Випромінювання та поглинання світла атомами. Атомні і молекулярні спектри. Спектральний аналіз та його застосування

Випромінювання та поглинання світла атомами. Атомні і молекулярні спектри. Спектральний аналіз та його застосування. Мета уроку: Навчальна: Ознайомити учнів з лінійчастими й молекулярними спектрами випромінювання. Розвивальна. Розвивати творчий підхід до навчання як засіб виховання стійкого інтересу до предмета. Виховна. Виховувати уважність, зібраність, спостережливість. Тип уроку: урок засвоєння нових знань. Наочність і обладнання: навчальна презентація, комп’ютер, підручник.

II. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬСамостійна робота 1. Що собою являла модель атома Томсона? 2. В цілому якого знака є атом ?3. А́льфа-части́нка (α-частинка) являє собою хімічний елемент4. Основний стан атома – це….. 5. Лінійні розміри ядра та розміри атома 6. Обчисліть кількість електронів, протонів, нейтронів, нуклонів в атомах 8035 Br, 12852 Te, 20782 Pb. 

Електромагнітне випромінювання будь-якої природи може характеризуватися спектром коливань, на які можна розкласти його за довжиною хвилі або частотою. Оптичні спектри випромінювання спостерігаються у джерел світла, які випускають фотони внаслідок збудження речовини під впливом зовнішнього чинника.

Оптичні спектри спостерігають візуально за допомогою спектральних приладів і фіксують, як правило, фотографічним способом або за допомогою фотоелементів. Спектри можуть бути :

За класичною теорією монохроматичне світло збуджуватиме хвилі певної частоти, а природне світло утворюватиме суцільний спектр випромінювання. Для наочного ілюстрування станів атома використовують енергетичні діаграми, на яких рівні енергії позначають горизонтальними лініями

Спектральний аналіз Вивчення атомних і молекулярних спектрів випромінювання і поглинання покладено в основу спеціального методу дослідження складу і будови речовини — спектрального аналізу. Він грунтується на кількісних і якісних методах дослідження спектрів електромагнітного випромінювання речовин, які спостерігають за допомогою спеціальних приладів. Принцип дії цих приладів грунтується на їх здатності виокремлювати в просторі і часі з усього світлового потоку певні ділянки випромінювання. їх можна фіксувати фотографічним способом або вимірювати різні їхні характеристики — зміну світлового потоку, довжину хвилі спектральної лінії тощо. Спектральний аналіз ґрунтується на явищі дис­персії світла.

ІсторіяІдентифікація хімічних елементів за оптичними спектрами атомів була запропонована у 1859 році Г. Кірхгофом та Бунзеном. За допомогою спектрального аналізу, гелій (He) був відкритий на Сонці раніше ніж на Землі. Але ще у 1854 році доктор Девід Альтер (англ. David Alter), науковець з міста Фріпорт, штату Пенсильванія (США) надрукував наукову працю, що описувала спектральні властивості 12 металів .

Бунзен та Г. Кірхгоф (1859 рік) За допомогою спектрального аналізу гелій був відкритий на Сонці раніше ніж на Землі.

Види спектрів. Спектри випромінюваннясуцільнийлінійчатийсмугастий. Спектри поглинання

Це спектри, що містять всі довжини хвилі певного діапазону. Випромінюють нагріті тверді і рідкі речовини, гази, нагріті під великим тиском. Однакові для різних речовин, тому їх не можна використовувати для визначення складу речовини. Суцільний спектр

Складається з окремих ліній різного або одного кольору, що мають різні розташування. Випускається газами, парами малої щільності в атомарному стані. Дозволяє по спектральних лініях судити про хімічний склад джерела світла. Лінійчатий спектр

Складається з великого числа тісно розташованих ліній. Дають речовини, що знаходяться в молекулярному стані. Смугастий спектр

Це сукупність частот, що поглинаються даними речовиною. Речовина поглинає ті лінії спектра, що й випускає, будучи джерелом світла. Спектри поглинання отримують, пропускаючи світло від джерела, що дає суцільний спектр, через речовину, атоми якої знаходяться в збудженому стані Спектри поглинання

Метод визначення якісного й кількісного складу речовини за його спектру називається спектральним аналізом. Спектральний аналіз широко застосовується при пошуках корисних копалин для визначення хімічного складу зразків руди. З його допомогою контролюють склад сплавів в металургійній промисловості. На його основі був визначений хімічний склад зірок і т. д. Спектральний аналіз

У астрономії: визначення хімічного складу зірок, газових хмар і ін. Для відкриття нових хімічних речовин (рубідій, цезій, гелій і ін)Для контролю складу речовин в металургії, машинобудуванні, атомній індустріїУ криміналістиці

Кожен хімічний елемент має власний набір спектральнихліній, притаманний лише йому одному. Для одержання спектра випромінювання атоми речовини слід перевести у збуджений стан, наприклад нагріти тіло до високої температури. За високих температур атоми переходять у збуджений стан Е2, E3, Е4, Е5, в якому можуть перебувати недовго 

Спектральний аналіз має низку переваг:

Спектральний аналіз виконується за допомогою спектрометра. Спектро́метр - спектральний прилад зі сканувальним пристроєм, який за допомогою фотоелектричних приймачів дає змогу кількісно оцінювати розподіл енергії у спектрі. Термін застосовується до приладів, що працюють у широкому діапазоні хвиль: від гамма- до інфрачервоного випромінювання.

Для отримання спектру випромінювання видимого діапазону використовується прилад, який має назву спектроскоп , в якому детектором випромінювання служить людське око. Спектроскоп

Пристрій спектроскопа У спектроскопі світло від досліджуваного джерела 1 спрямовується на щілину 2 труби 3, званої коліматорною трубою. Щілина виділяє вузький пучок світла. На другому кінці коліматорною труби є лінза, яка розхідний пучок світла перетворює у паралельний. Паралельний пучок світла, що виходить з коліматорною труби, падає на грань скляної призми 4. Так як показник заломлення світла в склі залежить від довжини хвилі, то паралельний пучок світла, що складається з хвиль різної довжини, розкладається на паралельні пучки світла різного кольору, що йдуть у різних напрямках. Лінза 5 зорової труби фокусує кожен з паралельних пучків і дає зображення щілини у кожному кольорі. Різнокольорові зображення щілини утворюють кольорову смугу — спектр.

Дослідник з допомогою оптичного спектроскопа у чотирьох спостереженнях бачив різні спектри. Який з спектрів є спектр теплового випромінювання? АБВГ1. Виберіть одну правильну відповідь із запропоновать варіантів:

тільки азоту (N) і калію (К)тільки магнію (Mg) і азоту (N)азоту (N), магнію (Mg) і іншої невідомої речовинимагнію(Mg), калію (К) і азоту (N)На малюнку наведено спектр поглинання невідомого газу та спектри поглинання парів відомих металів. З аналізу спектрів можна стверджувати, що невідомий газ містить атоми АБВГ2. Виберіть одну правильну відповідь із запропонованих варіантів:

Для яких тіл характерні смугасті спектри поглинання і випускання? Для нагрітих твердих тіл  Для нагрітих рідин  Для розріджених молекулярних газів Для нагрітих атомарних газів Для будь-яких перерахованих вище тіл АГДВБ3. Виберіть одну правильну відповідь із запропонованих варіантів:

Для яких тіл характерні лінійчаті спектри поглинання і випускання?Для нагрітих твердих тіл. Для нагрітих рідин. Для розріджених молекулярних газів. Для нагрітих атомарних газів. Для будь-яких перерахованих вище тіл. АБВГД4. Виберіть одну правильну відповідь із запропонованих варіантів:

Випромінювання якого тіла є тепловим? Лампа денного світла Лампа розжарювання Інфрачервоний лазер Екран телевізора АБВГ5. Виберіть одну правильну відповідь із запропонованих варіантів:

ВОДНЮ (Н), ГЕЛІЮ (НЕ) І НАТРІЮ (NA)ЛИШЕ НАТРІЮ (NA) І ВОДНЮ (Н) ЛИШЕ НАТРІЮ (NA) І ГЕЛІЮ (НЕ)ЛИШЕ ВОДНЮ (Н) І ГЕЛІЮ (НЕ) На малюнку приведений спектр поглинання невідомого газу і спектри поглинання атомів відомих газів. По аналізу спектрів можна стверджувати, що невідомий газ містить атоми: АБВГ6. Виберіть одну правильну відповідь із запропонованих варіантів:

Дякую за роботу!!!