[ناصر اللحياني]

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).