В Химия. Учеб. пособие. Физико-химические методы анализа

-195-

ХИМИЧЕСКАЯ ИДЕНТИФИКАЦИЯ

Физико-химические методы анализа

энергии связано со скачкообразным переходом системы из одного стацио­нарного состояния в другое. При этом происходит либо поглощение, либо испускание кванта электромагнитного излучения. Условно энергетические состояния атомов и молекул обозначают в виде горизонтальных прямых – энергетических уровней (рис. 13.1).

Е ₂

E i

Е ₀

А м

а

м \t

Е₉

У 2

Yi Е,

У 2

Yi

Е ₀

б

^' ₂

и ₂ и

Рис. 13.1. Схема энергетических уровней и электронных переходов в атомах (а) и молекулах (б): Е – электронные уровни; υ – колебательные уровни;

γ – вращательные уровни

Частицы (атомы и молекулы), обладающие минимальным запасом внутренней энергии Е₀, называют невозбужденными, а состояние, в котором они находятся – нормальным или основным. Путем внешнего воздействия частицам можно сообщить дополнительную энергию, поглотив которую, они переходят в возбужденное состояние с большим запасом энергии Е₁, Е₂ … Процесс поглощения энергии частицами вещества обозначают стрелками вверх, а процесс испускания – вниз.

Частота испускаемого или поглощаемого излучения определяется раз­ностью энергии между орбиталями. Вещество состоит из множества атомов, способных переходить на разные энергетические уровни, испуская или по­глощая фотоны разных частот. Совокупность всех фотонов одной и той же частоты составляет спектральную линию. Совокупность всех спектральных линий называют абсорбционным (при поглощении) или эмиссионным (при испускании) спектром.

Внутренняя энергия атомов и молекул изменяеться скачкообразно (дискретно). Для атома каждого элемента, молекул каждого вещества суще­ствует свой прерывный ряд энергетических состояний, поэтому они могут испускать и поглощать энергию только строго определенными порциями и имеют свой характеристический спектр.

Энергетическое состояние атома определяется в основном энергией электронных уровней (рис. 13.1, а). Каждому возможному переходу электро­нов между уровнями энергий соответствует спектральная линия, характери­зующаяся определенной частотой и длиной волны. Поскольку разность энер­гий электронных уровней достаточно велика, атомный спектр состоит из от­дельных спектральных линий. Наиболее вероятны переходы с первого воз­бужденного уровня Е₁ на основной Е₀; соответствующие им спектральные