спектры атомного поглощения и спектры молекулярного поглощения. Когда пучок полихроматического УФ или видимого излучения проходит через атомы в газовой фазе, только часть частот поглощается атомами. Поглощаемая частота различна для разных атомов. При регистрации прошедшего излучения спектр состоит из ряда очень узких линий поглощения. В атомах эти спектры поглощения видны как результат электронных переходов. В молекулах, кроме электронных переходов, возможны также колебательные и вращательные переходы. Таким образом, спектр поглощения довольно сложен, и молекула поглощает УФ, ИК и видимые виды излучения.
В чем разница между спектрами поглощения и спектрами излучения?
• Когда атом или молекула возбуждаются, они поглощают определенную энергию электромагнитного излучения; следовательно, эта длина волны будет отсутствовать в зарегистрированном спектре поглощения.
• Когда виды возвращаются в основное состояние из возбужденного состояния, испускается поглощенное излучение, которое регистрируется. Этот тип спектра называется спектром излучения.
• Проще говоря, спектры поглощения регистрируют длины волн, поглощаемые материалом, тогда как спектры излучения регистрируют длины волн, излучаемые материалами, которые ранее подвергались воздействию энергии.
• По сравнению с непрерывным видимым спектром спектры излучения и поглощения являются линейчатыми, поскольку они содержат только определенные длины волн.
• В спектре излучения будет всего несколько цветных полос на темном фоне. Но в спектре поглощения будет несколько темных полос в непрерывном спектре. Темные полосы в спектре поглощения и цветные полосы в испускаемом спектре одного и того же элемента подобны.
