Unterschied zwischen Absorptions- und Emissionsspektren

Hauptunterschied - Absorption vs. Emissionsspektren

Die Struktur eines Atoms umfasst einen zentralen Kern, den Kern und eine Elektronenwolke um den Kern herum. Nach der modernen Atomtheorie befinden sich diese Elektronen in spezifischen Energieniveaus, den sogenannten Schalen oder Orbitalen, in denen ihre Energien quantisiert werden. Die Schale, die dem Kern am nächsten ist, hat bekanntlich die niedrigste Energie. Wenn ein Atom von außen mit Energie versorgt wird, springen die Elektronen von einer Schale zur anderen. Diese Bewegungen können verwendet werden, um Absorptions- und Emissionsspektren zu erhalten. Sowohl Absorptions- als auch Emissionsspektren sind Linienspektren. Der Hauptunterschied zwischen Absorptions- und Emissionsspektren ist der Absorptionsspektren zeigen schwarze Lücken / Linien wohingegen Emissionsspektren zeigen verschiedene farbige Linien in den Spektren.  

Wichtige Bereiche

1. Was sind Absorptionsspektren
      - Definition, Eigenschaften
2. Was sind Emissionsspektren?
      - Definition, Eigenschaften
3. Was ist der Unterschied zwischen Absorptions- und Emissionsspektren?
     - Vergleich der wichtigsten Unterschiede

Schlüsselbegriffe: Atom, Absorptionsspektren, Emissionsspektren, Orbital, Photon, Shell

Was sind Absorptionsspektren

Ein Absorptionsspektrum kann als ein Spektrum definiert werden, das durch Übertragen elektromagnetischer Strahlung durch eine Substanz erhalten wird. Das charakteristische Merkmal eines Absorptionsspektrums besteht darin, dass es dunkle Linien im Spektrum zeigt.

Das Absorptionsspektrum ist das Ergebnis der Absorption von Photonen durch die in der Substanz vorhandenen Atome. Wenn eine Substanz einer elektromagnetischen Strahlungsquelle wie weißem Licht ausgesetzt wird, kann sie die Absorptionsspektren erhalten. Wenn die Energie des Photons gleich der Energie zwischen zwei Energieniveaus ist, wird die Energie des Photons von dem Elektron auf dem niedrigeren Energieniveau absorbiert. Diese Absorption bewirkt, dass die Energie dieses bestimmten Elektrons erhöht wird. Dann ist die Energie dieses Elektrons hoch. Somit springt es auf das höhere Energieniveau. Wenn jedoch die Energie des Photons nicht gleich der Energiedifferenz zwischen zwei Energieniveaus ist, wird das Photon nicht absorbiert.

Dann ergibt die Übertragung der Strahlung durch die Substanz farbige Bänder, die den nicht absorbierten Photonen entsprechen; dunkle Linien zeigen die Photonen an, die absorbiert wurden. Die Energie eines Photons ist gegeben als;

E = hc / λ

Wo ist die E - Energie des Photons (Jmol^-1C) Bestrahlungsgeschwindigkeit (ms^-1)

          h - Plankenkonstante (Js) λ - Wellenlänge (m)      

Daher ist die Energie umgekehrt proportional zur Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung. Da das kontinuierliche Spektrum der Lichtquelle als Wellenlängenbereich der elektromagnetischen Strahlung angegeben ist, können die fehlenden Wellenlängen gefunden werden. Daraus lassen sich auch die Energieniveaus und deren Standorte in einem Atom bestimmen. Dies zeigt an, dass ein Absorptionsspektrum für ein bestimmtes Atom spezifisch ist.

Abbildung 1: Absorptionsspektrum einiger Elemente

Was sind Emissionsspektren?

Das Emissionsspektrum kann als Spektrum der von einer Substanz emittierten elektromagnetischen Strahlung definiert werden. Ein Atom emittiert elektromagnetische Strahlung, wenn es aus einem angeregten Zustand in einen stabilen Zustand kommt. Erregte Atome haben eine höhere Energie. Um stabil zu werden, sollten Atome in einen niedrigeren Energiezustand gelangen. Ihre Energie wird als Photonen freigesetzt. Diese Sammlung von Photonen zusammen macht ein Spektrum als Emissionsspektrum bekannt.

Ein Emissionsspektrum zeigt farbige Linien oder Bänder im Spektrum, da die freigesetzten Photonen eine spezifische Wellenlänge haben, die dieser bestimmten Wellenlänge des kontinuierlichen Spektrums entspricht. Daher wird die Farbe dieser Wellenlänge im kontinuierlichen Spektrum durch das Emissionsspektrum gezeigt.

Das Emissionsspektrum ist einzigartig für einen Stoff. Dies liegt daran, dass das Emissionsspektrum genau das Inverse des Absorptionsspektrums ist.

Abbildung 2: Emissionsspektrum von Helium

Unterschied zwischen Absorptions- und Emissionsspektren

Definition

Absorptionsspektren: Ein Absorptionsspektrum kann als ein Spektrum definiert werden, das durch Übertragen elektromagnetischer Strahlung durch eine Substanz erhalten wird.

Emissionsspektren: Das Emissionsspektrum kann als Spektrum der von einer Substanz emittierten elektromagnetischen Strahlung definiert werden.

Energieverbrauch

Absorptionsspektren: Ein Absorptionsspektrum entsteht, wenn Atome Energie absorbieren.

Emissionsspektren: Ein Emissionsspektrum entsteht, wenn Atome Energie freisetzen.

Aussehen

Absorptionsspektren: Absorptionsspektren zeigen dunkle Linien oder Lücken.

Emissionsspektren: Emissionsspektren zeigen farbige Linien.

Energie des Atoms

Absorptionsspektren: Ein Atom erhält ein höheres Energieniveau, wenn ein Absorptionsspektrum von diesem Atom gegeben wird.

Emissionsspektren: Ein Emissionsspektrum ist gegeben, wenn ein angeregtes Atom ein niedrigeres Energieniveau erreicht.

Wellenlänge

Absorptionsspektren: Absorptionsspektren berücksichtigen Wellenlängen, die von einer Substanz absorbiert werden.

Emissionsspektren: Emissionsspektren berücksichtigen die von einer Substanz emittierten Wellenlängen.

Zusammenfassung

Linienspektren sind sehr nützlich bei der Bestimmung einer unbekannten Substanz, da diese Spektren für eine bestimmte Substanz einzigartig sind. Die wichtigsten Arten von Spektren sind kontinuierliche Spektren, Absorptionsspektren und Emissionsspektren. Der Hauptunterschied zwischen Absorptions- und Emissionsspektren besteht darin, dass Absorptionsspektren schwarze Lücken / Linien zeigen, wohingegen Emissionsspektren unterschiedliche farbige Linien zeigen.

Verweise:

1. "Absorptions- und Emissionsspektren". Abteilung für Astronomie und Astrophysik. N.p., n. D. Netz. Hier verfügbar. 19. Juni 2017. 
2. "Emissions- und Absorptionsspektren". Alles Mathematik und Wissenschaft. N.p., n. D. Netz. Hier verfügbar. 19. Juni 2017. 

Bildhöflichkeit:

1. "Absorptionsspektrum weniger Elemente" Von Almuazi - Eigene Arbeit (CC BY-SA 4.0) über Commons Wikimedia
2. "Sichtbares Spektrum von Helium" Von Jan Homann - Eigene Arbeit (CC BY-SA 3.0) über Commons Wikimedia