1800 년대와 1900 년대 초에 과학자들은 빛에 대해 매우 정교한 측정을 할 수있는 도구를 가지고있었습니다. 예를 들어 프리즘을 통해 빛을 넣거나 격자에서 반사하여 들어오는 빛을 모든 색상으로 분할 할 수 있습니다. 그들은 모든 다른 색상의 광원 강도 사진으로 끝날 것입니다. 이러한 색상의 확산을 스펙트럼이라고하며, 이러한 스펙트럼을 조사한 과학자들은 그들이 본 색상의 확산에 약간 혼란 스러웠습니다. 1900 년대의 처음 수십 년 동안 이해가 크게 도약했습니다. 과학자들은 이제 분광법을 사용하여 원소와 화합물을 식별하는 방법을 이해합니다.
양자 역학 및 스펙트럼
빛은 에너지를 포함합니다. 원자에 여분의 에너지가있는 경우 광자라고하는 작은 빛 패킷을 보내 제거 할 수 있습니다. 또한 다른 방식으로 작동합니다. 광자가 추가 에너지를 사용할 수있는 원자 근처에 오면 광자가 원자에 흡수 될 수 있습니다. 과학자들이 처음에 스펙트럼을 정확하게 측정하기 시작했을 때 혼란스러운 점 중 하나는 많은 스펙트럼이 불 연속적이라는 것입니다. 즉, 나트륨이 태워 졌을 때 그 스펙트럼은 노란색 빛이 매끄럽게 퍼지는 것이 아니라 두 개의 뚜렷한 작은 노란색 띠였습니다. 그리고 다른 모든 원자는 같은 방식입니다. 마치 원자의 전자가 매우 좁은 범위의 에너지 만 흡수하고 방출 할 수있는 것과 같습니다.
에너지 수준
원자의 전자가 특정 에너지 수준 만 방출하고 흡수 할 수 있다는 발견은 양자 역학 분야의 핵심입니다. 이것은 전자가 원자핵 주위의 일종의 사다리 위에있는 것처럼 생각할 수 있습니다. 사다리에서 더 높을수록 더 많은 에너지를 가지지 만 사다리의 계단 사이에있을 수 없으며 한 계단 또는 다른 계단에 있어야합니다. 이러한 단계를 에너지 수준이라고합니다. 따라서 전자가 높은 에너지 레벨에있는 경우 낮은 레벨 중 하나로 떨어 뜨려 추가 에너지를 제거 할 수 있습니다.
에너지 수준은 어디에 있습니까?
원자는 중심의 핵이 양전하를 띠고 윙윙 거리는 전자가 음전하를 띠기 때문에 함께 머물러 있습니다. 반대 전하는 서로를 끌어 당기므로 전자는 핵에 가깝게 유지되는 경향이 있습니다. 그러나 당기는 힘은 얼마나 많은 양전하가 핵에 있는지에 따라 달라집니다. 전자가 주위를 윙윙 거리며, 가장 바깥 쪽의 전자가 양의 힘을 느끼는 것을 차단합니다. 핵. 따라서 원자의 에너지 수준은 핵에 양성자가 몇 개 있고 핵을 도는 전자의 수에 따라 달라집니다. 그러나 원자가 다른 수의 양성자와 전자를 가질 때 그것은 다른 원소가됩니다.
스펙트럼 및 요소
각 원소는 핵에 다른 수의 양성자를 가지고 있기 때문에 각 원소의 에너지 수준은 고유합니다. 과학자들은이 정보를 두 가지 주요 방법으로 사용할 수 있습니다. 첫째, 물질이 추가 에너지를 얻을 때 (예: 불꽃에 소금을 넣을 때) 물질의 요소는 종종 방출 스펙트럼이라고하는 빛을 방출하여 해당 에너지를 제거합니다. 둘째, 언제 가벼운 여행 예를 들어 가스를 통해 가스는 빛의 일부를 흡수 할 수 있습니다. 이것이 바로 흡수 스펙트럼입니다. 방출 스펙트럼에서 밝은 선은 요소의 에너지 수준 차이에 따라 표시되며 흡수 스펙트럼에서는 선이 어두워집니다. 선의 패턴을 살펴봄으로써 과학자들은 샘플에있는 원소의 에너지 수준을 파악할 수 있습니다. 모든 요소에는 고유 한 에너지 수준이 있기 때문에 스펙트럼은 샘플의 요소를 식별하는 데 도움이 될 수 있습니다.