Frage:
Warum werden Linienspektren nur in Gasen gesehen?
IK-_-IK
2018-01-28 04:06:43 UTC
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Dies mag eine dumme Frage sein, aber ich konnte die Antwort in meinem Lehrbuch oder im Internet mit ein paar Suchanfragen nicht finden.

Ich glaube also, dass ein Atomelektron, wenn es sich auf ein niedrigeres Energieniveau bewegt, dabei Strahlung emittiert.Da die Energieniveaus jedoch diskret sind, haben die freigesetzten Photonen spezifische Energien und damit Wellenlänge, was zu den Linienspektren führt

Dies gilt jedoch anscheinend nur für heiße Gase und nicht für Flüssigkeiten oder Feststoffe, die ein kontinuierliches Emissionsspektrum aufweisen.Warum ist das so?

Vier antworten:
Simon
2018-01-28 05:11:28 UTC
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In Flüssigkeiten und Festkörpern wird der Energieunterschied zwischen den Energieniveaus sehr gering, da sich die Elektronenwolken mehrerer Atome sehr nahe beieinander befinden.Diese ähnlichen Energieniveaus bilden "Bänder" von nicht unterscheidbaren Spektrallinien.

In Gasen sind die Atome jedoch so weit voneinander entfernt, dass die Wechselwirkung zwischen Atomen minimal ist.Dies ermöglicht es den Energieniveaus, einen ausreichenden Energiedifferenz zu haben, damit unterschiedliche Linien gebildet werden können

Ok das macht Sinn.Verschmelzen in Flüssigkeiten und Festkörpern die Energieniveaus mehrerer Atome verschiedener Elemente?Bedeutet dies, dass sich Elektronen frei von den Energieniveaus eines Atoms zu den Energieniveaus eines anderen Atoms bewegen können?
Bedeutet das, dass Sie im Regenbogen, der durch Prismen erzeugt wurde, keine Spektrallinien sehen können?Neue Cosmos-Serien mit Tyson schlugen vor, dass sie sichtbar sein sollten
Regenbogen haben wenig mit Spektrallinien zu tun.Sie werden durch Beugung verursacht.
@IK-_-IK Die Energieniveaus verschmelzen nicht so sehr, als dass sie unter dem Einfluss anderer nahegelegener Atome in mehrere (leicht) unterschiedliche Niveaus aufgeteilt werden.Je mehr Atome sich in der Nähe befinden, desto mehr teilen sich die Ebenen auf.
@Lope.NDGT zeigte die Analyse des Lichts über das Prisma.Das Prisma ist nicht die Quelle.Wenn das von Ihnen gestreute Licht Linien innerhalb des Spektrums hatte, werden die Linien angezeigt und durch Vergrößern des erreichten Regenbogens sichtbar gemacht.Ist nicht mit dem Q verwandt. Zumindest nicht auf Prisma-Ebene.
@Alchimista ah richtig, du hast vollkommen recht.Ich war dort etwas verwirrt, danke für die Klarstellung
@Gregory25 Regenbogen haben viel mit Spektrallinien zu tun.Ein traditioneller Regenbogen ist ein "gespreiztes" Spektrum von weißem Licht von der Sonne (und die Sonne hat im Grunde genommen ein kontinuierliches Spektrum in diesem Bereich, so dass Sie keine Linien sehen).Wenn die Lichtquelle, die durch ein Prisma geleitet wird, Spektrallinien im sichtbaren Spektrum aufweist, wird sie angezeigt, wenn Sie mit einem Prisma einen "Regenbogen" daraus machen.Oder meinst du das nicht?
@Yakk Es scheint, dass ich die Frage falsch verstanden habe.Ich denke, Ihr Kommentar beantwortet Lopes Frage richtig.
Die Hauptantwort hier ist nicht wirklich richtig, obwohl sie eine hohe Punktzahl hat.Der Energieunterschied der Niveaus im Atom wird bei hohem Druck oder in einem Lösungsmittel oder Feststoff nicht "sehr klein", sondern jeder wird breiter, wie @freecharly in dieser Antwort beschreibt.In einem Festkörper verändert das elektrische Feld des Substrats die Energie verschiedener Ebenen, und diese können sich auf eine durch Symmetrie bestimmte Weise nach oben oder unten bewegen.Es ist möglich, schmale Linien von Ionen in Festkörpern zu beobachten, Nd $ ^ {3 +} $ in einem YAG-Kristall oder Chromionen in einem Rubin, beide erzeugen schmale Laserlinien.
freecharly
2018-01-28 04:53:47 UTC
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Sie sehen Linienspektren normalerweise nur in Gasen, da dort die Wechselwirkung zwischen den Atomen vernachlässigt werden kann.In Gasen mit hohem Druck kommt es zu einer sogenannten Kollisionsverbreiterung der Linien, die schließlich zu Bändern werden.In ähnlicher Weise sind die Atome in Flüssigkeiten und Feststoffen so nahe beieinander, dass die Wechselwirkung zwischen ihnen dazu führt, dass die diskreten Spektrallinien zu Banden werden.

Clandestinity
2018-01-28 06:16:21 UTC
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Es ist eine gute Frage, es ist nicht dumm. Tatsächlich kann dieses Phänomen auch bei Flüssigkeiten und Feststoffen beobachtet werden. Jedes Element hat seine eigene Spektrallinie und diese Tatsache kann und wurde verwendet, um ein Element zu identifizieren. Es ist jedoch viel schwieriger, die Spektrallinien von Flüssigkeiten und Festkörpern zu beobachten, da die Atome nahe beieinander liegen. Außerdem scheinen Tabellen der Spektrallinien von Elementen nur bis zum 99. Element zu reichen, Einsteinium (ohne Astatine (At, 85) und Francium (Fr, 87).

Ich konnte keine Daten darüber finden, warum dies so ist. Ich glaube jedoch, dass dies einfach darauf zurückzuführen ist, dass wir die Spektrallinien der schwereren Elemente aufgrund ihrer Instabilität und Knappheit nicht testen konnten. Es ist unglaublich, weil einige der schwereren und instabileren Elemente wahnsinnig kurze Halbwertszeiten haben, die von 100,5 Tagen (das stabilste Isotop von Fermium (Fm, 100)) bis zu 0,69 Mikrosekunden (0,00069 Millisekunden) (Oganesson (Og, 118)) reichen. Dies würde das Messen ihrer Spektrallinien nahezu unmöglich machen. Dabei wird nicht einmal berücksichtigt, wie viel dies kosten würde. Diese schwereren Elemente haben wahrscheinlich ihre eigenen Spektrallinien. Aufgrund all meiner obigen Ausführungen ist es jedoch nicht genau möglich, sie zu messen.

Ich hoffe, das hat geholfen,

Sie können eine Liste aller bekannten Spektrallinien von Elementen auf Wikipedia sehen, da es die aktuellste Tabelle zu haben scheint. Meistens gehen alle Lehrbücher auf den Spektrallinien von Elementen nur bis zu Uran, Lehrbücher gehen jedoch für jedes Element viel detaillierter vor.

https://en.wikipedia.org/wiki/Spectral_line

Nur weil ein Element bei STP flüssig oder fest ist und Sie ein Atomspektrum finden, bedeutet dies nicht, dass das Spektrum aufgenommen wurde, während sich die Substanz im festen oder flüssigen Zustand befand.Ich weiß nicht sicher, ob es nicht passiert, aber ich * weiß *, dass oft ein Teil einer Probe für die Spektrographie in eine verdünnte Phasenphase umgewandelt wird.
Wenn das wahr wäre?Wie in aller Welt haben sie diese Daten für Kohlenstoff gefunden?mit einem Siedepunkt bei 5100 K (das ist möglich, aber immer noch extrem heiß) und Kohlenstoff hätte vor dem Kochen verbrannt und eine Bindung mit einem anderen Atom (wie Sauerstoff oder Wasserstoff) gebildet.Glauben Sie wirklich, dass sie Rhenium gekocht haben, das einen Siedepunkt von 5.870 K (verdammt schwer zu kochen) und eines der seltensten Elemente der Welt hat?
In modernen Maschinen verdampfen sie typischerweise einen Teil der Probe mit einem gepulsten Laser.Das ist handelsübliche Technologie.
Ich verstehe, ich denke auf diese Weise, dass sie Kohlenstoff im Vakuum mit dem Laser verdampfen können und außerdem verhindern, dass er eine Bindung bildet.Ich entschuldige mich, ich hätte mehr Nachforschungen anstellen sollen.danke dmckee für die klärung.@IK-_-IK, verlassen sich nicht auf meine Aussage, denn sie ist falsch.
@Anthony Sie implizieren hier, dass die Spektrallinien für jedes Element nur durch Messung bekannt sind.Das überrascht mich ein wenig. Können wir mit unserem Modell für die Atomstruktur die Emissionsspektren nicht zuverlässig vorhersagen?
BowlOfRed
2018-01-28 11:43:33 UTC
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Dies gilt jedoch anscheinend nur für heiße Gase und nicht für Flüssigkeiten oder Feststoffe

Anstelle der Phase des Materials sollten Sie die optische Dicke bewerten.

Wenn das Material ungefähr transparent ist (wie ein dünnes Gas), kann die diskrete Übergangsstrahlung direkt empfangen werden und Sie sehen das Linienspektrum.

Wenn das Material ungefähr undurchsichtig ist, ist es wahrscheinlicher, dass die diskrete Übergangsstrahlung mit dem Material interagiert. Diese Wechselwirkung thermisiert die Strahlung und erzeugt das kontinuierliche Spektrum.

http://www.physics.usyd.edu.au/~helenj/SeniorAstro/lecture04.pdf

Beachten Sie, dass der wichtige Punkt hier ist, dass die Strahlung mit dem Material interagiert und nicht, ob das Material mit sich selbst interagiert.

Die Basis der Photosphäre (von der das kontinuierliche Spektrum der Sonne stammt) ist mit etwa $ 3 \ mal 10 ^ {- 4} \ text {kg / m} ^ 3 $ nicht besonders dicht. Die Gesamtmenge an Material reicht jedoch aus, um die tiefer erzeugte Strahlung zu blockieren

Was ist mit Glas oder monomolekularen transparenten Kristallen, die durchsichtig sind?Wie Glimmer oder eine Seifenblase.Ich denke, sie werden dünn genug sein.Ein Stickstofflaser soll eine selbstlimitierende Länge (ca. 1 m) haben, da er das Laserlicht mehr absorbiert als erzeugt, wenn die Laserpulsintensität über einen bestimmten Schwellenwert hinaus verstärkt wird.Ich nehme an, es verliert seine Linien, wenn der Pfad ebenfalls länger als 1 m ist.
Google einfach Linienspektren in Volumenkörpern und Sie werden viele Beispiele sehen.Hier ist eine schöne: https://www.researchgate.net/publication/262617170_Preparation_and_immobilization_of_diNOsarcobaltIII_complex_in_zeolite_Y_for_the_catalyzed_production_of_hydrogen_peroxide/figures?lo=1
@JohnScales, Ihr Beispiel zeigt IR / Visible Transmissionsspektren und Röntgenbeugungsgraphen.Emissionsspektren sind es auch nicht.
Das ist nicht die Frage, oder?
@JohnScales, Da das OP nach Strahlung fragt, wenn sich Elektronen zu niedrigeren Energieniveaus bewegen, würde ich sagen, dass dies der Fall ist.
Fair genug @BowlOfRed.Manchmal ist mir nicht klar, was wirklich gefragt wird.Ich freue mich über Ihre Klarstellung.
Eigentlich habe ich nur Emissionsspektren in Festkörpern gegoogelt.Viele Ergebnisse.Entspricht einer dieser Kriterien Ihren Kriterien @BowlOfRed?


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