Einführung in Atomare Spektren

Atomare Spektren sind ein wichtiges Instrument in der Chemie und Physik, um die Eigenschaften von Atomen und Molekülen zu untersuchen. Dabei handelt es sich um das Licht, das von Atomen oder Molekülen emittiert oder absorbiert wird. Atomare Spektren sind ein wichtiger Teil der Spektroskopie, die quantitativ die elektromagnetische Strahlung analysiert, die von Materialien abgestrahlt oder absorbiert wird.

Was sind Atomare Spektren?

Atomare Spektren sind charakteristische Muster von Linien oder Bändern im Spektrum des Lichts, das von Atomen oder Molekülen emittiert oder absorbiert wird. Diese Muster sind einzigartig für jedes Element oder jede Verbindung und können zur Identifizierung von unbekannten Materialien verwendet werden. Die Linien im Spektrum werden durch die unterschiedlichen Energieniveaus der Elektronen in den Atom- oder Molekülhüllen verursacht.

Wie funktionieren Atomare Spektren?

Die Spektrallinien im Atom-Spektrum entstehen durch Elektronen, die von einem höheren Energieniveau auf ein niedrigeres Energieniveau zurückfallen. Diese Sprünge werden durch die Energie der elektromagnetischen Strahlung ausgelöst, die auf das Atom trifft, und die Energie der Strahlung entspricht der Differenz zwischen den Energieniveaus. Das Absorptionsspektrum entsteht durch Elektronen, die von niedrigeren Energieniveaus auf höhere Energieniveaus springen.

Beispiel: Das Wasserstoffatom-Spektrum

Das Wasserstoffatom-Spektrum ist eines der bekanntesten Atomare Spektren. Es besteht aus einer Reihe von Linien, die durch Elektronen verursacht werden, die von höheren zu niedrigeren Energieniveaus springen. Die Linien im Spektrum des Wasserstoffatoms sind charakteristisch für das Element und können zur Identifizierung von Wasserstoff verwendet werden. Die Linien werden als Balmer-Serie bezeichnet, und sie entsprechen Elektronensprüngen vom n=3-, n=4-, n=5- und n=6-Energieniveau zum n=2-Energieniveau. Diese Spektrallinien sind aufgrund ihrer charakteristischen Wellenlängen und Intensitäten von großem Interesse in der Astrophysik und wurden verwendet, um die chemische Zusammensetzung von Sternen und Galaxien zu bestimmen.