Г.С. Ландсберг - Элементарный учебник физики (том 3). Колебания и волны. Оптика. Атомная и ядерная физика (1120574), страница 78
Текст из файла (страница 78)
и послужило основанием для создания спектрального метода химического анализа. При его помощи можно открывать присутствие интересующего нас элемента даже в том случае, ') Кране приведенных выше трех сернГЬ в спектре водорода обнаружены еше три серии: серия Браиша (н=4), серия Пфунда (а= 5) и серна Хаыфри (л=б). 412 Свойства галлая (Оа), описакные Буабодраном Свойстга экаалюлтнал (Еа), предсказанные Менделеевым 1.
Лтомный вес — около 68. 2. М е т а л л с удельным весом 5,9; низкая точка плавления; не летучий, не окясляется на воздухе; будет разлагать пары воды при температуре красного каления; будет растноряться в кислотах и щелочах. 3. О к и с с л: формула ГааОа, удельный все 5,5; булет растворяться в кислотах, образуя соль типа ЕаХ э. Гидроокись булет растворяться в кислотах и щелочах, 4. С о л и: будут иметь тенденцию образовывать основные соли; сульфаты будут образовывать квасцы; сульфиды будут осаждаться под действием 1, Лтомный вес — 69,9*").
2. М е т а л л с удельным весом 5,94; точка плавления 30',15; не летуч при умеренной температуре, не изменяется на воздухе; действие на пары воды неизвестно; слабо растворим в кислотах и щелочах. 3. О к н с е л: ОааОэ, удельный вес неизвестен; растворим в кислотах, образует соли типа ОаХа. Гидроокись растворяряется в кислотах и щелочах. 4. С о л и: легко гндролизируются и дают основные соли; квасцы неизвестны; сульфид осаждается под действием К)ээ и (Мыл)э5 при специальных ') Мы сохранили терминологию оригинальных статей. В настоящее время вместо атомного веса следует говорить об относительной атомной массе А„а вместо уделычого веса — о плотности р.
(Примеч. ред.) *ч) По современным уточненным данным Аг=69,72, р=5,904 г'смз, 413 когда количество этого элемента очень мало. Примесь вещетва, масса которого составляет !О ' — !О ' г, может быть надежно установлена; в некоторых особо благоприятных случаях обнаруживаются и вещества, масса которых не превышает (О "г. Кирхгоср и Бунзен сделали при помощи своего метода несколько важных открытий. Исследуя спектр пара смеси соединений щелочных металлов (лития, натрия и калия), они обнаружили, что, кроме линий, принадлежащих известным металлам, имеется налицо ряд новых линий. Ими было высказано предположение, что в смеси присутствуют новые, еще не известные химикам элементы.
Действительно, путем соответствующей обработки удалось выделить два новых элемента, которые получили названия рубидийи цезий. Впоследствии при помощи спектрального анализа было открыто еще несколько неизвестных элементов (п(аллий, индий, галлий). Интересно отметить, что элемент, получивший название галлай, был предсказан л(. И.
Менделеевым под названием экаалюлщнай. Менделеев описал предполагаемые свойства элемента и указал, что его следует искать с помощью спектрального анализа. Ниже предсказания Менделеева сопоставлены с описанием, данным Ьуабодраном, открывшим и исследовавшим этот новый элемент *). условиях; безводный хлорид более летуч, чем хлорид цинка. Гь Галлий был открыт с помощью спектроскопа. *) Гелий — от греческого слива гелиос — солнце, 414 )Чзз или (ХН,)ев, Безводный хлорид будет более летуч, чем хлорнд цинка. 5.
Элемент будет, вероятно, открыт с помощью спектрального анализа. В 1895 г. в спектре Солнца были установлены новые ли. нии, которые были приписаны новому газу, получившему название гелий "). Некоторое время спустя на Земле был обнаружен в чистом виде газ, спектр которого оказался тождественным со спектром гипотетического гелия. Таким образом, догад ка о наличии в составе Солнца нового элемента была подтверждена. Пример с гелием не только очень поучителен, по оп одновременно показывает, какое значение спектральный анализ имеет для решения вопроса о составе небесных тел, недоступных прямому химическому исследованию.
В настоящее время благодаря спектральному анализу мы имеем доволыю полные сведения о составе Вселенной и установили, что она построена из тех же элементов, которые имеются и на Земле. Данные, полученные на космических кораблях и спутниках, подтверждают и дополняют наши сведения о составе Луны и планет.
По существованию в спектре определенных спектральных линий можно с несомненностью судить о присутствии какого-либо элемента в изучаемой смеси, т. е. делать качественный анализ. Наблюдение же над и н т е н с и в н о ст ь ю соответствующей спектральной линии позволяет судить и о к о л и ч е с т в е данного элемента в пробе. Эта задача гораздо более сложная потому, что хотя интенсивность спектральных линий возрастает вместе с концентрацией данного элемента, однако связь между интенсивностью и концентрацией не проста.
Существует много причин, могущих влиять на интенсивность линии при неизменной концентрации. Поэтому лишь сравнительно недавно удалось разработать методы исследования, которые позволяют определять при помощи спектрального анализа к о и ц е н тр а ц и ю интересующего нас элемента, т, е. производить и количественный анализ. Практическое значение этих методов очень велико, ибо они позволяют выполнять быстрые анализы состава сложных сплавов, играющих огромную роль в современнной технике. Многие сплавы (например, различные сорта стали) ' по внешнему виду не отличимы друг от друга, но наблюде, ние их спектров позволяет определить их состав. Так как изготовление той или иной ответственной части машины из неподходящего сорта стали ведет к брану и аварии, то ошибка в выборе материала крайне опасна.
Поэтому на заводах СССР сталь, прежде чем направлять ее в производство, подвергают быстрому спектральному анализу, занимающему около 1 мин. Метод экспрессного спектрального анализа металлов был разработан под руководством академика Г, С. Ландсберга (1890 †19) в конце 30-х годов. Аналогично при помощи спектрального анализа производится определение состава руд и минералов, что позволяет ускорить и упростить разведку ценных ископаемых н решить ряд других практических задач. 8 177. Спектры поглощения жидких и твердых тел.
Если свет от лампы накаливания проходит через цветное стекло или раствор краски, то цвет его изменяется. Исследование спектра такого япрофильтрованного» света показывает, что в нем отсутствуют или ослаблены некоторые спектральные участки, соответствующие тем длинам волн, которые п ог л о щ а ю т с я красящим веществом. Такой спектр называется спектром поглощения. Вид спектра поглощения зависит от поглощающего вещества. Для разных веществ области поглощения получаются на разных местах спектра и имеют различную ширину и интенсивность. Во многих случаях по виду спектра поглощения раствора можно определить, каким поглощающим веществом он вызван, т. е.
произвести анализ раствора, Однако в большинстве случаев спектры поглощения твердых и жидких тел или растворов имеют вид широких полос, захватывающих большую часть спектра и в значительной степени перекрываюц1нх друг друга, Поэтому отличие одного поглощающего вещества от другого по их спектрам поглощения нередко представляет затруднения.
Тем не менее практические методы анализа по спектрам поглощения играют все ббльшую и ббльшую роль. Успеху дела сильно помогает использование наряду с видимой областью спектра также ультрафиолетовой и инфракрасной областей. в 178. Спектры поглощения атомов. Линии Фраунгофера. Наиболее характерными спектрами поглощения являются спектры и а р о в м е т а л л о в, состоящих из отдельных атомов.
Пропустим свет лампы накаливания через сосуд с паром натрия. Мы обнаружим„что сплошной спектр лампы 415 будет прорезан двумя узкими черными линиями, распо ложенными как раз там, где располагаются две узкие линии испускания светящегося пара натрия (рис. 327). Это наблюдение было сделано Кирхгофом, установившим общий закон, согласно которому линии поглощения атомов точно соответствуют их линиям испускания. Таким образом, спектр поглощения атомов так же характерен для них, как и а) спектр испускания, и мо- жет быть использован Р 3 3 7 С р у ( ) Д л Я Ц е л е й к а ч ест ' в е н н о а .
о спектр поглощения (б) пара натрия (схематическое изображение). Рису- Закон Кирхгофа познок имеет Циетной Лубаикат (см волил истОЛКОВатЬ ОДНО форзац) важное наблюдение, при- надлежащее немецкому физику Иосифу Фраунгоферу (1787 — 1826). Фраунгофер, наблюдая в 1817 г. спектр Солнца при помощи сделанного им спектроскопа с дифракционной решеткой, обратил внимание на то, что сплошной спектр Солнца содержит значительное числочерныхлиний. Фраунгофер установил, что линии эти етеелемедал) красный и Г Г е Р с е Рис. 328.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
