Что такое спектроскопия?

Спектроскопия — это наука о взаимодействии электромагнитного излучения с веществами. В процессе этого взаимодействия мы получаем информацию как о самом свете, так и о веществе. Самый простой случай — это то, что известно с давних пор, когда знаменитый химик Бунзен кинул обычную поваренную соль в пламя, в результате чего соль вспыхнула яркими звездочками. Если это свечение разложить на спектры с помощью какого-то прибора, например призмы или дифракционной решетки, то можно увидеть появившиеся линии. Эти линии получили название спектральные линии, изучая их можно узнать, как устроено то вещество, над которым ведется наблюдение, — в данном случае оказалось возможным изучать натрий, который входит в состав поваренной соли. В этом и состоит смысл спектрального анализа.

Анализируя свечение вещества (газа, жидкости, твердого тела) можно узнать как оно устроено, из каких атомов и молекул состоит, как эти атомы и молекулы взаимодействуют друг с другом. Выяснилось, что спектры различных веществ могут быть разными. Самый простой случай — это спектры атомов и ионов (например, атомарного водорода). В таких случаях регистрируются спектры, которые сравнительно просты для анализа и представляют собой набор узких спектральных линий. Благодаря такому спектральному анализу можно проанализировать, как устроен атом, какие в нем есть уровни энергии.

Но атомный спектральный анализ работает исключительно в том случае, если мы имеем дело с простыми веществами, однако человеку всегда хотелось узнать структуру более сложных веществ. А еще больше хотелось понять, как же устроена органика, поскольку и сам человек состоит из органических молекул, и природа вокруг нас состоит из органических молекул. Это, как правило, очень сложные молекулы, которые могут состоять из десятков или даже сотен различных атомов углерода, водорода, кислорода, азота, металлов и так далее. Однако к ним нельзя применить атомный спектральный анализ. Почему? Потому что чем сложнее объект, тем сложнее его спектр. Скажем, спектр атома водорода, который состоит только из ядра и электрона, хорошо расшифровывается, потому что это довольно простой объект. И это правило применимо ко всем простым веществам, — скажем, к железу или урану.

Комментарии
Комментарии