सार: वर्णक्रमीय विश्लेषण का अनुप्रयोग. स्कूल विश्वकोश

उत्सर्जन स्पेक्ट्रा. विभिन्न पदार्थों के लिए विकिरण की वर्णक्रमीय संरचना का चरित्र बहुत विविध होता है। हालाँकि, सभी स्पेक्ट्रा को तीन प्रकारों में विभाजित किया गया है: ए) निरंतर स्पेक्ट्रम; बी) लाइन स्पेक्ट्रम; ग) धारीदार स्पेक्ट्रम।

ए) सतत स्पेक्ट्रम. गर्म ठोस और तरल पदार्थ और गैसें (उच्च दबाव पर) प्रकाश उत्सर्जित करती हैं, जिसके अपघटन से एक सतत स्पेक्ट्रम मिलता है जिसमें वर्णक्रमीय रंग लगातार एक दूसरे में परिवर्तित होते रहते हैं। निरंतर स्पेक्ट्रम की प्रकृति और इसके अस्तित्व का तथ्य न केवल व्यक्तिगत उत्सर्जक परमाणुओं के गुणों से निर्धारित होता है, बल्कि एक दूसरे के साथ परमाणुओं की बातचीत से भी निर्धारित होता है। सतत स्पेक्ट्रा विभिन्न पदार्थों के लिए समान होते हैं और इसलिए किसी पदार्थ की संरचना निर्धारित करने के लिए इसका उपयोग नहीं किया जा सकता है।

बी) रेखा (परमाणु) स्पेक्ट्रम. दुर्लभ गैसों या वाष्पों के उत्तेजित परमाणु प्रकाश उत्सर्जित करते हैं, जिसके अपघटन से अलग-अलग रंगीन रेखाओं से युक्त एक रेखा स्पेक्ट्रम मिलता है। प्रत्येक रासायनिक तत्व का एक विशिष्ट रेखा स्पेक्ट्रम होता है। ऐसे पदार्थों के परमाणु एक-दूसरे से संपर्क नहीं करते हैं और केवल कुछ तरंग दैर्ध्य पर ही प्रकाश उत्सर्जित करते हैं। किसी दिए गए रासायनिक तत्व के पृथक परमाणु कड़ाई से परिभाषित तरंग दैर्ध्य उत्सर्जित करते हैं। यह हमें वर्णक्रमीय रेखाओं से प्रकाश स्रोत की रासायनिक संरचना का आकलन करने की अनुमति देता है।

वी) आणविक (बैंडेड) स्पेक्ट्रमएक अणु के स्पेक्ट्रम में बड़ी संख्या में अलग-अलग रेखाएं होती हैं, जो धारियों में विलीन हो जाती हैं, एक छोर पर स्पष्ट और दूसरे छोर पर धुंधली होती हैं। लाइन स्पेक्ट्रा के विपरीत, धारीदार स्पेक्ट्रा परमाणुओं द्वारा नहीं, बल्कि अणुओं द्वारा बनाए जाते हैं जो एक दूसरे से बंधे या कमजोर रूप से बंधे नहीं होते हैं। बहुत करीबी रेखाओं की श्रृंखला को स्पेक्ट्रम के अलग-अलग हिस्सों में समूहीकृत किया जाता है और पूरे बैंड को भर दिया जाता है। 1860 में, जर्मन वैज्ञानिक जी. किरचॉफ और आर. बुन्सन ने धातुओं के स्पेक्ट्रा का अध्ययन करते हुए निम्नलिखित तथ्य स्थापित किए:

1) प्रत्येक धातु का अपना स्पेक्ट्रम होता है;

2) प्रत्येक धातु का स्पेक्ट्रम पूरी तरह से स्थिर है;

3) बर्नर की लौ में एक ही धातु के किसी भी नमक का परिचय हमेशा एक ही स्पेक्ट्रम की उपस्थिति की ओर जाता है;

4) जब कई धातुओं के लवणों का मिश्रण लौ में डाला जाता है, तो उनकी सभी रेखाएँ एक साथ स्पेक्ट्रम में दिखाई देती हैं;

5) वर्णक्रमीय रेखाओं की चमक किसी दिए गए पदार्थ में तत्व की सांद्रता पर निर्भर करती है।

अवशोषण स्पेक्ट्रा.यदि निरंतर स्पेक्ट्रम उत्पन्न करने वाले स्रोत से सफेद प्रकाश को अध्ययन के तहत पदार्थ के वाष्प के माध्यम से पारित किया जाता है और फिर एक स्पेक्ट्रम में विघटित किया जाता है, तो निरंतर स्पेक्ट्रम की पृष्ठभूमि के खिलाफ अंधेरे अवशोषण रेखाएं उन्हीं स्थानों पर देखी जाती हैं जहां उत्सर्जन की रेखाएं होती हैं अध्ययनाधीन तत्व के वाष्प का स्पेक्ट्रम स्थित होगा। ऐसे स्पेक्ट्रा को परमाणु अवशोषण स्पेक्ट्रा कहा जाता है।

वे सभी पदार्थ जिनके परमाणु उत्तेजित अवस्था में हैं, प्रकाश तरंगें उत्सर्जित करते हैं, जिनकी ऊर्जा तरंग दैर्ध्य में एक निश्चित तरीके से वितरित होती है। किसी पदार्थ द्वारा प्रकाश का अवशोषण तरंग दैर्ध्य पर भी निर्भर करता है। परमाणु केवल उन्हीं तरंग दैर्ध्य पर विकिरण को अवशोषित करते हैं जिन्हें वे किसी दिए गए तापमान पर उत्सर्जित कर सकते हैं।

वर्णक्रमीय विश्लेषण।फैलाव की घटना का उपयोग विज्ञान और प्रौद्योगिकी में किसी पदार्थ की संरचना निर्धारित करने की विधि के रूप में किया जाता है, जिसे वर्णक्रमीय विश्लेषण कहा जाता है। यह विधि किसी पदार्थ द्वारा उत्सर्जित या अवशोषित प्रकाश के अध्ययन पर आधारित है। वर्णक्रमीय विश्लेषणकिसी पदार्थ के स्पेक्ट्रा के अध्ययन के आधार पर उसकी रासायनिक संरचना का अध्ययन करने की एक विधि है।

वर्णक्रमीय उपकरण. स्पेक्ट्रा प्राप्त करने और उसका अध्ययन करने के लिए स्पेक्ट्रल उपकरण का उपयोग किया जाता है। सबसे सरल वर्णक्रमीय उपकरण एक प्रिज्म और एक विवर्तन झंझरी हैं। अधिक सटीक स्पेक्ट्रोस्कोप और स्पेक्ट्रोग्राफ हैं।

स्पेक्ट्रोस्कोपएक उपकरण है जिसका उपयोग किसी निश्चित स्रोत द्वारा उत्सर्जित प्रकाश की वर्णक्रमीय संरचना की दृष्टि से जांच करने के लिए किया जाता है। यदि स्पेक्ट्रम को फोटोग्राफिक प्लेट पर रिकॉर्ड किया जाता है, तो डिवाइस को कहा जाता है स्पेक्ट्रोग्राफ.

वर्णक्रमीय विश्लेषण का अनुप्रयोग. रेखा स्पेक्ट्रा विशेष रूप से महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं क्योंकि उनकी संरचना सीधे परमाणु की संरचना से संबंधित होती है। आख़िरकार, ये स्पेक्ट्रा परमाणुओं द्वारा निर्मित होते हैं जो बाहरी प्रभावों का अनुभव नहीं करते हैं। जटिल, मुख्यतः कार्बनिक मिश्रणों की संरचना का विश्लेषण उनके आणविक स्पेक्ट्रा द्वारा किया जाता है।

वर्णक्रमीय विश्लेषण का उपयोग करके, किसी जटिल पदार्थ की संरचना में किसी दिए गए तत्व का पता लगाना संभव है, भले ही इसका द्रव्यमान 10 -10 ग्राम से अधिक न हो। किसी दिए गए तत्व में निहित रेखाएं इसकी उपस्थिति का गुणात्मक रूप से न्याय करना संभव बनाती हैं। रेखाओं की चमक किसी विशेष तत्व की उपस्थिति को मात्रात्मक रूप से आंकना संभव बनाती है (मानक उत्तेजना स्थितियों के अधीन)।

अवशोषण स्पेक्ट्रा का उपयोग करके वर्णक्रमीय विश्लेषण भी किया जा सकता है। खगोल भौतिकी में, वस्तुओं की कई भौतिक विशेषताओं को स्पेक्ट्रा से निर्धारित किया जा सकता है: तापमान, दबाव, गति की गति, चुंबकीय प्रेरण, आदि। वर्णक्रमीय विश्लेषण का उपयोग करके, अयस्कों और खनिजों की रासायनिक संरचना निर्धारित की जाती है।

वर्णक्रमीय विश्लेषण के अनुप्रयोग के मुख्य क्षेत्र हैं: भौतिक और रासायनिक अनुसंधान; मैकेनिकल इंजीनियरिंग, धातुकर्म; परमाणु उद्योग; खगोल विज्ञान, खगोल भौतिकी; फोरेंसिक.

नवीनतम निर्माण सामग्री (धातु-प्लास्टिक, प्लास्टिक) बनाने की आधुनिक प्रौद्योगिकियां रसायन विज्ञान और भौतिकी जैसे मौलिक विज्ञान से सीधे जुड़ी हुई हैं। ये विज्ञान पदार्थों के अध्ययन के आधुनिक तरीकों का उपयोग करते हैं। इसलिए, वर्णक्रमीय विश्लेषण का उपयोग उनके स्पेक्ट्रा से निर्माण सामग्री की रासायनिक संरचना निर्धारित करने के लिए किया जा सकता है।

वर्णक्रमीय विश्लेषण

वर्णक्रमीय विश्लेषण- किसी वस्तु की संरचना के गुणात्मक और मात्रात्मक निर्धारण के लिए तरीकों का एक सेट, जो विकिरण के साथ पदार्थ की बातचीत के स्पेक्ट्रा के अध्ययन पर आधारित है, जिसमें विद्युत चुम्बकीय विकिरण, ध्वनिक तरंगों, द्रव्यमान के वितरण और प्राथमिक कणों की ऊर्जा के स्पेक्ट्रा शामिल हैं। वगैरह।

विश्लेषण के उद्देश्यों और स्पेक्ट्रा के प्रकारों के आधार पर, वर्णक्रमीय विश्लेषण के कई तरीकों को प्रतिष्ठित किया जाता है। परमाणुऔर मोलेकुलरवर्णक्रमीय विश्लेषण किसी पदार्थ की क्रमशः मौलिक और आणविक संरचना को निर्धारित करना संभव बनाता है। उत्सर्जन और अवशोषण विधियों में, संरचना उत्सर्जन और अवशोषण स्पेक्ट्रा से निर्धारित होती है।

मास स्पेक्ट्रोमेट्रिक विश्लेषण परमाणु या आणविक आयनों के द्रव्यमान स्पेक्ट्रा का उपयोग करके किया जाता है और किसी वस्तु की समस्थानिक संरचना निर्धारित करने की अनुमति देता है।

कहानी

वर्णक्रमीय धारियों में गहरे रंग की रेखाओं को लंबे समय से देखा गया है, लेकिन इन रेखाओं का पहला गंभीर अध्ययन जोसेफ फ्राउनहोफर द्वारा 1814 में ही किया गया था। उनके सम्मान में, प्रभाव को "फ्रौनहोफ़र लाइन्स" कहा गया। फ्रौनहोफ़र ने रेखाओं की स्थिति की स्थिरता स्थापित की, उनकी एक तालिका तैयार की (उन्होंने कुल 574 पंक्तियाँ गिना), और प्रत्येक को एक अल्फ़ान्यूमेरिक कोड सौंपा। उनका यह निष्कर्ष भी कम महत्वपूर्ण नहीं था कि रेखाएँ ऑप्टिकल सामग्री या पृथ्वी के वायुमंडल से जुड़ी नहीं हैं, बल्कि सूर्य के प्रकाश की एक प्राकृतिक विशेषता हैं। उन्होंने कृत्रिम प्रकाश स्रोतों के साथ-साथ शुक्र और सीरियस के स्पेक्ट्रा में भी समान रेखाओं की खोज की।

यह जल्द ही स्पष्ट हो गया कि सबसे स्पष्ट रेखाओं में से एक हमेशा सोडियम की उपस्थिति में दिखाई देती है। 1859 में, जी. किरचॉफ और आर. बन्सेन ने प्रयोगों की एक श्रृंखला के बाद निष्कर्ष निकाला: प्रत्येक रासायनिक तत्व का अपना अनूठा लाइन स्पेक्ट्रम होता है, और खगोलीय पिंडों के स्पेक्ट्रम से कोई भी उनके पदार्थ की संरचना के बारे में निष्कर्ष निकाल सकता है। इस क्षण से, वर्णक्रमीय विश्लेषण विज्ञान में दिखाई दिया, रासायनिक संरचना के दूरस्थ निर्धारण के लिए एक शक्तिशाली विधि।

विधि का परीक्षण करने के लिए, 1868 में पेरिस एकेडमी ऑफ साइंसेज ने भारत में एक अभियान का आयोजन किया, जहां पूर्ण सूर्य ग्रहण आने वाला था। वहां, वैज्ञानिकों ने पता लगाया: ग्रहण के क्षण में सभी अंधेरे रेखाएं, जब उत्सर्जन स्पेक्ट्रम ने सौर कोरोना के अवशोषण स्पेक्ट्रम को बदल दिया, जैसा कि भविष्यवाणी की गई थी, एक अंधेरे पृष्ठभूमि के खिलाफ उज्ज्वल हो गई।

प्रत्येक रेखा की प्रकृति और रासायनिक तत्वों के साथ उनके संबंध को धीरे-धीरे स्पष्ट किया गया। 1860 में, किरचॉफ और बन्सेन ने वर्णक्रमीय विश्लेषण का उपयोग करके सीज़ियम की खोज की, और 1861 में, रुबिडियम की। और सूर्य पर हीलियम की खोज पृथ्वी से 27 वर्ष पहले (क्रमशः 1868 और 1895) हुई थी।

संचालन का सिद्धांत

प्रत्येक रासायनिक तत्व के परमाणुओं में अनुनाद आवृत्तियों को सख्ती से परिभाषित किया गया है, जिसके परिणामस्वरूप यह इन आवृत्तियों पर है कि वे प्रकाश उत्सर्जित या अवशोषित करते हैं। यह इस तथ्य की ओर ले जाता है कि स्पेक्ट्रोस्कोप में, प्रत्येक पदार्थ की विशेषता वाले कुछ स्थानों पर स्पेक्ट्रा पर रेखाएं (गहरा या हल्का) दिखाई देती हैं। रेखाओं की तीव्रता पदार्थ की मात्रा और उसकी अवस्था पर निर्भर करती है। मात्रात्मक वर्णक्रमीय विश्लेषण में, अध्ययन के तहत पदार्थ की सामग्री स्पेक्ट्रा में रेखाओं या बैंड की सापेक्ष या पूर्ण तीव्रता से निर्धारित होती है।

ऑप्टिकल वर्णक्रमीय विश्लेषण को कार्यान्वयन में सापेक्ष आसानी, विश्लेषण के लिए जटिल नमूना तैयार करने की अनुपस्थिति और बड़ी संख्या में तत्वों के विश्लेषण के लिए आवश्यक पदार्थ की एक छोटी मात्रा (10-30 मिलीग्राम) की विशेषता है।

नमूने को 1000-10000 डिग्री सेल्सियस तक गर्म करके पदार्थ को वाष्प अवस्था में स्थानांतरित करके परमाणु स्पेक्ट्रा (अवशोषण या उत्सर्जन) प्राप्त किया जाता है। प्रवाहकीय सामग्रियों के उत्सर्जन विश्लेषण में परमाणुओं के उत्तेजना के स्रोत के रूप में एक चिंगारी या एक प्रत्यावर्ती धारा चाप का उपयोग किया जाता है; इस मामले में, नमूना कार्बन इलेक्ट्रोड में से एक के क्रेटर में रखा जाता है। समाधानों का विश्लेषण करने के लिए विभिन्न गैसों की लपटों या प्लाज़्मा का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

आवेदन

हाल ही में, परमाणुओं के उत्तेजना और प्रेरण निर्वहन के आर्गन प्लाज्मा में उनके आयनीकरण के साथ-साथ लेजर स्पार्क में आधारित वर्णक्रमीय विश्लेषण के उत्सर्जन और द्रव्यमान स्पेक्ट्रोमेट्रिक तरीके सबसे व्यापक हो गए हैं।

वर्णक्रमीय विश्लेषण एक संवेदनशील विधि है और इसका व्यापक रूप से विश्लेषणात्मक रसायन विज्ञान, खगोल भौतिकी, धातु विज्ञान, मैकेनिकल इंजीनियरिंग, भूवैज्ञानिक अन्वेषण और विज्ञान की अन्य शाखाओं में उपयोग किया जाता है।

सिग्नल प्रोसेसिंग सिद्धांत में, वर्णक्रमीय विश्लेषण का अर्थ आवृत्तियों, तरंग संख्याओं आदि पर सिग्नल (उदाहरण के लिए, ऑडियो) के ऊर्जा वितरण का विश्लेषण भी है।

यह सभी देखें

विकिमीडिया फ़ाउंडेशन. 2010.

• बाल्ट्स
• उत्तरी हान

देखें अन्य शब्दकोशों में "स्पेक्ट्रल विश्लेषण" क्या है:

वर्णक्रमीय विश्लेषण- भौतिक गुणवत्ता के तरीके. .और मात्राएँ. इसके स्पेक्ट्रा के अधिग्रहण और अध्ययन के आधार पर, वीए में संरचना का निर्धारण। एस.ए. का आधार. परमाणुओं और अणुओं की स्पेक्ट्रोस्कोपी, इसे विश्लेषण के उद्देश्य और स्पेक्ट्रा के प्रकार के अनुसार वर्गीकृत किया जाता है। परमाणु एस. ए. (एएसए) परिभाषित करता है... ... भौतिक विश्वकोश

वर्णक्रमीय विश्लेषण- किसी पदार्थ के स्पेक्ट्रा स्रोत के अध्ययन के आधार पर उसकी संरचना का मापन... मानक और तकनीकी दस्तावेज़ीकरण की शर्तों की शब्दकोश-संदर्भ पुस्तक

वर्णक्रमीय विश्लेषण- स्पेक्ट्रोस्कोपी देखें। भूवैज्ञानिक शब्दकोश: 2 खंडों में। एम.: नेड्रा. के.एन. पफ़ेनगोल्ट्ज़ एट अल द्वारा संपादित। 1978। वर्णक्रमीय विश्लेषण ... भूवैज्ञानिक विश्वकोश

वर्णक्रमीय विश्लेषण- 1860 में बुन्सेन और किरचॉफ द्वारा पेश किया गया, किसी पदार्थ का रासायनिक अध्ययन उसकी विशिष्ट रंगीन रेखाओं के माध्यम से किया जाता है, जो प्रिज्म के माध्यम से (अस्थिरीकरण के दौरान) देखने पर ध्यान देने योग्य होते हैं। 25,000 विदेशी शब्दों की व्याख्या... रूसी भाषा के विदेशी शब्दों का शब्दकोश

वर्णक्रमीय विश्लेषण- स्पेक्ट्रल विश्लेषण, विश्लेषण के तरीकों में से एक, जिसमें गर्म होने पर इस या उस शरीर द्वारा दिए गए स्पेक्ट्रा का उपयोग किया जाता है (स्पेक्ट्रोस्कोपी, स्पेक्ट्रोस्कोप देखें)! या विलयन से किरणें गुजारते समय, एक सतत स्पेक्ट्रम देता है। के लिए… … महान चिकित्सा विश्वकोश

वर्णक्रमीय विश्लेषण- किसी पदार्थ की संरचना के गुणात्मक और मात्रात्मक निर्धारण के लिए एक भौतिक विधि, उसके ऑप्टिकल स्पेक्ट्रा का उपयोग करके की जाती है। परमाणु और आणविक वर्णक्रमीय विश्लेषण, उत्सर्जन (उत्सर्जन स्पेक्ट्रा के आधार पर) और अवशोषण (स्पेक्ट्रा के आधार पर) हैं... बड़ा विश्वकोश शब्दकोश

वर्णक्रमीय विश्लेषण- समय श्रृंखला का विश्लेषण करने के लिए एक गणितीय-सांख्यिकीय विधि, जिसमें श्रृंखला को एक जटिल सेट के रूप में माना जाता है, एक दूसरे पर आरोपित हार्मोनिक दोलनों का मिश्रण। इस मामले में, मुख्य ध्यान आवृत्ति पर दिया जाता है... ... आर्थिक और गणितीय शब्दकोश

वर्णक्रमीय विश्लेषण- भौतिक रसायनों के गुणात्मक एवं मात्रात्मक निर्धारण की विधियाँ। किसी भी पदार्थ की संरचना उनके ऑप्टिकल स्पेक्ट्रम को प्राप्त करने और अध्ययन करने के आधार पर की जाती है। उपयोग किए गए स्पेक्ट्रा की प्रकृति के आधार पर, निम्नलिखित प्रकारों को प्रतिष्ठित किया जाता है: उत्सर्जन (उत्सर्जन सी ... बिग पॉलिटेक्निक इनसाइक्लोपीडिया

वर्णक्रमीय विश्लेषण- I स्पेक्ट्रल विश्लेषण किसी पदार्थ के स्पेक्ट्रा के अध्ययन के आधार पर उसके परमाणु और आणविक संरचना के गुणात्मक और मात्रात्मक निर्धारण के लिए एक भौतिक विधि है। एस.ए. का भौतिक आधार. परमाणुओं और अणुओं की स्पेक्ट्रोस्कोपी, इसकी... ... महान सोवियत विश्वकोश

वर्णक्रमीय विश्लेषण- लेख की सामग्री. I. शरीरों की चमक. उत्सर्जन चित्र। सौर स्पेक्ट्रम. फ्रौनहोफर पंक्तियाँ. प्रिज्मीय और विवर्तन स्पेक्ट्रा। प्रिज्म और झंझरी का रंग बिखरना। द्वितीय. स्पेक्ट्रोस्कोप। कोहनी और सीधा स्पेक्ट्रोस्कोप एक दृष्टि निर्देशित.… … विश्वकोश शब्दकोश एफ.ए. ब्रॉकहॉस और आई.ए. एप्रोन

परिचय…………………………………………………………………….2

विकिरण तंत्र…………………………………………………………………………..3

स्पेक्ट्रम में ऊर्जा वितरण……………………………………………….4

स्पेक्ट्रा के प्रकार………………………………………………………………………….6

वर्णक्रमीय विश्लेषण के प्रकार………………………………………………7

निष्कर्ष……………………………………………………………………..9

साहित्य…………………………………………………………………….11

परिचय

स्पेक्ट्रम प्रकाश का उसके घटक भागों, विभिन्न रंगों की किरणों में अपघटन है।

विभिन्न पदार्थों की रासायनिक संरचना का उनके लाइन उत्सर्जन या अवशोषण स्पेक्ट्रा से अध्ययन करने की विधि को कहा जाता है वर्णक्रमीय विश्लेषण।वर्णक्रमीय विश्लेषण के लिए पदार्थ की नगण्य मात्रा की आवश्यकता होती है। इसकी गति और संवेदनशीलता ने इस पद्धति को प्रयोगशालाओं और खगोल भौतिकी दोनों में अपरिहार्य बना दिया है। चूँकि आवर्त सारणी का प्रत्येक रासायनिक तत्व केवल उसके लिए एक रेखा उत्सर्जन और अवशोषण स्पेक्ट्रम विशेषता उत्सर्जित करता है, इससे पदार्थ की रासायनिक संरचना का अध्ययन करना संभव हो जाता है। भौतिक विज्ञानी किरचॉफ और बन्सन ने सबसे पहले इसे 1859 में बनाने की कोशिश की, इमारत स्पेक्ट्रोस्कोप.दूरबीन के एक किनारे से काटे गए एक संकीर्ण स्लिट के माध्यम से प्रकाश को इसमें पारित किया गया था (स्लिट वाले इस पाइप को कोलिमेटर कहा जाता है)। कोलाइमर से, किरणें एक प्रिज्म पर गिरीं, जो अंदर की तरफ काले कागज से ढके एक बॉक्स से ढका हुआ था। प्रिज्म ने झिरी से आने वाली किरणों को विक्षेपित कर दिया। परिणाम एक स्पेक्ट्रम था. इसके बाद, उन्होंने खिड़की को पर्दे से ढक दिया और कोलाइमर स्लिट पर एक जला हुआ बर्नर रख दिया। विभिन्न पदार्थों के टुकड़ों को बारी-बारी से मोमबत्ती की लौ में डाला गया, और उन्होंने परिणामी स्पेक्ट्रम को दूसरी दूरबीन से देखा। यह पता चला कि प्रत्येक तत्व के गरमागरम वाष्प एक कड़ाई से परिभाषित रंग की किरणों का उत्पादन करते थे, और प्रिज्म इन किरणों को एक सख्ती से परिभाषित स्थान पर विक्षेपित करता था, और इसलिए कोई भी रंग दूसरे को छिपा नहीं सकता था। इससे यह निष्कर्ष निकला कि रासायनिक विश्लेषण की एक बिल्कुल नई विधि खोज ली गई है - किसी पदार्थ के स्पेक्ट्रम का उपयोग करके। 1861 में, इस खोज के आधार पर, किरचॉफ ने सूर्य के क्रोमोस्फीयर में कई तत्वों की उपस्थिति साबित की, जिससे खगोल भौतिकी की नींव पड़ी।

विकिरण तंत्र

प्रकाश स्रोत को ऊर्जा का उपभोग करना चाहिए। प्रकाश 4*10 -7 - 8*10 -7 मीटर की तरंग दैर्ध्य वाली विद्युत चुम्बकीय तरंगें हैं। विद्युत चुम्बकीय तरंगें आवेशित कणों की त्वरित गति से उत्सर्जित होती हैं। ये आवेशित कण परमाणुओं का हिस्सा हैं। लेकिन यह जाने बिना कि परमाणु की संरचना कैसे होती है, विकिरण तंत्र के बारे में कुछ भी विश्वसनीय नहीं कहा जा सकता है। यह तो स्पष्ट है कि परमाणु के अंदर कोई प्रकाश नहीं है, जैसे पियानो के तार में कोई ध्वनि नहीं है। जैसे कोई तार हथौड़े की चोट के बाद ही बजना शुरू करता है, वैसे ही परमाणु उत्तेजित होने के बाद ही प्रकाश को जन्म देते हैं।

किसी परमाणु को विकिरण शुरू करने के लिए, ऊर्जा को उसमें स्थानांतरित करना होगा। उत्सर्जित करते समय, एक परमाणु प्राप्त ऊर्जा खो देता है, और किसी पदार्थ की निरंतर चमक के लिए, उसके परमाणुओं में बाहर से ऊर्जा का प्रवाह आवश्यक है।

ऊष्मीय विकिरण।विकिरण का सबसे सरल और सबसे आम प्रकार थर्मल विकिरण है, जिसमें प्रकाश उत्सर्जित करने के लिए परमाणुओं द्वारा खोई गई ऊर्जा की भरपाई परमाणुओं या उत्सर्जित शरीर के (अणुओं) की थर्मल गति की ऊर्जा से की जाती है। शरीर का तापमान जितना अधिक होगा, परमाणु उतनी ही तेजी से गति करेंगे। जब तेज़ परमाणु (अणु) एक-दूसरे से टकराते हैं, तो उनकी गतिज ऊर्जा का कुछ हिस्सा परमाणुओं की उत्तेजना ऊर्जा में परिवर्तित हो जाता है, जो तब प्रकाश उत्सर्जित करता है।

विकिरण का थर्मल स्रोत सूर्य है, साथ ही एक साधारण गरमागरम दीपक भी है। लैंप एक बहुत ही सुविधाजनक, लेकिन कम लागत वाला स्रोत है। एक लैंप में विद्युत धारा द्वारा जारी कुल ऊर्जा का लगभग 12% ही प्रकाश ऊर्जा में परिवर्तित होता है। प्रकाश का तापीय स्रोत ज्वाला है। ईंधन के दहन के दौरान निकलने वाली ऊर्जा के कारण कालिख के कण गर्म हो जाते हैं और प्रकाश उत्सर्जित करते हैं।

इलेक्ट्रोल्यूमिनसेंस।प्रकाश उत्सर्जित करने के लिए परमाणुओं द्वारा आवश्यक ऊर्जा गैर-थर्मल स्रोतों से भी आ सकती है। गैसों में डिस्चार्ज के दौरान, विद्युत क्षेत्र इलेक्ट्रॉनों को अधिक गतिज ऊर्जा प्रदान करता है। तेज़ इलेक्ट्रॉन परमाणुओं के साथ टकराव का अनुभव करते हैं। इलेक्ट्रॉनों की गतिज ऊर्जा का एक भाग परमाणुओं को उत्तेजित करने में जाता है। उत्तेजित परमाणु प्रकाश तरंगों के रूप में ऊर्जा छोड़ते हैं। इसके कारण गैस में डिस्चार्ज के साथ चमक भी होती है। यह इलेक्ट्रोल्यूमिनसेंस है।

कैथोडोल्यूमिनसेंस।इलेक्ट्रॉनों की बमबारी के कारण ठोस पदार्थों की चमक को कैथोडोल्यूमिनसेंस कहा जाता है। कैथोडोल्यूमिनसेंस के लिए धन्यवाद, टेलीविजन के कैथोड रे ट्यूब की स्क्रीन चमकती है।

रसायनसंदीप्ति।ऊर्जा छोड़ने वाली कुछ रासायनिक प्रतिक्रियाओं में, इस ऊर्जा का कुछ हिस्सा सीधे प्रकाश के उत्सर्जन पर खर्च किया जाता है। प्रकाश स्रोत ठंडा रहता है (यह परिवेश के तापमान पर होता है)। इस घटना को केमियोल्यूमिनसेंस कहा जाता है।

फोटोल्यूमिनसेंस।किसी पदार्थ पर आपतित प्रकाश आंशिक रूप से परावर्तित तथा आंशिक रूप से अवशोषित होता है। अधिकतर मामलों में अवशोषित प्रकाश की ऊर्जा ही पिंडों को गर्म करने का कारण बनती है। हालाँकि, कुछ पिंड स्वयं उन पर आपतित विकिरण के प्रभाव में सीधे चमकने लगते हैं। यह फोटोल्यूमिनसेंस है। प्रकाश किसी पदार्थ के परमाणुओं को उत्तेजित करता है (उनकी आंतरिक ऊर्जा बढ़ाता है), जिसके बाद वे स्वयं प्रकाशित हो जाते हैं। उदाहरण के लिए, क्रिसमस ट्री की कई सजावटों को ढकने वाले चमकदार पेंट विकिरणित होने के बाद प्रकाश उत्सर्जित करते हैं।

फोटोलुमिनसेंस के दौरान उत्सर्जित प्रकाश, एक नियम के रूप में, चमक को उत्तेजित करने वाले प्रकाश की तुलना में अधिक लंबी तरंग दैर्ध्य होता है। इसे प्रायोगिक तौर पर देखा जा सकता है. यदि आप फ़्लोरेसीट (एक कार्बनिक डाई) युक्त बर्तन पर प्रकाश किरण निर्देशित करते हैं,

एक बैंगनी प्रकाश फिल्टर के माध्यम से पारित किया गया, यह तरल हरे-पीले प्रकाश के साथ चमकने लगता है, यानी बैंगनी प्रकाश की तुलना में लंबी तरंग दैर्ध्य का प्रकाश।

फोटोलुमिनसेंस की घटना का व्यापक रूप से फ्लोरोसेंट लैंप में उपयोग किया जाता है। सोवियत भौतिक विज्ञानी एस.आई. वाविलोव ने गैस डिस्चार्ज से शॉर्ट-वेव विकिरण की कार्रवाई के तहत चमकदार चमकने में सक्षम पदार्थों के साथ डिस्चार्ज ट्यूब की आंतरिक सतह को कवर करने का प्रस्ताव दिया। फ्लोरोसेंट लैंप पारंपरिक तापदीप्त लैंप की तुलना में लगभग तीन से चार गुना अधिक किफायती हैं।

विकिरण के मुख्य प्रकार और उन्हें बनाने वाले स्रोत सूचीबद्ध हैं। विकिरण के सबसे आम स्रोत थर्मल हैं।

स्पेक्ट्रम में ऊर्जा वितरण

अपवर्तक प्रिज्म के पीछे स्क्रीन पर, स्पेक्ट्रम में मोनोक्रोमैटिक रंगों को निम्नलिखित क्रम में व्यवस्थित किया जाता है: लाल (जिसकी दृश्य प्रकाश तरंगों के बीच सबसे लंबी तरंग दैर्ध्य है (k = 7.6 (10-7 मीटर और सबसे छोटा अपवर्तक सूचकांक), नारंगी, पीला) , हरा, सियान, नीला और बैंगनी (दृश्यमान स्पेक्ट्रम में सबसे कम तरंग दैर्ध्य (एफ = 4 (10-7 मीटर और उच्चतम अपवर्तक सूचकांक))। कोई भी स्रोत मोनोक्रोमैटिक प्रकाश उत्पन्न नहीं करता है, अर्थात, कड़ाई से परिभाषित तरंग दैर्ध्य का प्रकाश प्रिज्म का उपयोग करके प्रकाश को स्पेक्ट्रम में विघटित करने पर प्रयोग, साथ ही हस्तक्षेप और विवर्तन पर प्रयोग।

स्रोत से प्रकाश अपने साथ जो ऊर्जा लेकर आता है, वह प्रकाश किरण बनाने वाली सभी लंबाई की तरंगों पर एक निश्चित तरीके से वितरित होती है। हम यह भी कह सकते हैं कि ऊर्जा आवृत्तियों पर वितरित होती है, क्योंकि तरंग दैर्ध्य और आवृत्ति के बीच एक सरल संबंध है: v = c।

विद्युत चुम्बकीय विकिरण का प्रवाह घनत्व, या तीव्रता /, सभी आवृत्तियों के लिए जिम्मेदार ऊर्जा और डब्ल्यू द्वारा निर्धारित किया जाता है। विकिरण की आवृत्ति वितरण को चिह्नित करने के लिए, एक नई मात्रा पेश करना आवश्यक है: प्रति इकाई आवृत्ति अंतराल की तीव्रता। इस मात्रा को विकिरण तीव्रता का वर्णक्रमीय घनत्व कहा जाता है।

वर्णक्रमीय विकिरण प्रवाह घनत्व प्रयोगात्मक रूप से पाया जा सकता है। ऐसा करने के लिए, आपको विकिरण स्पेक्ट्रम प्राप्त करने के लिए एक प्रिज्म का उपयोग करने की आवश्यकता है, उदाहरण के लिए, एक विद्युत चाप का, और चौड़ाई एवी के छोटे वर्णक्रमीय अंतराल पर गिरने वाले विकिरण प्रवाह घनत्व को मापें।

ऊर्जा वितरण का अनुमान लगाने के लिए आप अपनी आँख पर भरोसा नहीं कर सकते। आंख में प्रकाश के प्रति चयनात्मक संवेदनशीलता होती है: इसकी अधिकतम संवेदनशीलता स्पेक्ट्रम के पीले-हरे क्षेत्र में होती है। सभी तरंग दैर्ध्य के प्रकाश को लगभग पूरी तरह से अवशोषित करने के लिए काले शरीर की संपत्ति का लाभ उठाना सबसे अच्छा है। इस मामले में, विकिरण ऊर्जा (यानी प्रकाश) शरीर को गर्म करने का कारण बनती है। इसलिए, शरीर के तापमान को मापना और प्रति इकाई समय में अवशोषित ऊर्जा की मात्रा का आकलन करने के लिए इसका उपयोग करना पर्याप्त है।

एक साधारण थर्मामीटर ऐसे प्रयोगों में सफलतापूर्वक उपयोग करने के लिए बहुत संवेदनशील होता है। तापमान मापने के लिए अधिक संवेदनशील उपकरणों की आवश्यकता होती है। आप एक इलेक्ट्रिक थर्मामीटर ले सकते हैं, जिसमें संवेदनशील तत्व एक पतली धातु की प्लेट के रूप में बना होता है। इस प्लेट को कालिख की एक पतली परत से लेपित किया जाना चाहिए, जो किसी भी तरंग दैर्ध्य के प्रकाश को लगभग पूरी तरह से अवशोषित कर लेती है।

डिवाइस की ताप-संवेदनशील प्लेट को स्पेक्ट्रम में एक या दूसरे स्थान पर रखा जाना चाहिए। लाल से बैंगनी किरणों तक लंबाई l का संपूर्ण दृश्यमान स्पेक्ट्रम v cr से y f तक आवृत्ति अंतराल से मेल खाता है। चौड़ाई एक छोटे अंतराल Av से मेल खाती है। डिवाइस की काली प्लेट को गर्म करके, प्रति आवृत्ति अंतराल Av पर विकिरण प्रवाह घनत्व का अनुमान लगाया जा सकता है। प्लेट को स्पेक्ट्रम के साथ घुमाने पर, हम पाएंगे कि अधिकांश ऊर्जा स्पेक्ट्रम के लाल हिस्से में है, न कि पीले-हरे हिस्से में, जैसा कि आंखों को लगता है।

इन प्रयोगों के परिणामों के आधार पर, आवृत्ति पर विकिरण तीव्रता के वर्णक्रमीय घनत्व की निर्भरता का एक वक्र बनाना संभव है। विकिरण की तीव्रता का वर्णक्रमीय घनत्व प्लेट के तापमान से निर्धारित होता है, और यदि प्रकाश को विघटित करने के लिए उपयोग किए जाने वाले उपकरण को कैलिब्रेट किया जाता है, तो आवृत्ति का पता लगाना मुश्किल नहीं है, अर्थात, यदि यह ज्ञात हो कि स्पेक्ट्रम का दिया गया भाग किस आवृत्ति से मेल खाता है को।

एब्सिस्सा अक्ष के साथ अंतराल एवी के मध्य बिंदुओं के अनुरूप आवृत्तियों के मूल्यों को प्लॉट करके, और ऑर्डिनेट अक्ष के साथ विकिरण तीव्रता के वर्णक्रमीय घनत्व को प्लॉट करके, हम कई बिंदु प्राप्त करते हैं जिसके माध्यम से हम एक चिकनी वक्र खींच सकते हैं। यह वक्र ऊर्जा के वितरण और विद्युत चाप के स्पेक्ट्रम के दृश्य भाग का दृश्य प्रतिनिधित्व देता है।

किसी पदार्थ की रासायनिक संरचना का विश्लेषण करने की मुख्य विधियों में से एक वर्णक्रमीय विश्लेषण है। इसके स्पेक्ट्रम के अध्ययन के आधार पर इसकी संरचना का विश्लेषण किया जाता है। वर्णक्रमीय विश्लेषण - विभिन्न अध्ययनों में उपयोग किया जाता है। इसकी मदद से, रासायनिक तत्वों के एक परिसर की खोज की गई: He, Ga, Cs। सूर्य के वातावरण में. आरबी, इन और XI के साथ-साथ, सूर्य और अधिकांश अन्य खगोलीय पिंडों की संरचना निर्धारित की जाती है।

अनुप्रयोग

वर्णक्रमीय विशेषज्ञता, इसमें सामान्य:

1. धातुकर्म;
2. भूगर्भ शास्त्र;
3. रसायन विज्ञान;
4. खनिज विज्ञान;
5. खगोलभौतिकी;
6. जीवविज्ञान;
7. औषधि, आदि

आपको अध्ययन की जा रही वस्तुओं में स्थापित पदार्थ की सबसे छोटी मात्रा (10 - एमएस तक) खोजने की अनुमति देता है। वर्णक्रमीय विश्लेषण गुणात्मक और मात्रात्मक में विभाजित है।

तरीकों

स्पेक्ट्रम के आधार पर किसी पदार्थ की रासायनिक संरचना स्थापित करने की विधि वर्णक्रमीय विश्लेषण का आधार है। मानव उंगलियों के निशान या बर्फ के टुकड़े के पैटर्न की तरह, लाइन स्पेक्ट्रा में एक अद्वितीय व्यक्तित्व होता है। किसी अपराधी की तलाश के लिए उंगली की त्वचा पर पैटर्न की विशिष्टता एक बड़ा लाभ है। इसलिए, प्रत्येक स्पेक्ट्रम की ख़ासियत के लिए धन्यवाद, पदार्थ की रासायनिक संरचना का विश्लेषण करके शरीर की रासायनिक सामग्री को स्थापित करना संभव है। भले ही किसी तत्व का द्रव्यमान 10 - 10 ग्राम से अधिक न हो, वर्णक्रमीय विश्लेषण का उपयोग करके किसी जटिल पदार्थ की संरचना में इसका पता लगाया जा सकता है। यह काफी संवेदनशील तरीका है.

उत्सर्जन वर्णक्रमीय विश्लेषण

उत्सर्जन वर्णक्रमीय विश्लेषण किसी पदार्थ की रासायनिक संरचना को उसके उत्सर्जन स्पेक्ट्रम से निर्धारित करने के तरीकों की एक श्रृंखला है। किसी पदार्थ की रासायनिक संरचना स्थापित करने की विधि का आधार - वर्णक्रमीय परीक्षण - उत्सर्जन स्पेक्ट्रा और अवशोषण स्पेक्ट्रा में पैटर्न पर आधारित है। यह विधि आपको किसी पदार्थ के एक मिलीग्राम के दस लाखवें हिस्से की पहचान करने की अनुमति देती है।

एक विषय के रूप में विश्लेषणात्मक रसायन विज्ञान की स्थापना के अनुरूप गुणात्मक और मात्रात्मक परीक्षण की विधियाँ हैं, जिनका उद्देश्य किसी पदार्थ की रासायनिक संरचना स्थापित करने के लिए तरीके तैयार करना है। गुणात्मक जैविक विश्लेषण के अंतर्गत किसी पदार्थ की पहचान करने के तरीके अत्यंत महत्वपूर्ण हो जाते हैं।

किसी भी पदार्थ के वाष्प के रेखा स्पेक्ट्रम के आधार पर यह निर्धारित करना संभव है कि इसकी संरचना में कौन से रासायनिक तत्व शामिल हैं, क्योंकि किसी भी रासायनिक तत्व का अपना विशिष्ट उत्सर्जन स्पेक्ट्रम होता है। किसी पदार्थ की रासायनिक संरचना स्थापित करने की इस विधि को गुणात्मक वर्णक्रमीय विश्लेषण कहा जाता है।

एक्स-रे वर्णक्रमीय विश्लेषण

रसायन की पहचान के लिए एक और तरीका है जिसे एक्स-रे स्पेक्ट्रल विश्लेषण कहा जाता है। एक्स-रे वर्णक्रमीय विश्लेषण किसी पदार्थ के परमाणुओं के सक्रियण पर आधारित होता है जब इसे एक्स-रे से विकिरणित किया जाता है, इस प्रक्रिया को माध्यमिक या फ्लोरोसेंट कहा जाता है। उच्च-ऊर्जा इलेक्ट्रॉनों से विकिरणित होने पर भी सक्रियण संभव है; इस मामले में, प्रक्रिया को प्रत्यक्ष उत्तेजना कहा जाता है। गहरी आंतरिक इलेक्ट्रॉन परतों में इलेक्ट्रॉनों की गति के परिणामस्वरूप, एक्स-रे रेखाएँ दिखाई देती हैं।

वुल्फ-ब्रैग फॉर्मूला आपको ज्ञात दूरी डी के साथ एक लोकप्रिय संरचना के क्रिस्टल का उपयोग करते समय एक्स-रे विकिरण की संरचना में तरंग दैर्ध्य निर्धारित करने की अनुमति देता है। यही निर्धारण विधि का आधार है। जिस पदार्थ का अध्ययन किया जा रहा है उस पर उच्च गति वाले इलेक्ट्रॉनों की बमबारी की जाती है। उदाहरण के लिए, इसे एक डिसमाउंटेबल एक्स-रे ट्यूब के एनोड पर रखा जाता है, जिसके बाद यह विशिष्ट एक्स-रे उत्सर्जित करता है जो एक ज्ञात संरचना के क्रिस्टल पर गिरता है। कोणों को मापा जाता है और परिणामी विवर्तन पैटर्न की तस्वीर लेने के बाद, सूत्र का उपयोग करके संबंधित तरंग दैर्ध्य की गणना की जाती है।

TECHNIQUES

वर्तमान में रासायनिक विश्लेषण की सभी विधियाँ दो तकनीकों पर आधारित हैं। या तो भौतिक परीक्षण में, या रासायनिक परीक्षण में, माप की इकाई के साथ स्थापित एकाग्रता की तुलना करना:

भौतिक

भौतिक तकनीक किसी घटक की मात्रा की एक इकाई को उसकी भौतिक संपत्ति को मापकर एक मानक के साथ सहसंबंधित करने की विधि पर आधारित है, जो पदार्थ के नमूने में इसकी सामग्री पर निर्भर करती है। कार्यात्मक संबंध "संपत्ति संतृप्ति - नमूने में घटक सामग्री" स्थापित किए जा रहे घटक के अनुसार किसी दिए गए भौतिक संपत्ति को मापने के साधनों को कैलिब्रेट करके परीक्षण द्वारा निर्धारित किया जाता है। अंशांकन ग्राफ से, मात्रात्मक संबंध प्राप्त होते हैं, जो निर्देशांक में निर्मित होते हैं: "भौतिक संपत्ति की संतृप्ति - स्थापित घटक की एकाग्रता।"

रासायनिक

किसी घटक की मात्रा की एक इकाई को मानक के साथ सहसंबंधित करने की विधि में एक रासायनिक तकनीक का उपयोग किया जाता है। यहां रासायनिक अंतःक्रिया के दौरान किसी घटक की मात्रा या द्रव्यमान के संरक्षण के नियमों का उपयोग किया जाता है। रासायनिक अंतःक्रियाएँ रासायनिक यौगिकों के रासायनिक गुणों पर आधारित होती हैं। किसी पदार्थ के नमूने में, एक रासायनिक प्रतिक्रिया की जाती है जो वांछित घटक को निर्धारित करने के लिए निर्दिष्ट आवश्यकताओं को पूरा करती है, और घटकों की विशिष्ट रासायनिक प्रतिक्रिया में शामिल मात्रा या द्रव्यमान को मापा जाता है। मात्रात्मक संबंध प्राप्त किए जाते हैं, फिर किसी दिए गए रासायनिक प्रतिक्रिया के लिए एक घटक के समकक्षों की संख्या या द्रव्यमान के संरक्षण के नियम को लिखा जाता है।

उपकरण

किसी पदार्थ की भौतिक और रासायनिक संरचना का विश्लेषण करने के लिए उपकरण हैं:

1. गैस विश्लेषक;
2. वाष्प और गैसों की अधिकतम अनुमेय और विस्फोटक सांद्रता के लिए अलार्म;
3. तरल समाधान के लिए सांद्रक;
4. घनत्व मीटर;
5. नमक मीटर;
6. नमी मीटर और अन्य उपकरण उद्देश्य और पूर्णता में समान।

समय के साथ, विश्लेषण की गई वस्तुओं की सीमा बढ़ जाती है और विश्लेषण की गति और सटीकता बढ़ जाती है। किसी पदार्थ की परमाणु रासायनिक संरचना स्थापित करने के लिए सबसे महत्वपूर्ण वाद्य तरीकों में से एक वर्णक्रमीय विश्लेषण है।

हर साल मात्रात्मक वर्णक्रमीय विश्लेषण के लिए उपकरणों के अधिक से अधिक परिसर सामने आते हैं। वे स्पेक्ट्रम रिकॉर्डिंग के लिए सबसे उन्नत प्रकार के उपकरण और तरीके भी तैयार करते हैं। स्पेक्ट्रल प्रयोगशालाएँ प्रारंभ में मैकेनिकल इंजीनियरिंग, धातुकर्म और फिर उद्योग के अन्य क्षेत्रों में आयोजित की जाती हैं। समय के साथ, विश्लेषण की गति और सटीकता बढ़ जाती है। इसके अलावा, विश्लेषण की गई वस्तुओं का क्षेत्र भी बढ़ रहा है। किसी पदार्थ की परमाणु रासायनिक संरचना को निर्धारित करने के लिए मुख्य वाद्य तरीकों में से एक वर्णक्रमीय विश्लेषण है।

वर्णक्रमीय विश्लेषण पदार्थों के अध्ययन के लिए सबसे महत्वपूर्ण भौतिक तरीकों में से एक है। किसी पदार्थ के स्पेक्ट्रम के आधार पर उसकी गुणात्मक और मात्रात्मक संरचना निर्धारित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

रसायनज्ञ लंबे समय से जानते हैं कि कुछ रासायनिक तत्वों के यौगिकों को अगर लौ में मिलाया जाए, तो वे इसे विशिष्ट रंग देते हैं। इस प्रकार, सोडियम लवण लौ को पीला बनाते हैं, और बोरान यौगिक इसे हरा बनाते हैं। किसी पदार्थ का रंग तब होता है जब वह या तो एक निश्चित लंबाई की तरंगें उत्सर्जित करता है या उस पर आपतित श्वेत प्रकाश के पूरे स्पेक्ट्रम से उन्हें अवशोषित करता है। दूसरे मामले में, आंखों को दिखाई देने वाला रंग इन अवशोषित तरंगों के अनुरूप नहीं होता है, बल्कि अन्य - अतिरिक्त तरंगों के अनुरूप होता है, जो उनमें जोड़े जाने पर सफेद रोशनी देते हैं।

पिछली सदी की शुरुआत में स्थापित इन पैटर्न को 1859-1861 में सामान्यीकृत किया गया था। जर्मन वैज्ञानिक जी. किरचॉफ और आर. बन्सन, जिन्होंने साबित किया कि प्रत्येक रासायनिक तत्व का अपना विशिष्ट स्पेक्ट्रम होता है। इससे एक प्रकार का तात्विक विश्लेषण बनाना संभव हो गया - परमाणु वर्णक्रमीय विश्लेषण, जिसकी सहायता से लौ या विद्युत में परमाणुओं या आयनों में विघटित पदार्थ के नमूने में विभिन्न तत्वों की सामग्री को मात्रात्मक रूप से निर्धारित करना संभव है। चाप. इस पद्धति के मात्रात्मक संस्करण के निर्माण से पहले भी, इसका उपयोग खगोलीय पिंडों के "मौलिक विश्लेषण" के लिए सफलतापूर्वक किया गया था। पिछली शताब्दी में पहले से ही वर्णक्रमीय विश्लेषण ने सूर्य और अन्य सितारों की संरचना का अध्ययन करने के साथ-साथ कुछ तत्वों, विशेष रूप से हीलियम, की खोज करने में मदद की थी।

वर्णक्रमीय विश्लेषण की सहायता से न केवल विभिन्न रासायनिक तत्वों, बल्कि एक ही तत्व के समस्थानिकों को भी अलग करना संभव हो गया, जो आमतौर पर अलग-अलग स्पेक्ट्रा देते हैं। इस विधि का उपयोग पदार्थों की समस्थानिक संरचना का विश्लेषण करने के लिए किया जाता है और यह विभिन्न समस्थानिकों वाले अणुओं के ऊर्जा स्तर में विभिन्न बदलावों पर आधारित है।

एक्स-रे, जिसका नाम जर्मन भौतिक विज्ञानी डब्ल्यू रोएंटगेन के नाम पर रखा गया है, जिन्होंने 1895 में इसकी खोज की थी, विद्युत चुम्बकीय तरंगों के पूर्ण स्पेक्ट्रम के सबसे छोटे तरंग दैर्ध्य भागों में से एक है, जो पराबैंगनी प्रकाश और गामा विकिरण के बीच स्थित है। जब एक्स-रे परमाणुओं द्वारा अवशोषित होते हैं, तो नाभिक के पास स्थित और विशेष रूप से मजबूती से बंधे इलेक्ट्रॉन उत्तेजित हो जाते हैं। इसके विपरीत, परमाणुओं द्वारा एक्स-रे का उत्सर्जन उत्तेजित ऊर्जा स्तरों से सामान्य, स्थिर स्तर तक गहरे इलेक्ट्रॉनों के संक्रमण से जुड़ा होता है।

परमाणु नाभिक के आवेश के आधार पर, दोनों स्तरों में केवल कड़ाई से परिभाषित ऊर्जाएँ हो सकती हैं। इसका मतलब यह है कि इन ऊर्जाओं के बीच का अंतर, अवशोषित (या उत्सर्जित) क्वांटम की ऊर्जा के बराबर, नाभिक के चार्ज पर भी निर्भर करता है, और स्पेक्ट्रम के एक्स-रे क्षेत्र में प्रत्येक रासायनिक तत्व का विकिरण एक सेट है कड़ाई से परिभाषित कंपन आवृत्तियों के साथ इस तत्व की तरंगों की विशेषता।

एक्स-रे वर्णक्रमीय विश्लेषण, एक प्रकार का तात्विक विश्लेषण, इस घटना के उपयोग पर आधारित है। इसका व्यापक रूप से अयस्कों, खनिजों, साथ ही जटिल अकार्बनिक और ऑर्गेनोलेमेंट यौगिकों के विश्लेषण के लिए उपयोग किया जाता है।

अन्य प्रकार की स्पेक्ट्रोस्कोपी हैं जो विकिरण पर नहीं, बल्कि पदार्थ द्वारा प्रकाश तरंगों के अवशोषण पर आधारित हैं। तथाकथित आणविक स्पेक्ट्रा, एक नियम के रूप में, तब देखे जाते हैं, जब पदार्थों के समाधान दृश्य, पराबैंगनी या अवरक्त प्रकाश को अवशोषित करते हैं; इस स्थिति में, अणुओं का कोई अपघटन नहीं होता है। यदि दृश्य या पराबैंगनी प्रकाश आमतौर पर इलेक्ट्रॉनों पर कार्य करता है, जिससे वे नए, उत्तेजित ऊर्जा स्तर (एटम देखें) तक बढ़ जाते हैं, तो अवरक्त (थर्मल) किरणें, जो कम ऊर्जा ले जाती हैं, केवल परस्पर जुड़े परमाणुओं के कंपन को उत्तेजित करती हैं। इसलिए, इस प्रकार की स्पेक्ट्रोस्कोपी रसायनज्ञों को जो जानकारी प्रदान करती है वह भिन्न होती है। यदि अवरक्त (कंपन) स्पेक्ट्रम से कोई किसी पदार्थ में परमाणुओं के कुछ समूहों की उपस्थिति के बारे में सीखता है, तो पराबैंगनी (और रंगीन पदार्थों के लिए - दृश्य में) क्षेत्र में स्पेक्ट्रा प्रकाश-अवशोषित समूह की संरचना के बारे में जानकारी लेता है पूरा।

कार्बनिक यौगिकों में, ऐसे समूहों का आधार, एक नियम के रूप में, असंतृप्त बंधों की एक प्रणाली है (असंतृप्त हाइड्रोकार्बन देखें)। एक अणु में जितने अधिक दोहरे या तिहरे बंधन होते हैं, सरल बंधनों के साथ बारी-बारी से (दूसरे शब्दों में, संयुग्मन श्रृंखला जितनी लंबी होती है), इलेक्ट्रॉन उतनी ही आसानी से उत्तेजित होते हैं।

आणविक स्पेक्ट्रोस्कोपी विधियों का उपयोग न केवल अणुओं की संरचना निर्धारित करने के लिए किया जाता है, बल्कि किसी समाधान में ज्ञात पदार्थ की मात्रा को सटीक रूप से मापने के लिए भी किया जाता है। पराबैंगनी या दृश्य क्षेत्र में स्पेक्ट्रा इसके लिए विशेष रूप से सुविधाजनक हैं। इस क्षेत्र में अवशोषण बैंड आमतौर पर एक प्रतिशत के सौवें और यहां तक ​​कि हजारवें क्रम की विलेय सांद्रता में देखे जाते हैं। स्पेक्ट्रोस्कोपी के ऐसे अनुप्रयोग का एक विशेष मामला वर्णमिति विधि है, जिसका व्यापक रूप से रंगीन यौगिकों की सांद्रता को मापने के लिए उपयोग किया जाता है।

कुछ पदार्थों के परमाणु रेडियो तरंगों को अवशोषित करने में भी सक्षम होते हैं। यह क्षमता तब प्रकट होती है जब किसी पदार्थ को शक्तिशाली स्थायी चुंबक के क्षेत्र में रखा जाता है। कई परमाणु नाभिकों का अपना चुंबकीय क्षण होता है - स्पिन, और एक चुंबकीय क्षेत्र में असमान स्पिन अभिविन्यास वाले नाभिक ऊर्जावान रूप से "असमान" हो जाते हैं। जिनकी स्पिन दिशा लागू चुंबकीय क्षेत्र की दिशा से मेल खाती है वे स्वयं को अधिक अनुकूल स्थिति में पाते हैं, और अन्य अभिविन्यास उनके संबंध में "उत्साहित अवस्था" की भूमिका निभाने लगते हैं। इसका मतलब यह नहीं है कि अनुकूल स्पिन अवस्था में एक नाभिक "उत्साहित" अवस्था में नहीं जा सकता है; स्पिन अवस्थाओं की ऊर्जा में अंतर बहुत छोटा है, लेकिन फिर भी प्रतिकूल ऊर्जा अवस्था में नाभिक का प्रतिशत अपेक्षाकृत छोटा है। और लागू क्षेत्र जितना अधिक शक्तिशाली होगा, वह उतना ही छोटा होगा। नाभिक दो ऊर्जा अवस्थाओं के बीच दोलन करता प्रतीत होता है। और चूंकि ऐसे दोलनों की आवृत्ति रेडियो तरंगों की आवृत्ति से मेल खाती है, इसलिए प्रतिध्वनि भी संभव है - संबंधित आवृत्ति के साथ एक वैकल्पिक विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र से ऊर्जा का अवशोषण, जिससे उत्तेजित अवस्था में नाभिक की संख्या में तेज वृद्धि होती है।

यह परमाणु चुंबकीय अनुनाद (एनएमआर) स्पेक्ट्रोमीटर के काम का आधार है, जो किसी पदार्थ में उन परमाणु नाभिकों की उपस्थिति का पता लगाने में सक्षम है जिनका स्पिन 1/2 के बराबर है: हाइड्रोजन 1H, लिथियम 7Li, फ्लोरीन 19F, फॉस्फोरस 31P, जैसे साथ ही कार्बन 13C, नाइट्रोजन 15N, ऑक्सीजन 17O, आदि के समस्थानिक।

स्थायी चुंबक जितना अधिक शक्तिशाली होगा, ऐसे उपकरणों की संवेदनशीलता उतनी ही अधिक होगी। नाभिक को उत्तेजित करने के लिए आवश्यक गुंजयमान आवृत्ति भी चुंबकीय क्षेत्र की ताकत के अनुपात में बढ़ जाती है। यह डिवाइस की श्रेणी के माप के रूप में कार्य करता है। मध्यम वर्ग के स्पेक्ट्रोमीटर 60-90 मेगाहर्ट्ज की आवृत्ति पर काम करते हैं (प्रोटॉन स्पेक्ट्रा रिकॉर्ड करते समय); कूलर वाले - 180, 360 और यहां तक ​​कि 600 मेगाहर्ट्ज की आवृत्ति पर।

उच्च श्रेणी के स्पेक्ट्रोमीटर - बहुत सटीक और जटिल उपकरण - न केवल किसी विशेष तत्व की सामग्री का पता लगाना और मात्रात्मक रूप से मापना संभव बनाते हैं, बल्कि अणु में रासायनिक रूप से "असमान" स्थिति में रहने वाले परमाणुओं के संकेतों को अलग करना भी संभव बनाते हैं। और तथाकथित स्पिन-स्पिन इंटरैक्शन का अध्ययन करके, जो पड़ोसी नाभिक के चुंबकीय क्षेत्र के प्रभाव में संकेतों को संकीर्ण रेखाओं के समूहों में विभाजित करता है, कोई भी नाभिक के आसपास के परमाणुओं के बारे में बहुत सी दिलचस्प बातें सीख सकता है। अध्ययन। एनएमआर स्पेक्ट्रोस्कोपी आपको आवश्यक जानकारी का 70 से 100% प्राप्त करने की अनुमति देती है, उदाहरण के लिए, एक जटिल कार्बनिक यौगिक की संरचना स्थापित करने के लिए।

एक अन्य प्रकार की रेडियो स्पेक्ट्रोस्कोपी - इलेक्ट्रॉन पैरामैग्नेटिक रेजोनेंस (ईपीआर) - इस तथ्य पर आधारित है कि न केवल नाभिक, बल्कि इलेक्ट्रॉनों का भी स्पिन 1/2 होता है। ईपीआर स्पेक्ट्रोस्कोपी अयुग्मित इलेक्ट्रॉनों - मुक्त कणों वाले कणों का अध्ययन करने का सबसे अच्छा तरीका है। एनएमआर स्पेक्ट्रा की तरह, ईपीआर स्पेक्ट्रा न केवल "सिग्नलिंग" कण के बारे में, बल्कि इसके आसपास के परमाणुओं की प्रकृति के बारे में भी बहुत कुछ सीखना संभव बनाता है। ईपीआर स्पेक्ट्रोस्कोपी उपकरण बहुत संवेदनशील होते हैं: स्पेक्ट्रम को रिकॉर्ड करने के लिए, प्रति लीटर एक मोल मुक्त कणों के कई सौ मिलियनवें हिस्से वाला घोल आमतौर पर काफी पर्याप्त होता है। और हाल ही में सोवियत वैज्ञानिकों के एक समूह द्वारा बनाया गया रिकॉर्ड संवेदनशीलता वाला एक उपकरण, एक नमूने में केवल 100 रेडिकल्स की उपस्थिति का पता लगाने में सक्षम है, जो लगभग 10 -18 mol/l की उनकी एकाग्रता से मेल खाता है।