金属火炎放射

火炎試験は、サンプルを火炎に適用し、特性発光スペクトルを使用してさまざまな要素を特定する分析手法です。この手法を使用して金属種を特定する場合、金属火炎放射試験と呼ばれます。熱炎を通して一部の金属に十分なエネルギーが加えられると、それらは特徴的な波長または色の光を放出します。この現象は、花火大会を見ているとよくわかります。

金属が異なれば、発色も異なります。したがって、放出された光の色を使用して、存在する金属を判断できます。しかし、この手法についてさらに詳しく説明する前に、一歩下がって考えてみましょう。原子は電子に対して複数のエネルギー準位を持っており、元素ごとに異なります。

電子が可能な限り低いエネルギーレベルにあるとき、それはその基底状態にあると言われます。原子がエネルギーを吸収すると、原子は励起され、原子内の電子は基底状態からより高いエネルギーレベルに移動します。電子が低次の状態または基底状態に戻ると、得られた過剰なエネルギーは放出された光の形で放出されます。

放出された光の波長は、電子が励起されたエネルギーレベルと、電子がリラックスして戻るレベルによって異なります。この放出波長、または光の色は、存在する原子に固有であり、金属火炎放射試験で金属サンプルを識別するために使用されます。

金属火炎放射試験では、熱炎に金属試料を塗布し、放出された光の色を観察します。たとえば、バリウムは炎の中で黄緑色を発し、銅は青緑色を、カリウムはピンクがかった紫色を放出します。

さて、サンプルは実際には金属、金属イオン、金属酸化物、金属水酸化物、および金属塩で構成されています。また、原子と分子はエネルギーを吸収および放出する方法が異なるため、放出された光には実際にはさまざまな波長と強度が含まれており、発光スペクトルを形成します。

分光光度計は、放出される光の波長範囲を測定するために使用されます。

このラボでは、金属火炎放射試験を使用してさまざまな金属を特定し、分光光度計を使用して放出された光と吸収された光を分析します。