الاطياف الإلكترونية

مقدمة في الاطياف الإلكترونية – الامتصاص

• الطيف الإلكتروني للامتصاص هو عبارة عن مخطط للامتصاص (absorbance) مقابل الطول الموجي (wavelength)، حيث يتم الحصول عليه عن طريق قياس كمية الإشعاع التي تمتصها عينة ما كدالة في الطول الموجي λ للإشعاع الساقط، والذي يعكس درجات الحرية الإلكترونية للذرة أو الجزيء.

• يعتمد التحليل الطيفي الإلكتروني على الطبيعة الكمية لحالات الطاقة، حيث أنه بإعطاء الطاقة الكافية، يمكن أن تتم إثارة الإلكترون للانتقال من حالته الأرضية الأولية (ground state) إلى حالة مثارة أعلى (excited state)، حيث تمتلك طاقة أعلى وقد يبقى فيه الإلكترون لفترة وجيزة.

• حيث تتضمن التحولات الإلكترونية هذه إثارة إلكترون من حالة كمية إلى أخرى، كما وأنه بدون حافز أو مساعدة فإنه لن يتم انتقال الإلكترون من مستوى الطاقة الأقل إلى مستوى الطاقة الأعلى، حيث أنه وفقط عن طريق امتصاص الطاقة يمكن أن تتم إثارة الإلكترون للانتقال، وبعد أن يكون الإلكترون في حالة الإثارة سوف يرتاح مرة أخرى ويعود  إلى حالته الأصلية التي بها يكون أكثر استقرارًا من ناحية الطاقة، وفي هذه العملية تتم عملية إطلاق الطاقة على شكل فوتونات.

• وبالنسبة للتحليل الطيفي للامتصاص (emission spectroscopy)، فإنه يعمل على قياس كمية فقدان الطاقة الكهرومغناطيسية بعد أن تضيء العينة التي نقوم بعمل دراسة عليها.

• على سبيل المثال، فإنه عندما يتم توجيه أو تسليط مصدر من الضوء يحتوي على نطاق واسع من الأطوال الموجية إلى بخار من الذرات أو الأيونات أو الجزيئات، فإن الجسيمات ستقوم بامتصاص تلك الأطوال الموجية التي يمكن أن تنتقل من حالة كمية إلى أخرى.

• نتيجة لما سبق، فإن الأطوال الموجية التي قد تم امتصاصها ستكون مفقودة من الطيف الأصلي بعد مرورها من خلال العينة التي نقوم بدراستها.

•  ولأن معظم الذرات الكيميائية والكثير من الجزيئات المختلفة تمتلك مستويات طاقة مميزة ومحددة، وتتأثر بأطوال موجية معينة، فإن عملية قياس وتحديد خطوط الامتصاص المفقودة يتيح لنا القيام بتحديد الأنواع التي تم امتصاصها.

• الامتصاص ضمن نطاق مستمر من الأطوال الموجية يمكن حدوثه أيضًا، حيث أن هذه الحالة تكون شائعة عندما يكون هنالك كثافة عالية لخطوط الامتصاص، حيث أن هذه الخطوط قد تم العمل على توسيعها؛ وذلك بسبب الاضطرابات القوية التي تحدث بسبب الذرات المحيطة، مثل حدوث الاصطدامات المتكررة في غاز ذو ضغط عالي أو ربما أيضا بسبب تأثيرات الذرات المحيطة والقريبة سواء في المادة الصلبة أو المادة السائلة.