[عادل الثبيتي]

الطيف هو نتيجة تشتّت شعاع له طاقة معينة إلى مكوناته من أطوال الموجات ..

فإذا كان الإشعاع صادراً عن ذرات مُثارة فإنه يُسمى بالطيف الذري ، ويُسمى الجهاز البصري المستخدم في الدراسة بالمطياف ...


ممــا يتكون جهــاز المطياف ؟

يتكون القسم الداخلي للمطياف " القلب " من منشور زجاجي ينكسر الضوء المار خلاله .. ويكوّن الضوء الخارج منه ألوان مختلفة " أطوال موجات مختلفة " ولكل لون من ألوان الضوء مسار انكسار بدرجات مختلفة داخل المنشور ويمكن ملاحظة ذلك بمجرد النظر أو بتسجيله على فيلم حساس .. وهناك جهاز آخر يستعمل للحصول على الطيف هو المطياف ذو السطح المتعرج وينتج عن هذا السطح المتعرج خدوش دقيقة قريبة ومنتظمة لخطوط متوازية على سطح لامع وينكسر عليها شعاع الضوء لينتج الطيف ...



ويُطلق على دراسة الأطياف وتحليلها لفظ " التحليل الطيفي " بغض النظر عن المطياف المستخدم في هذه الدراسة سواءً كانت باستخدام الموشور أو السطح المتعرج ...

وتستخدم هذه الأجهزة للحصول على الطيف في المناطق المختلفة سواءً كانت مرئية أم غير مرئية ( دون الحمراء – فوق البنفسجية ) وتستخدم الأفلام الفوتوغرافية وأجهزة إلكترونية أخرى لتسجيل الأطياف بهدف تحليلها وعمل دراسة تفصيلية عليها ..

وعقب تصميم وظهور المطياف في عام 1859 م أصبح من الممكن إجراء هذه الدراسة بحرص وعناية على الإشعاع الذي تطلقه ذرة مُثارة .. وألقت هذه الدراسة بالذات ضوءاً على نظام ترتيب الإلكترونات في الذرة ثم ربطها بالخواص الكيميائية والفيزيائية لتلك الذرة ...

و لقد أعتمد بور في دراسته لتركيب الذرة ووصوله إلى النموذج الذي وضعه لذرة الهيدروجين على دراسة الأطياف الذرية التي يمكن تقسيمها إلى ثلاثة أنواع :



أولاً : أطياف اللهب " Flam Spectra "

من المعروف أن بعض العناصر تكتسب عندما تسخن في لهب مصباح بنزن اللهب لوناً خاصاً مميزاً ، ينشأ هذا اللون نتيجة لتأثير ذرات هذا العنصر بالطاقة الموجودة في لهب المصباح ، لذلك كان طيف اللهب من الأطياف الذرية ، فالصوديوم يكسب اللهب لوناً أصفر ، والبوتاسيوم يكسب اللهب لوناً بنفسجياً ...

وقد استعملت هذه الطريقة للكشف عن بعض العناصر في المواد ، وتتخلص هذه الطريقة للكشف عن بعض العناصر في بعض المواد ، وتتلخص هذه الطريقة بأن يعرض جزء صغير من المادة أو محلولها على طرف سلك من البلاتين للهب مصباح بنزن فيكتسب اللهب اللون المميز للعنصر إذا كان موجوداً في المادة ...

والجدول التالي يبين الألوان المميزة لبعض العناصر :



قد لا تستطيع العين المجردة تميّيز هذه الألوان بدقة في بعض الأحيان إذ يصعب التمييز بين لهب الليثيوم والاسترانشيوم ، لذا يستعان في التغلب على ذلك بجهاز المطياف


~¤¦¦§¦¦¤~ ثانياً : أطياف الإصدار " الانبعاث " ( Emission Spectra ) ~¤¦¦§¦¦¤~


طيف الانبعاث ( Emission Spectra )

تعطي العناصر عندما تمتص كمية كافية من الطاقة طيفاً يُسمى طيف الانبعاث فلو سُخن عنصر ما باللهب ، أو بواسطة قوس كهربائي فإن الطاقة التي يمتصها هذا العنصر تؤدي إلى تهيج ذراته بمعنى أن هذه الطاقة التي سلطت على ذرات العناصر أدت إلى اختلاف مواضع الإلكترونات في تلك الذرات ، أو بعبارة أخرى فإن ذرات العنصر تحتوي في الظروف العادية على أقل كمية من الطاقة فهي مستقرة ، لذلك تُسمى هذه الحالة بحالة الاستقرار ، أو الحالة الأساسية Ground Stateأما إذا تعرضت لكمية من الطاقة فإن الإلكترونات وخصوصاً الموجودة منها بعيداً عن النواة تمتص كمية من هذه الطاقة مما يجعله يُقذف إلى مستوى طاقة أعلى من المستوى الذي كان عليه ، وفي هذه الحالة يُقال أن الذرات في حالة تهيج Excitation State وعندما تعود الذرات من حالة التهيج إلى حالة الاستقرار ثانية بعد زوال المؤثر الخارجي " الطاقة " فإنها تطلق الطاقة التي امتصتها على هيئة إشعاع يكون في بعض الأحيان في مجال الضوء المرئي وفي البعض الآخر يكون على هيئة إشعاع غير مرئي ، وأياً كانت الحالة فإن الإشعاع المنطلق هذا يُسمى طيف الانبعاث ، وإذا مر هذا الطيف خلال موشور مطياف فإنه يتحلل إلى مكوناته من موجات .....

وهناك نوعان من طيف الإصدار " الانبعاث " هما :
الطيف المستمر والغير مستمر " الطيف المتقطع "

1-الطيف المستمر



يتكون الطيف المستمر من حزمة غير متقطعة من ألوان وأطوال جميع الموجات المرئية وذلك مثل الطيف الذي تعطيه غالب المواد الصلبة عند درجات حرارة عالية " أبيض ساخن " .. فلا يمكن تحديد عدم غياب لون فراغات داكنة عند تحليل الضوء بالمطياف .. ويمكن استخدام العناصر و المركبات ذات درجات الانصهار العالية كمصادر ملائمة للطيف المستمر ... فيستخدم التنجستن في المصابيح الكهربائية للاضاءة ليلاً ..

2 – الطيف المتقطع

يتكون طيف الإصدار غير المستمر لمادة من نمط لخطوط مضيئة على أرضية داكنة ويُسمى بخط الطيف المرئي الطيوف الخطية ...

وقد أدى هذا إلى اكتشاف بعض العناصر ، من ذلك مثلاً أنه تم اكتشاف العناصر التالية ما بين سنة 1860م وسنة 1879 م :
الريبديوم والسيزيوم والثاليوم والإنديوم والجاليوم والأسكنديوم ، وذلك لأن بعض المواد الخام أعطت عندما فحصت بواسطة

المطياف خطوط لا تشبه خطوطاً العناصر المعروفة في ذلك الوقت .. كما أن طيف الانبعاث أدى إلى اكتشاف غاز الهيليوم في الشمس عام 1868 م ، ولم يعرف وجوده في الأرض إلا في عام 1895 م




~¤¦¦§¦¦¤~ ثالثاً : أطياف الامتصاص " Absorption Spectra " ~¤¦¦§¦¦¤~


طيف الامتصاص ( Absorption Spectra )

تعطي معظم المواد الصلبة إذا سخنت إلى درجة حرارة عالية جداً لهبة بيضاء ساخنة ، وينطلق منها إشعاع طول موجته مساوي لطول موجة الضوء المرئي ، يؤلف هذا الإشعاع عادة طيفاً مستمراً فلا يشكل مناطق مظلمة ..



للحصول على الطيف المستمر تستعمل العناصر أو المركبات ذات درجات الانصهار العالية ومن أهم هذه العناصر عنصر التنجستن ، المستعمل في مصابيح الإضاءة الكهربائية ، حيث يسخن بالكهرباء لدرجات حرارة عالية فيتوهج ويعطي الضوء الأبيض المعروف ذو الطيف المستمر ، والموجات الكهرومغناطيسية .. إذ نفذ خلال مادة ما فإن بعض موجات هذا الطيف تمتص ، وتعتبر هذه الموجات الممتصة مميزة للمادة التي امتصتها ، وبعبارة أخرى ، فإن كل مادة تمتص موجات ذات أطوال معينة خاصة بها ...

أما الشكل الناتج للطيف بعد نفوذه فلا يبقى مستمراً إذ يتألف من خطوط لذلك يسمى بطيف الامتصاص ...

ويمتص الجو الغازي المحيط بالشمس قسماً من الطيف المستمر لها ، وقد لاحظ فرونهوفر خطوطاً سوداء في طيف الشمس المستمر بسبب الغازات الموجودة في جو الشمس وسُميت بخطوط فرونهوفر .. ومن هذه الخطوط أمكن معرفة الغازات التي تمتص هذا الضوء ...

ولقد أدت دراسة أطياف الانبعاث للغازات إلى تطوير طرق اختبار المواد المجهولة سواءً كانت سائلة أو غازية أو صلبة ملونة أو عديمة اللون إذ أنها تمتص موجات ذات أطوال معينة من الضوء الأبيض ..

فتمتص المواد الشفافة الملونة أطوال موجية معينة من الضوء المرئي وفي بعض الأحيان يحدث الامتصاص في منطقة فوق البنفسجي أو دون الحمراء ...

والمواد التي لا تمتص الضوء الأبيض يمكن أن تمتص موجات ذات اطوال مميزة من الأشعة الحمراء أو الفوق بنفسجية وهي طريقة أخرى لمعرفة وجود العنصر أو المركب في المادة ...

ويمكن للأجهزة الإلكترونية الحديثة أن تسجل طيف الامتصاص ذاتياً كما يمكن من دراسة هذا الطيف معرفة المواد سواءً كانت عناصر أو مركبات وطريقة ارتباط العناصر ببعضها داخل المركبات .