LABORATORINIS DARBAS
KOKYBINĖ SPEKTRINĖ ANALIZĖ
1.DARBO TIKSLAS : atlikti kokybinę spektrinę analizę monochromatoriumi чм-
2.2.TEORINĖ DALIS : nemonochromatinės šviesos spinduliui praėjus stiklinę
prizmę, disprsijos dėka gaunamas spektras. Spektrai skirstomi į emisinius
ir absorbcinius. Spektras vadinamas emisiniu, jei kūno spinduliuojama
šviesa pakeliuj niekieno neabsorbuojama. Absorbciniu vadinamas spektras su
tamsiomis linijomis arba ruožais, kurie atsiranda del kai kuriu šviesos
bangų absorbcijos duotoje aplinkoje.Pvz., saulės ir žvaigždžių duodami
spektrai yra absorbciniai.
Šiuo darbu tirsime tik emisinius spektrus, kurie skirstomi į ištisinius,
juostinius ir linijinius.
Ištisiniame spektre spalvos pereina nuosekliai viena į kitą. Toks
spektras yra tada, kai į prizmę patenkančią šviesą sudaro įvairaus ilgio
bangos ( pvz., baltos šviesos atvėju ). Ištisinį spektrą duoda medžiagos,
kuriose atstumai tarp molekulių maži, o molekulių sąveikos jėgos – didelės.
Tai visų skystų ir kietų kūnų spektrai.
Juostinį spektrą sudaro atskiros, įvairios spalvos, juostos.Gaunamas, kai
išspinduliuotoje ir prizmėn patenkančioje šviesoje trūksta tam tikro ilgio
šviesos bangų. Tokį spektrą duoda švytinčios daugiaatomės medžiagos (
dujos, garai ), kuriose atstumai tarp molekulių dideli, ir molekulinės
sąveikos jėgos nežymios.
Linijinį spektrą sudaro atskiros, įvairios spalvos, spektrinės linijos,
atskirtos tamsiais tarpais. Spektras gaunamas, šviesai, kurioje yra
baigtinis fiksuotų bangos dažnių skaičius, patenkant prizmėn. Šį spektrą
duoda švytinčios vienatomės medžiagos ( dujos, garai ), kuriose atstumai
tarp atomų dideli, ir jų sąveikos jėgos nežymios. Emisiniai linijiniai
spekrai naudojami medžiagų cheminei sudėčiai ištirti, t.y. nustatyti
medžiagą sudarančių elementų rūšims ir kiekiams. Apie elemento kiekį
sprendžiame iš linijinių spektrų intensyvumo.
Spektrinė analizė – tai medžiagos cheminės sudėties nustatymas, remiantis
linijiniais spektrais.Jei spektrine analize nustatome tik medžiagą
sudarančių elementų rūšį, bet netiriame jų kiekio, tai kalbame apie
kokybinę spektrinę analizę.
Kodėl vienatomių dujų ir garų spektrai yra linijiniai?
Į šį klausimą atsako šviesos spinduliavimo kvantnė hipotezė. Ją iškėlė
M.Plankas. Pagal ją, šviesą spinduliuoja aplink atomą tam tikrais
sluoksniais skriejantys eletronai. Izoliuotame atome elektrono energija yra
kvantuota. Normaliai elektronas skrieja sluoksnyje, kuriame jo E ( aut.
past. – enerija ) duotomis sąlygomis mažiausia. Sužadinus atomą, jo
elektronas peršoka į tolesnį nuo brandolio sluoksnį, kur jo E didesnė.
Sužadintoje būsenoje atomas būna labai trumpą laiką. Tuo metu elektrono E
yra W2. Po to elektronas grįžta į branduoliui artimesnį sluoksnį, kur jo E
yra W1. Kadangi W2 > W1, tai E porcija išspinduliuojama šviesos pavidalu.
Sakoma, kad atomas išspinduliuoja fotoną, kurio E pagal kvantinę hipotezę
aprašoma sandauga hv ( kur h – Planko konstanta, o v – spinduliuojamos
šviesos dažnis ).Energijos tvermės dėsnis :
hv = W2 – W1; ( 1 )
arba
v = W2/h – W1/h; ( 2 )
Dėl ( 2 ) skirtumo vienatomių dujų ir garų spinduliuojama šviesa, praėjusi
prizmę, duoda linijinį spektrą.
3.APARATŪRA :Monochromatorius – tai spektrinis prietaisas, skirtas monochromatinei
šviesai gauti. Jo pagrindinė dalis – Abės prizmė, kurią sudaro dvi
stačiakampės prizmės D ir E, turinčios laužiamąjį 30 laipsnių kampą, ir
lygiašonė prizmė C. Prizmės D ir E veikia kaip viena lygiašonė prizmė,