ملتقى الفيزيائيين العرب - مقال إثرائي عن " الطيف الذري " وبعض تطبيقاته

ملتقى الفيزيائيين العرب (http://www.phys4arab.net/vb/index.php)

- الصف الثالث الثانوي (http://www.phys4arab.net/vb/forumdisplay.php?f=24)

- - مقال إثرائي عن " الطيف الذري " وبعض تطبيقاته (http://www.phys4arab.net/vb/showthread.php?t=25277)

مقال إثرائي عن " الطيف الذري " وبعض تطبيقاته

الطيف الذري للعناصر:

من المعروف أن بعض العناصر تكتسب عند تسخينها لونا خاصا ومميزاّ لها ينشأ نتيجة لتأثر ذرات هذا العنصر ، وتتلخص هذه الطريقة بأن يعرّض جزء صغير من المادة أو محلولها على طرف سلك من البلاتين للهب فيكسب اللهب اللون المميز للعنصر إذا كان موجودا في المادة.... وما يلي بعض الألوان المميزة لبعض العناصر :

( Li ) أحمر ، ( Na )أصفر ، ( K )بنفسجي ، ( Cs )أزرق ، ( Ba ) أخضر

يتميز كل عنصر بطيف انبعاث خاص به وتستخدم خطوط الانبعاث المميزة في أطياف الذرات في التحليل الكيميائي حيث يتم التعرف من خلالها على الذرات المجهولة مثلما تستخدم البصمات في التعرف على الإنسان، ( تم اكتشاف عنصر الهيليوم عن طريق فحص الاشعة القادمة من الشمس ، وبعد ذلك بعشرين سنة فقط تم اكتشافه على الارض ) ، وكذلك نستطيع بدلالة الطيف الذري معرفة ما يحدث في التفاعلات الكيمائية, كما يتم بواسطتها ايضا قياس النظائر وتحديد نسبها ومراحل حدوثها ، وكذلك فإن الطيف الذري هو من اهم المفاهيم في مجال الفيزياء الفلكية الذي يعنى بدراسة بعد نجم او جرم عن كوكب او جرم اخر ، ومن الممكن تهييج ذرات العنصر الواحد في حالته النقية الغازية وملاحظة الإشعاعات المنبعثة منها حيث نلاحظ أن مواقع خطوط الطيف تختلف من غاز إلى آخر وكل خط في الطيف الواحد يمثل طول موجة محدد.

قد لا تستطيع العين المجردة تمييز بعض الألوان بدقة في بعض الأحيان لذا يستخدم جهاز المطياف – والذي يتألف من موشور يعمل على كسر الضوء المار خلاله بدرجات مختلفة بحيث تتباعد هذه الألوان عن بعضها فتكون أكثر وضوحا.

التمييز بين الطيف المتصل والطيف الخطي:إذا تعرضت ذرّات العناصر لكمية من الطاقة( خاصة البعيدة عن النواة ) تمتص كمية من هذه الطاقة مما يسبب بقذف بعض الالكترونات إلى مستوى أعلى من المستوى الذي كان فيه وفي هذه الحالة يقال أن الذرات في حالة تهيج وعندما تعود إلى حالة الاستقرار ثانية (بعد زوال المؤثر) فإنها تطلق الطاقة التي امتصتها ثانية على شكل إشعاع (إما في مجال الضوء المرئي أو غير المرئي) حيث يسمى الإشعاع المنطلق بطيف الانبعاث ويتألف عادة من نوعين .... المتصل والمنفصل وما يلي مقارنة :

الطيف المتصل( المستمر )
ينتج عن ضوء المصباح أو ضوء الشمس ، يكون متصل لا يحتوي على مناطق فاصله ، ( يضم جميع الألوان ضمن الضوء المرئي) ، يتألف من جميع الأطوال ، يظهر على شكل مناطق مضيئة متتابعة .

الطيف المنفصل( الذري ، الخطي ، المتقطع )
ينتج عن ذرات العناصر المتهيجة في الحالة الغازية( الصوديوم ، الهليوم) ، يتكون من خطوط ملونه متباعدة ولكل خط طول موجه وتردد خاص به ، لا يضم جميع الأطوال ، يظهر على شكل حقل مظلم به خطوط متباعدة مضيئة .

سبب ظهور الأطياف الخطية عن الذرات
إن تعريض ذرات العنصر في الحالة الغازية لمؤثر (شراره كهربائية) تكتسب طاقه تؤدي إلى انتقال الالكترونات إلى مستوى أعلى وعند عودة هذه الالكترونات إلى مستوياتها الطبيعية تفقد الطاقة الممتصة على شكل ضوء يسمى بالطيف الذري ولكل عنصر طيف مميز له يمكن الاستفادة منه في التعرف على هويته، وأن كل عنصر يشع ضوءا مكونا من عدد محدد من الخطوط الطيفية ولكل منها طول موجي خاص.

سبب ظهور مناطق معتمه في الطيف الذري.لأن هذه المناطق توافق ضوءاّ بأطوال موجية لم تصدرها ذرات العنصر وذلك لأن الضوء الذي يشعه العنصر لا يتألف من جميع الأطوال الموجية وإنما يتألف من أطوال معينة ذات طاقه محدده (تساوي الفرق بين المستويين اللذين انتقل بينهما) ولا يكون مستمر كما في الطيف الشمسي.

طيف الانبعاث والامتصاص:
ما هي أوجه الشبه والاختلاف بين طيف الامتصاص والطيف المنبعث من ذرات الهيدروجين.؟
إذا مرّ شعاع من ضوء الشمس خلال موشور فإنه يلاحظ أن هذا الشعاع يتحلل إلى جميع الألوان المرئية (كل الذبذبات) وهذا الشعاع يسمى بالشعاع المستمر لأن كل أطوال موجات الضوء المرئي موجودة فيه...أما إذا كان مصدر الشعاع غاز مثل الهيدروجين أو بخار الصوديوم فإن الشعاع الناتج يسمى بطيف الانبعاث وإذا مرّ خلال موشور فإنه يعطي عدة خطوط طيفية محددة أي يعطي طيف خطي ويسمى بطيف الانبعاث الذري أو الطيف الذري، الطيف الذري: طيف مكون من خطوط ملونه محدده متباعدة ويوجد فواصل بين لون وآخر وهو ناتج عن ذرات العناصر المهيجة في الحالة الغازية.... ومن الواضح أن الضوء الذي يشعه عنصر ما في الحالة الغازية لا يتألف من جميع الأطوال الموجية وإنما من أطوال موجية محدده وليس على نحو متصل كما في طيف ضوء الشمس والمصباح الكهربائي، ويمكن الحصول على طيف الانبعاث لأي مادة عن طريق تسليط حرارة أو كهرباء لعينة من هذه المادة.

كما تظهر مناطق معتمة في الطيف مما يدل على أنه توجد أطوال موجات غير منبعثة أي ممتصة في هذا الضوء وهذه المناطق المظلمة تدل على طيف الامتصاص (هذه المناطق تبدو على هيئة خطوط مظلمة).

ويمكن تلخيص ما سبق على النحو التالي:

1 - طيف الانبعاث: طيف تبعثه المواد المتوهجة سواء كانت صلبة، سائلة أم غازية ويقسم إلى
أ- طيف انبعاث مستمر: يحتوي على كل الألوان وهي متدرجة بشكل مستمر بحيث لا يمكن تمييز حد فاصل بينها. ويمثل هذا الطيف عدد كبير من الأطوال الموجية.
ب- طيف انبعاث خطي: طيف تبعثه الأبخرة والغازات المتوهجة ويتألف من خطوط مضيئة على خلفية سوداء. مثل طيف مصباح النيون أو طيف مصباح الصوديوم.

2- طيف الامتصاص: ظهور خطوط سوداء في مواقع خاصة في ضوء الشمس ويحدث ذلك عند مرور ضوء الشمس بأطيافه المختلفة خلال أبخرة بعض العناصر فتمتص هذه العناصر الأطياف الخطية الخاصة بها فيظهر مكانها خطوطاّ سوداء.
(نحصل عليه من خلال تمرير ضوء يصدر من مصدر مستمر من خلال غاز أو سائل مقطر حيث تمتص الطاقة ذات الطول الموجي المنبعث من الضوء.. ويتألف هذا الطيف من سلسلة من الخطوط السوداء (تمثل الموجات الممتصة).أي أنه ينتج من تمرير ضوء أبيض مثلا من مادة معينة ثم يتم تحليل الضوء النافذ بمرسمة جهاز المطياف ويتكون من خطوط مظلمة).

رد: مقال إثرائي عن " الطيف الذري " وبعض تطبيقاته

مقال آخر :

الضوء وأثره في كشف البنية الذرية للعناصر

لاحظ العلماء أنه عند مرور شعاع من الضوء الأبيض العادي من خلال شق صغير ليسقط على منشور ثلاثي, أنه يخرج منه على شكل طيف متصل بلا إنقطاع على الرغم من اختلاف الوانه السبعة. يسمى الطيف الناتج باسم الطيف الكهرومغناطيسي, وهو طيف مرئي حيث تتراوح أطوال موجات الضوء فيه بين 3.8 – 7.5× 10-7م, وهذه الأطوال الموجية هي التي يمكن للعين البشرية رؤيتها, إذا انقصت أو زادت عن هذه القيم أصبحت خارج مجال الرؤية. ونظراً لهذا المقدار اللامتناهي في الصغر في أطوال الموجات. فقد وجد العلماء أن من الأنسب قياسها بوحدة صغيرة هي النانوميتر وهي وحدة تساوي جزء من بليون من المتر أي بالأرقام 1 نانوميتر=10-9م أو أن 1م = 910نانوميتر, وعلى ذلك فإن أطوال موجات الضوء المرئي تتراوح بين 380- 750 نانوميتر.

أجرى العلماء التجربة ذاتها ولكن على الضوء الصادر من غاز الهيدروجين الموجود في أنبوب تفريغ كهربائي, وقد ظهر طيف ضوئي أيضاً ولكنه كان طيفاً متقطعاً يظهر فيه مسافة بين لون وآخر, وعند إستبدال غاز الهيدروجين بغاز آخر ظهر طيف متقطع ولكن بألوان أخرى, وهكذا ظهر أن العناصر المختلفة يمكن تمييزها بأطيافها, وقد اكتشف عنصر الهيليوم بواسطة هذا التحليل الطيفي حيث عثر عليه في ضوء الشمس قبل أن يكتشف على الأرض.

الطيف الذري

أثارت هذه الظاهرة اهتمام العلماء وعكفوا على دراستها وكان من المنطقي أن يعتقدوا أن سبب الإختلاف في أطياف العناصر( الأطياف الذرية ) الواحد منها عن الآخر مرده إلى تركيب ذراتها وتوزيع إلكتروناتها حول النواة. لقد كانت هذه هي البداية التي أدت إلى ظهور نظرية الكم التي أحدثت الثورة العلمية, والإلكترونية في نهاية القرن العشرين. وسيكون لها دور رئيس في تشكيل القرن الحادي والعشرين الحالي.

بدأ العلماء كما هو متوقع بدراسة الطيف الذري لغاز الهيدروجين لأن ذرته هي الأخف والأبسط من بين ذرات كل العناصر المعروفة. ولذلك فمن المتوقع أن يكون لها أبسط بنية وأبسط طيف.

تهيج الذرات, من المعلوم بأن طاقة وضع الإلكترون تتحدد ببعد المستوى الذي يحتله عن النواة, وتكون الذرة مستقرة إذا كانت إلكتروناتها موزعة بالترتيب على المدارات ذات المستوى الأقل.

لنأخذ على سبيل المثال ذرة الهيدروجين ( وهي أبسط ذرة في العالم كما تعلمون ) المكونة من بروتون واحد وإلكترون واحد, إن الإلكترون في حالة الاستقرار يكون موجوداً في مستوى الطاقة الأول, ولكن إذا امتصت هذه الذرة طاقة تزداد طاقة وضع الإلكترون وينتقل إلى مستوى أعلى قد يكون الثاني أو الثالث أو الرابع... إلخ.
- ونسمي الذرة في هذه الحالة باسم الذرة المتهيجة. هذا ويجب أن نذكر أن الذرات قد تتهيج إجبارياً إذا سقط عليها ضوء, أو تأثرت بطاقة كهربائية أو غيرها من أشكال الطاقة, كما قد يهيجها العلماء لأغراض الدراسات والأبحاث التي تقود للاكتشافات والاختراعات. ومن الأمثلة المعروفة لك في هذا المجال ظاهرة الفسفرة التي تنتج عن عنصر الفوسفور عندما يتعرض لضوء عادي.

- تفسير الطيف الذري, عندما تتعرض ذرات العنصر وهو في الحالة الغازية إلى طاقة تؤدي إلى تهيجها, فإن الكتروناتها الخفيفة والسريعة تتأثر بهذه الطاقة وتنتقل إلى مستويات ذات طاقة أعلىأنظر الشكل أدناه . إن وضع الذرة المتهيجة هو وضع غير مستقر, وهو وضع محكوم عليه بعدم الاستمرار, لذلك تحاول الذرية أن تعود لوضعها الطبيعي أي أن الإلكترون( أو الألكترونات ) تعود إلى مستوياتها الأقل طاقة وبذلك تفقد مقادير مختلفة من الطاقة تظهر على شكل موجات ضوئية. إن المناطق المعتمة في الطيف الخطي للعنصر تمثل أطوال موجات لم يصدرها العنصر.

رد: مقال إثرائي عن " الطيف الذري " وبعض تطبيقاته

الله يرحم والديك
وييسر أمورك مثل مايسرت علينا

رد: مقال إثرائي عن " الطيف الذري " وبعض تطبيقاته

الله يعطيك العافيه

ماننحرم منك يارب

رد: مقال إثرائي عن " الطيف الذري " وبعض تطبيقاته

الله يعطيك العافية

رد: مقال إثرائي عن " الطيف الذري " وبعض تطبيقاته

شكرااااااااااااااااااااااااااااااااااااااا للجميع

رد: مقال إثرائي عن " الطيف الذري " وبعض تطبيقاته

يعطيك العافية.

رد: مقال إثرائي عن " الطيف الذري " وبعض تطبيقاته

اقتباس:

وتنتقل إلى مستويات ذات طاقة أعلىأنظر الشكل أدناه

؟؟

اقتباس:

وبذلك تفقد مقادير مختلفة من الطاقة تظهر على شكل موجات ضوئية

يمكن أن تُحول إلى تيار كهربائي

اقتباس:

ويجب أن نذكر أن الذرات قد تتهيج إجبارياً إذا سقط عليها ضوء

هتين الكلمات لا مكان لهما في هذه الجملة، إذا أردنا أن تكون لها محل من الإعراب فيزيائيا

لأنه يجب توفر طاقة لازمة وكافية لحدوث التهيج

يمكن صياغة الجملة بطريقة أخرى

---------------------------

بارك الله فيك

رد: مقال إثرائي عن " الطيف الذري " وبعض تطبيقاته

يعطيك العافيه وبارك الله فيك وجزاك الله خيـــــــــــراً ،،،