اتم

[Admin]

طيف اتمی
طيف نور گسيل شده از بخار هر عنصر را طيف اتمي آن عنصر مي‌نامند. پس مي‌توان گفت كه طيف اتمي عنصرهاي مختلف با هم تفاوت دارد.

ديدكلي

همانطور كه مي‌دانيم نيوتون براي نخستين بار با گذراندن نور خورشيد از منشور ، طيف نور سفيد را تشكيل داد. نيوتون نشان داد كه نور سفيد آميزه‌اي از رنگهاي مختلف است و گسترده طول موجي اين رنگها از 0.4 ميكرومتر (بنفش) تا 0.7 ميكرومتر (قرمز) است. طيف نور سفيد يك طيف پيوسته است. به همين ترتيب مي‌توان طيف هر نوري را توسط پاشندگي در منشور شناسايي كرد. اما علت اينكه در طيف اتمي خطوط مختلفي ديده مي‌شود، چيست؟

خطوط طيفي
طيف اتمي مستقيما به ترازهاي انرژي اتم نسبت داده مي‌شود. هر خط طيفي متناظر يك گذار خاص بين دو تراز انرژي يك اتم است. پس آنچه در طيف نمايي داراي اهميت است، تعيين ترازهاي انرژي يك اتم به كمك اندازه گيري طول موجهاي طيف خطي گسيل شده از اتمها است. پايين ترين تراز انرژي ، حالت پايه و همه ترازهاي بالاتر حالتهاي برانگيخته ناميده مي‌شوند. موقعي كه يك اتم از حالت بر انگيخته بالاتر به يك حالت برانگيخته پايين تر گذاري را انجام مي‌دهد. يك فوتون متناظر به يك خط طيفي گسيل مي‌شود.

طيف نشري
اگر جسمي بتواند نور توليد كند و نور توليد شده را از منشوري عبور دهيم، طيفي بدست مي‌آيد كه طيف نشري ناميده مي‌شود. اگر رنگهاي طيف حاصل بهم متصل باشند، طيف نشري اتصالي و اگر فاصله‌اي بين آنها باشد، طيف نشري انفصالي يا خطي مي‌نامند. به عنوان مثال لامپ حاوي بخار بسيار رقيق را در نظر بگيريد. اين لامپ بصورت لوله باريك شيشه‌اي است كه درون آن يك گاز رقيق در فشار كم وجود دارد.

دو الكترود به نامهاي كاتد و آند در دو انتهاي لوله قرار دارند. اگر بين اين دو الكترود ، ولتاژ بالايي برقرار شود، اتمهاي گاز درون لامپ شروع به گسيل نور مي‌كنند. اگر اين بخار مربوط به بخار جيوه باشد، اين گسيل به رنگ نيلي - آبي است. اگر اين نور را از منشور بگذرانيم و طيف آن را تشكيل دهيم مي‌ينيم كه اين طيف پيوسته نيست. بلكه تنها از چند خط رنگي جدا از هم با طول موجهاي معين تشكيل شده است.

طيف جذبي

در سال 1814 ميلادي فرانهوفر فيزيكدان آلماني كشف كرد كه اگر به دقت به طيف خورشيد بنگريم، خطهاي تاريكي در طيف پيوسته آن مشاهده خواهيم كرد. اين مطلب نشان مي‌دهد كه بعضي از طول موجها در نوري كه از خورشيد به زمين مي‌رسد، وجود ندارد و به جاي آنها ، در طيف پيوسته نور خورشيد خطهاي تاريك (سياه) ديده مي‌شود. اكنون مي‌دانيم كه گازهاي عنصرهاي موجود در جو خورشيد ، بعضي از طول موجهاي گسيل شده از خورشيد را جذب مي‌كنند و نبود آنها در طيف پيوسته خورشيد به صورت خطهاي تاريك ظاهر مي‌شود. در اواسط سده نوزدهم معلوم شد كه اگر نور سفيد از داخل بخار عنصري عبور كند و سپس طيف آن تشكيل شود، در طيف حاصل خطوط تاريكي ظاهر مي‌شود. اين خطوط توسط اتمهاي بخار جذب شده‌اند.

طيف اتمي از ديدگاه فيزيك كلاسيك
درك ساز و كار جذب و گسيل نور بوسيله اتمها از ديدگاه فيزيك كلاسيك آسان است. زيرا بنابر نظريه‌هاي كلاسيكي يك اتم در صورتي نور گسيل مي‌كند كه به طريقي مانند برخورد با ساير اتمها يا توسط ميدان الكتريكي به الكترونهاي آن انرژي داده شود، در نتيجه الكترونها با به دست آوردن انرژي ارتعاش مي‌كنند و امواج الكترومغناطيس بوجود مي‌آورند، يعني نور گسيل مي‌كنند. اما اين كه چرا اتمهاي همه عنصرها موج الكترومغناطيسي با طول موجهاي يكسان نمي‌كنند و اين كه چرا هر عنصر طول موج خاص خود را دارد، ا ز ديدگاه فيزيك كلاسيك قابل توجيه نيست.

در مورد جذب نور هم ، از ديدگاه فيزيك كلاسيك ، مي‌توان گفت كه وقتي نور به يك اتم مي‌تابد، نوسان ميدان الكتريكي ناشي از نور فروري باعث مي‌شود كه الكترونهاي اتم شروع به ارتعاش كنند و نور فرودي را جذب كنند. ولي باز هم در اين ديدگاه هيچ توجيه قانع كننده‌اي براي اين كه چرا هر عنصر تنها طول موجهاي خاصي را كه مشخصه آن عنصر است جذب مي‌كند و بقيه طول موجها را جذب نمي‌كند؟ وجود ندارد.

رابطه ريدبرگ - بالمر

طيف اتمي هيدروژن ، اولين طيفي بود كه بطور كامل مورد تجزيه و تحليل قرار گرفت. آنگستروم تا سال 1885 ميلادي طول موجهاي چهار خط از طيف اتم هيدروژن را با دقت زياد اندازه گرفت. بالمر كه يك معلم سوئيسي بود، وي اين اندازه گيريها را مطالعه كرد و نشان داد كه طول موج خطهاي اين طيف را مي‌توان با دقت بسيار زياد بدست آورد. توفيق بالمر در خصوص يافتن رابطه‌اي براي خطهاي طيف اتم هيدروژن در ناحيه مرئي موجب شد، كه تلاشهاي بيشتري در جهت يافتن خطوط ديگر طيف اتم هيدروژن صورت گيرد. كار عمده در زمينه جستجو براي طيف كامل اتم هيدروژن توسط ريدبرگ در حدود سال 1850 ميلادي انجام شد.

نتيجه

1. هم در طيف گسيلي و هم در طيف جذبي هر عنصر ، طول موجهاي معيني وجود دارد كه از ويژگيهاي مشخصه آن عنصر است. يعني طيفهاي گسيلي و جذبي هيچ دو عنصري مثل هم نيست.

2. اتم هر عنصر دقيقا همان طول موجهايي از نور سفيد را جذب مي‌كند كه اگر دماي آن به اندازه كافي بالا رود و يا به هر صورت ديگر بر انگيخته شود، آنها را تابش مي‌كند.
منبع : دانشنامه رشد

[MR_Jentelman]

نوبیوم یا کلومبیوم یک عنصر شیمیایی در جدول تناوبی است که نماد آنی Nb و عدد اتمی آن 41 میباشد. نوبیوم یک فلز خاکستری و نرم بوده که هادی جریان الکتریسیته میباشد که در آلیاژها استفاده میشود. برجسته ترین آلیاژهای آن برای ساختن فلزات استیل مخصوص و لوله ها و اتصالات جوش خورده محکم استفاده میشود. نیوبیوم در معادن Clumbite کشف شد (که امروزه Niobite نامیده میشود. ) و به نام همین معدن نوبیوم نام گزفت.

خصوصیات قابل توجه

نوبیوم یک فلز خاکستری و هادی جریان الکتریسیته است که هنگامی که برای مدت زمانی در دمای اطاق در معرض هوا قرار بگیرد به رنگ آبی کمرنگ در می آید. خصوصیات شیمیایی نوبیوم کم و بیش همانند خصوصیات شیمیایی تانتالیوم میباشد که در جدول تناوبی در زیر نوبیوم قرار دارد.
حتی در دمای معمولی نیز نوبیوم باید در یک فضای محافظت شده قرار گیرد. این فلز در هوا در 200 درجه سانتیگراد اکسیده شده و حالتهای اکسیداسیون آن عبارتند از +2,+3و +5 .

تاریخچه :

نوبیوم (که در افسانه های یونان از کلمه نیوب که دختر تانتالاس بوده است گرفته شده است) در سال 1801 توسط شخصی به نام Charles Hatchett کشف شد. Hatchet دریافت که نوبیوم را در معدن کلومبیت که در در دهه 1750 توسط John Winthrop که یکی از فرماندهان Connecticut بود به انگلستان فرستاده شد کشف کرد. در آن زمان سردرگمی زیادی در خصوص تغییرات بسیار شبیه به هم در خصوص نیوبیوم و تانتالیوم وجود داشت که تا سال 1846 که Heinrich Rose و Charles Margnac این عنصر را مجددا کشف کردند حل نشده باقی ماند. در سال 1864 شخصی به نام Christian Blomstrand اولین کسی بود که فلز آن را آماده ساخت. وی این عمل را با کم کردن کلرید نوبیوم با حرارت دادن آن در هوای هیدروژنی انجام داد.
کلومبیوم نامی بود که Harchet به این عنصر داده بود اما انجمن International Union of Pure and Applied Chemistry به طور رسمی نام نوبیوم را در سالا 1950 بعد از حدودا صد سال مباحثه برای این عنصر برگزید. بسیاری از انجمنهای شیمی و سازمانهای دولی نام رسمی انجمن IUPAC را برای این عنصر بکار بردند در حالی که بسیاری از فلزشناسان و بیشتر تولیدکنندگان اقتصادی امریکایی هنوز این فلز را با نام اصلی Columbium می نامند.

پیدایش

نوبیوم هرگز به صورت یک عنصر آزاد وجود ندارد و معمولا در Niobite که نیوبیوم معمولا با تانتالیوم همراه است یافت میشود. مقدار قابل توجهی از نیوبیوم با کربنیت ها همراه است و به عنوان عضو اصلی Pyrochloreها وجود داد. برزیل و کانادا بزرگترین تولید کنندگان نیوبیوم هستند و ذخایر دیگر این عنصر در نیجریه جمهوری دمکراتیک کنگو و روسیه میباشد.
ایزوتوپها

نیوبیوم طبیعین تنها یک ایزوتوپ ترکیبی پایدار دارد. (Nb-93) . پایدارترین ایزوتوپ رادیو اکتیوی آن Nb-92 میباشد که عمر تجزیه آن 34.7 میلیون سال است. Nb -94 (half life: 20300 years) و Nb -91 (half life: 680 years) . همچنین یک ایزوتوپ حالت متا در 0.031 ولت الکترون وجود دارد که عمر تجزیه آن 16.3 سال میباشد. 23 ایزوتوپ رادیو اکتیوی دیگر نیز شناسایی شده اند که عمر تجزیه پذیری اکثر آنها کمتر از 2 ساعت میباشد. حالت تجزیه اولیه قبل از پایدار Nb-93 تسخیر الکترونی است و حالت اولیه بعد از حذف بتا با حذف نیوترون در حالت اولیه از دو حالت زوال و تجزیه Nb-104 و 109 و 110 اتفاق می افتد.

هشدارها

نوبیوم شامل ترکیباتی است که اکثر مردم با آنها تماسی ندارند ولی آنها بسیار سمی بوده و باید با احتیاط از آنها استفاده شود. غبار فلز نوبیوم برای پوست و چشم خطرناک بوده و قابل اشتعال است. نوبیوم هیچ نقش بیولوژیکی ندارد.
Yttrium :
ایتریوم یکی از عناصر شیمایی جدول تناوبی است که نماد آن y و عدد اتمی آن 39 میباشد. فلز انتقالی براق و سفید است. ایتریبیوم در کانی های عناصر کمیاب خاکی یافت میشود که دو نوع از ترکیبات آن در ساخت رنگ قرمز برای تلویزیون های رنگی مصرف میشود.
خصوصیات قابل توجه
ایتریوم فلزی براق پرجلوه و فروزنده و کمیاب است که نسبتا در هوا مقاوم بوده و از نظر شیمیایی شبیه به لانتانیدها میباشد. خرده های این فلز در دمای بالاتر از 400 درجه در هوا مشتعل میشود . اگر ایترویم به ذرات بسیار ریز تقسیم شود مقاومت خود را در مقابل هوا از دست میدهد. حالت متداول اکسیداسیون این+3میباشد.
کاربردها
اکسید ایتریوم از مهمترین ترکیبات ایتریوم است که بیشتر در ساخت اروپیمYvo4 و Y2O3 استفاده میشود که رنگ قرمز لامپ تصویر تلویزیون های رنگی را تولید میکند.

اکسید ایترویم همچنین در ساخت گارنت آهن-ایتریوم که صافی های مایکروویو بسیار موثری هستند .
آهن ایترویم الومینیوم و گادولینیوم خاصیت مغناطیسی جالبی دارند Yttrium-iron-garnet به عنوان فرستنده و پخش کننده انرژی شنوایی بسیار موثر است. Yttrium Aluminum Garnet دارای سختی 8.5 است و همچنین به خاطر شباهت به الماس به عنوان سنگ جواهر استفاده میشود.
مقدار کمی از این عنصر (0.2% تا 0.1) برای کم کردن اندازه دانه هایکروبیوم مولیبدنوم و زیرکنونیوم استفاده میشود و همچنین در افزایش مقاومت الومینیوم و منیزیم کاربرد دارد.
به عنوان کاتالیزور برای پولیمر کردن گارنت آلومینیوم -ایتریوم ،فلورید لیتیوم ایتریوم ،و ایتریوم و انادیت در ترکیب دو پنتها مانند نئودیمیوم یا اربیم در لیزرهای مادون قرمز استفاده می شوند .
این عنصر برای احیا کردن وانادیوم و دیگر غیر فلزان استفاده میشود.
ایتریوم به عنوان سازنده چدن گره دار شناخته شده که خاصیت رسانایی آن را افزایش میدهد. (گرافیت در ساخت چدن گره دار گره ها را به هم متراکن میکند تا از پوسته پوسته شدن آن جلوگیری کند.) از آن جا که اکسید ایتریوم نقطه ذوب بالاتر پایداری بیشتر و از استنباط کمتری نسبت به شیشه برخوردار است میتواند در ساخت شیشه و یا سرامیک استفاده شود.
تاریخچه :
Ytterby که توسط Johann Gadolin در سال 1794کشف شد و توسط Friedrich ohler در سال 1828 به عنوان عصاره ناخالص Yttria از عمل احیاء کلرید YCl3 با پتاسیم به دست آمد. Yttria (Y2O3) اکسید ایتریوم است و توسط JohanGadolin در سال 1794 در معدن Gadolinite در Yetterby کشف شد.
در سال 1843 Carl Mosander ثابت کرد که Yttria میتواند به اکسید سه عنصر متفاوت تقسیم شود. Yttria نامی بود که برای مهمترین عنصر استفاده مشد و نام بقیه عناصر Erbia و Terbia بود . معدن سنگی که در نزدیکی دهکده Ytterby واقع شده معادن غیر معمولی زیادی در بر دارد که سنگهای کمیاب زمین و دیگر عناصر در آن یافت میشود . عناصر Erbium, Terbium, Ytterbium و Yttrium همه از روی نام این معدن نامگذاری شده اند.
پیدایش
این عنصر در بیشتر معادن کمیاب زمین و سنگ معدن اورانیوم یافت میشود اما هرگز به صورت طبیعی به عنوان عنصر آزاد وجود ندارد. ایتریوم به صورت اقتصادی از خاک Monazite به مقدار 3% [|سریم|Ce]] ,PO,فسفر 4 و همچنین از Bastnasite به مقدار 0.2% Ce, La بازیافت میشود. این عنصر توسط عمل تقلیل فلوروئید ایتریوم توسط فلز کلسیم به دست می آید اما با روش های دیگر نیز تولید میشود . جدا کردن این فلز از دیگر عناصر کمیاب بسیار سخت است زیرا هنگام استخراج به صورت پودر طوسی تیره رنگ میباشد. نمونه های سخره های قمری از Apollo program حاوی مقادیر زیادی از این عنصر میباشند


منبع : آموزش و پرورش خراسان