Головна
Безпека життєдіяльності та охорона праці || Хімічні науки || Бізнес і заробіток || Гірничо-геологічна галузь || Природничі науки || Зарубіжна література || Інформатика, обчислювальна техніка та управління || Мистецтво. Культура || Історія || Літературознавство. Фольклор || Міжнародні відносини та політичні дисципліни || Науки про Землю || Загальноосвітні дисципліни || Психологія || Релігієзнавство || Соціологія || Техніка || Філологія || Філософські науки || Екологія || Економіка || Юридичні дисципліни
ГоловнаГірничо-геологічна галузьНауково-популярне в геології → 
« Попередня Наступна »
М. Неймайром. Історія Землі, 1994 - перейти до змісту підручника

Спектральний аналіз


Хімічний аналіз Сонця і найбільш далеких нерухомих зірок здавався десять років тому нездійсненною мрією. Відстані в мільйони миль робили його неможливим. Тому відкриття спектрального аналізу, який дозволив нам переступити і за ці межі, належить до числа найбільших завоювань людської думки. Введенням його в науку ми зобов'язані Гейдельберзьким вченим Бунзену і Кірхгофа.
Ми не можемо добути речовини, з якого складаються зірки, і піддати його безпосередньому хімічному дослідженню; але світло їх доступний нам і, за його властивостями, ми можемо зробити відомі висновки про тіла, які його випускають і через які він проходить. Висновки, отримані цим способом, так само точні, як і ті, до яких приводить нас лабораторний аналіз-безпосереднє розчинення і осадження речовини або випробування його перед полум'ям паяльної трубки.
Під заломленням світла зрозуміло відхилення його від прямолінійного напряму, випробовуване при переході з однієї прозорого середовища в іншу. Якщо, наприклад, світловий промінь переходить з повітря в скло або воду, то він змінює свій первинний напрям. Доказом може служить явище, спостережуване при опусканні палиці в воду: занурена частина здається надламаної на границі її з частиною, що знаходиться в повітрі. Ньютон вперше показав, що промені різного кольору володіють різною преломляемості. Якщо ми пропустимо їх через тригранну скляну призму, то зауважимо, що величина відхилення, випробовується ними при ламанні, дуже різна. Червоний колір заломлюється всього слабкіше, помаранчевий дещо більше, жовтий, зелений, блакитний ще більше, і, нарешті, максимумом заломлюючої здатності володіє фіолетовий колір. Як відомо, звичайний білий світ складається з променів
різного кольору; проходячи через призму з безбарвного скла, різні промені не однаково переломлюються, і світло розкладається; якщо він падає на білу поверхню, то виходить строката смуга, послідовно пофарбована в кольори: червоний, оранжевий, жовтий, зелений, блакитний, синій, фіолетовий. Ця смуга називається спектром.
Тригранна призма дає можливість визначити склад всякого світла. Для таких досліджень користуються особливим приладом, який носить назву спектроскопа; прилад цей дозволяє спостерігати явища з чудовою точністю. Пристрій його представлено на рис. 108. В одній з труб знаходиться тонка щілина, через яку і входить світло; допомогою збиральної лінзи світло, що вийшло з труби, відкидається на одну з граней призми, що знаходиться в центрі приладу; інша труба служить для спостережень отриманого спектра.

Рис. 108. Спектроскоп: а) пальник Бунзена, Ь) коліматор (труба з збиральної лінзою), с) призма, d) зорова труба


Таке просте пристрій апарату в приватних випадках видозмінюється і ускладнюється: замість однієї призми користуються кількома і викликають тим самим більш сильне заломлення; іноді приєднують пристосування, що дозволяють спостерігати два різних джерела світла одночасно і зіставляти їх між собою.
Якщо ми станемо досліджувати світло, що випускається розжареними до білого твердими і рідкими тілами, і пропустимо його для цього через призму, то зауважимо, що він у всіх випадках однаковий і дає завжди повний і безперервний спектр, який укладає в собі всі кольори. Інше спостерігається при дослідженні розжарених газів: в спектрі їх видно світлі смуги, відокремлені один від одного темними проміжками; колишнього одноманітності не помічається: кожен газ дає свій власний і у всіх випадках однаковий спектр, але відрізняється від спектрів інших газів. Таким чином, ми отримуємо можливість визначити хімічну природу газів і парів шляхом безпосереднього дослідження світла, що випускається ними. У цьому і полягає сутність спектрального аналізу.
Свої класичні дослідження Бунзен і Кірхгоф виробляли над тілами, легко дають розжарені пари; тіла ці-лужні і лужноземельні метали,-калій, натрій, літій, кальцій, стронцій, барій. Для дослідження поміщають на кінці тонкої платинової дроту щіпку солей цих металів; останню вносять у несвітними полум'я бунзеновой пальники, поставленої перед щілиною спектроскопа; полум'я негайно ж забарвлюється, і через зорову трубу апарату можна бачити характеристичні риси парів взятого металу.

Якщо такий досвід проробити з яким-небудь з'єднанням натрію, наприклад, з кухонною сіллю (хлористий натрій), то в слабких приладах помічається одна світла
жовта лінія, в сильних-дві. Ця реакція незвичайно чутлива; при її допомозі може бути доведено присутність однієї тримільйонної частини міліграмма натрію; такою точністю не володіє жоден інший хімічний спосіб. Досить махнути рукою близько бунзеновой пальника, щоб у полі зору труби з'явилися жовті лінії натрію: поверхня руки вкрита потом, який містить в собі, між іншим, і хлористий натрій; крупинка останнього відскакує при змаху і потрапляє в полум'я. Дуже поширений в природі, але находиме в малих кількостях метал літій дає слабку жовту і дуже яскраву червону лінію; і в цьому випадку реакція дуже чутлива і дозволяє довести нікчемні сліди елементу. Деякі мінеральні води, якими користуються як лікувальний засіб, містять в собі солі літію; якщо випити такої води, втягнути після цього краплю поту шматочком протічною папери і спалити останню, то в золі можна довести описаним способом присутність літію. Незвичайна чутливість методу дала можливість хімікам відкрити деякі елементи, що зустрічаються в природі в незначних кількостях і до тих пір невідомі; Бунзен відкрив два близьких до калію металу, цезій і рубідій; пізніше були знайдені тим же способом галій, індій, талій і деякі інші.
Ми познайомилися з двома різними видами спектрів: перший дають тверді або рідкі тіла при білому Каленик; він представляє безперервну смугу; другий виходить при дослідженні світла, що випускається розпеченими газами; він складається з окремих світлих ліній. Пропустивши сонячний промінь через призму, ми отримаємо третій вид спектра; неозброєному оку він здається тотожним з безперервним спектром твердих і рідких тіл; але вже слабка зорова труба дозволяє помітити в ньому кілька чорних ліній; дослідження сонячного спектра при дуже великих збільшеннях показує, що він переривається цілим рядом таких ліній. Вперше це явище помітив Волла-стогін, точне ж дослідження його зробив Фраунгофер в Мюнхені; найголовніше з темних ліній сонячного спектра він зазначив буквами латинського алфавіту від А до Н; між цими лініями він зауважив ряд інших. Далі, він показав, що в спектрі Місяця і Венери спостерігаються ті ж темні лінії, що і в сонячному спектрі; навпаки, в спектрі нерухомих зірок не всі темні лінії збігаються з лініями сонячного спектра.
Вже Фраунгофер спостерігав, що темна лінія сонячного спектра, що позначається буквою D, розташовується на місці лінії натрію; але це важливе відкриття було залишено без уваги, і тільки через 40 років воно послужило вихідною точкою чудових досліджень Кирхгофа . Помітивши, в свою чергу, повний збіг фраунгоферові лінії D з лінією натрію, він став шукати пояснення цього факту. Відомо, що слабке полум'я, будучи поставлено перед дуже яскравим джерелом світла, відкидає від себе тінь; якщо, наприклад, помістити палаючу свічку перед електричною лампою, то з'явиться тінь не тільки від свічки, але і від полум'я. Перед щілиною спектроскопа Кірхгоф поставив слабо світиться полум'я натрію, а позаду-джерело з яскравим білим світлом; промені останнього на шляху до призмі повинні були пройти попередньо через бліде полум'я натрію; трапилося те, чого очікував вчений: вийшов цілком неперервний спектр, тільки в жовтій його частини, там де лежить лінія натрію або лінія D сонячного спектра, була помітна подвійна темна смуга. Далі, Кірхгоф між щілиною спектроскопа і
джерелом яскравого світла помістив слабке полум'я літію; негайно ж на місці ліній літію в спектрі з'явилися чорні смуги; той же повторилося і з усіма іншими тілами, які досліджувалися зазначеним способом. Таким чином лінії, що даються слабким полум'ям, стають чорними, як тільки позаду його буде поміщений сильний джерело світла; полум'я поглинає ті промені, які саме випускає; звідси випливало, що всякий газ дає темні лінії в спектрі, якщо позаду нього буде знаходитися джерело яскравого і постійного світла.
Сонце складається з розпеченої добіла маси і дає неперервний спектр; промені його, прямуючи до Землі, проходять крізь гази; характеристичні кольору останніх при цьому поглинаються; так і виникають фраунгЬферови лінії. Це поглинання може відбутися в двох місцях: або при проходженні променів через сонячну атмосферу, або при проходженні їх через атмосферу Землі. Помічено, що відомі групи ліній посилюються ввечері, коли сонячне світло на шляху до Землі повинен пройти через більш товстий шар атмосфери; очевидно, ці лінії є наслідком поглинання світла в земній атмосфері. На інші лінії час дня не має впливу; походження останніх повинно бути приписано, без сумніву, сонячній атмосфері.
Цим шляхом можна швидко і легко довести присутність в атмосфері Сонця відомих речовин, які натрій, магній, кальцій, залізо, водень та ін; але всяке детальне дослідження представляє багато труднощів; насамперед необхідно вельми точно позначити фраунгоферові лінії. Кірхгоф і Енгштром (Angstrom) виконали цю роботу з чудовою ретельністю: вони відзначили велике число ліній. Але скоро виявилося, що більш досконалі інструменти дозволяють бачити значно більшу кількість темних ліній; дослідженням їх зайнявся англійський фізик Локіер (Lokyer). В даний час фотографія справила важливі послуги спектроскопическим дослідженням і розширила значення останніх.
Тепер відомо, що до складу Сонця входить більше половини земних елементів [† †]. Чудово, що на Сонці доведено присутність малого числа неметалічних тіл,-тільки водню, вуглецю і кремнію. Зовсім чи відсутні інші, або тільки спостерігати їх дуже важко,-питання, яке вирішиться в майбутньому. Навпаки, присутність металів і особливо тих, які володіють великим атомним вагою, доведено з переконливістю.
« Попередня Наступна »
= Перейти до змісту підручника =
Інформація, релевантна " Спектральний аналіз "
  1. 3.4. Спектральні дослідження розчинів білого фосфору в бензолі
    спектральному діапазоні 190-820 нм для різних концентрацій фосфору в діапазоні від 0,0095 до 0,95% мовляв .. Вид спектрів залежав від передісторії приготованого розчину - спектри розчинів змінювалися при стоянні на світлі. Спектри білого фосфору в бензолі являють собою несиметричну смугу, максимум якої помітно зміщується із зростанням концентрації (рис. 3.15 - 3.20) Рис. 3.18.
  2. 3.3.2. Спектральні дослідження реакційної системи та її окремих компонентів (білого фосфору, AlBr ^ і продукту реакції).
    На малюнку 3.9 представлені електронні спектри розчинів броміду алюмінію різних концентрацій з якого видно, що з ростом концентрації А1Вг3 в розчині відбувається уширение смуг поглинання спектра. 190 290 390 490 590 690 790 довжина хвилі, нм Рис. 3.9. Електронні спектри розчинів броміду алюмінію в гексані в різних концентраціях (концентрації вказані праворуч від спектрів в М).
  3. 4.2.5. Спектральні дослідження розчинів білого фосфору в присутності А1Вгт
    спектральних смуг збільшується, а внаслідок обмеженого приладового дозволу, вони зливаються в одну широку смугу. Залежність поглинання від концентрації при певній довжині хвилі являє собою складну функцію (рис. 4.41), і використання даних електронної спектроскопії для визначення зміни концентрації броміду алюмінію в розчині дозволяє виявити лише якісні
  4. 2.3. Встановлення речового складу важкозбагачуваних руд Жірекенского родовища
    спектральний аналізи, результати ко-торих представлені в табл. 10 і II. Таблиця 10 Результати хімічного аналізу досліджуваних руд Елементи Вміст,% 1 Проба № 1 Проба Х8 2 Проба № 3 Молібден 0,028 0,039 1 0,085 Свинець 0,021 0,032 0,045 Мідь | 0,055 и 0,14 0.1 Цинк 0,039 '0,015 0,019 1 Вісмут 0,01 1 0,002 Миш'як н / о
  5. Склад метеоритів
    спектрального аналізу довів присутність в метеоритах стронцію, барію, цинку, вісмуту і літію. Таким чином, до складу метеоритів входить менше третини відомих на Землі елементів. Дивуватися незначності цього числа не можна через невеликого числа метеоритів; без сумніву, подальші аналізи покажуть присутність в них та інших елементів. Залізо, магній і кремній найбільш поширені на
  6. 8 До питання про залежність між сонячною активністю і соціокультурної динамікою
    спектрального аналізу, вейвлет-аналізу та т. д. В даний час при вивченні сонячної активності використовуються не тільки класичні числа Вольфа (кількість кип'ятіння на Сонце), а й сонячні спалахи та інші показники, які отримують за допомогою приладових спостережень із супутників в режимі реального часу. Вивчаються не тільки класичні 11-річні цикли сонячної активності, а й інші цикли
  7. Обгрунтування завдання (та довідковий матеріал) за темою 1
    спектральні відмінності грунтів і рослинності (культурної або природної)
  8.  ФУНКЦІОНАЛЬНО-рольовий репертуар СОЦІАЛЬНОГО ПРАЦІВНИКА
      спектральний і процесуальний. Спектральний підхід полягає в тому, що конкретні рольові дії соціального працівника представлені у вигляді деякого спектру реалізованих їм функцій: (Ролі - Виконувані функції) * Брокер суспільних послуг - оцінка стану клієнта-оцінка необхідних ресурсів-надання інформації-посередництво в сервісному обслуговуванні-захист клієнта *
  9.  1.6. ВПЛИВ ОСВІТЛЕННЯ НА УМОВИ ДІЯЛЬНОСТІ ЛЮДИНИ
      спектральний склад світла. Фон - це поверхня, на якій відбувається розрізнення об'єкта. Фон характеризується здатністю поверхні відображати падаюче на неї світловий потік. Ця здатність (коефіцієнт відбиття р) визначається як відношення відбитого від поверхні світлового потоку Фотріє до падаючого на неї світловому потоку ФПАД; р == Фот / ФПАД. Залежно від кольору і фактури
  10.  4.2.3. Спектральні дослідження бензольних розчинів білого фосфору різної концентрації.
      аналізу за допомогою методу регресії в просторі власних векторів. З'ясовано, що раніше отримані нами спектри компонентів є окремим випадком з безлічі рішень, отриманих обертанням власних векторів. OTfr cON (?) 0 ^ rmCNCDCl'о> оос1т-^ см смгмгмсмсчсмсчсмсчсчсорег-ЕСОСЗМ довжина волни.нм Рис. 4.11. Розкладання спектрів 9.5-10 '3% мовляв. бензольного розчину білого фосфору.
  11.  3.5. Вивчення радіаційно-хімічного процесу полімеризації елементного фосфору в органічних розчинниках у присутності іонних рідин 3.5.1. Діелектричні властивості вихідних розчинів
      Безконтактним методом були визначені діелектричні властивості розчинів. Результати вимірювань ємності і провідності бінарного розчину ДМСО / бензол, взятих в різних мольних співвідношеннях, представлені в таблиці 3.13. Величини діелектричної проникності розчинів ДМСО / бензол були знайдені за калібрувальним графіком для системи діоксан / ізопропанол. Таблиця 3.13. Величини ємності, провідності