Espectro de emissão e Espectro de Absorção
Introdução
O presente trabalho aborda um tema bastante importante, tema este que dz respeito à Espectro de Absorção e Emissão onde veremos que o Espectroscópio (que deve ser calibrado antes da tomada de dados, com uma referência, como por exemplo, Hélio ou Mercúrio) possui em uma fina fenda por onde a luz chega e passa por um rede de difração, que desvia os diferentes comprimentos de onda e incide sobre um filme preto, onde podem ser vistas as diferentes raias do plasma analisado através de uma ocular. Tratando-se da Calibração veremos que é usada uma lâmpada de referência, com Hélio ou Mercúrio, que têm seus comprimentos de onda tabelados na literatura. Os dados são tomados e a partir deles, pode ser construída uma tabela com os comprimentos de onda observados e os de referência. A partir da tabela, é construído um gráfico de valor observado x valor de referência e a melhor reta passando pelos pontos será a reta para corrigir os valores observados.
Espectro de absorção
Espectro de absorção é o espectro constituído por um conjunto de riscas ou bandas negras, que se obtém num espectroscópio quando se faz passar a luz proveniente de uma fonte luminosa - a qual fornece um espectro contínuo - através de um gás.
As riscas ou bandas negras formam-se em posições que coincidem com aquelas em que se formariam as riscas coradas do espectro de emissão da mesma substância e são características de cada substância; ver também Espectro de Fraunhofer.
Diagrama de Fraunhofer
Quando o meio absorvente é um sólido ou um líquido, o espectro da luz transmitida mostra regiões ou bandas negras largas, que não podem ser resolvidas em riscas finas.
Também podem ser obtidos espectros de absorção característicos nos domínios do ultravioleta e dos raios X.
Espectro de emissão
Os Espectros de Emissão Atômicos se baseiam na quantização da energia, consequência imediata da resolução da Equação de Schrödinger. Os elétrons de um determinado átomo, que se encontram num determinado Nível Energético, são elevados a um nível mais alto de energia – Estado Excitado – e retornam ao estado anterior emitindo um fóton correspondente à diferença de Energia de maneira que:
- onde h é a Constante de Planck (6,626068 × 10−34 J.s), é a frequência da radiação, c é a velocidade da luz (299792458 m/s) e é o comprimento de onda da radiação.
Espectros de emissão e de absorção e Leis De Kirchhoff
O espectro de emissão é aquele conseguido quando se faz passar uma luz branca, como a do Sol, ou da chama de outro elemento, por um prisma e se obtém um espectro descontínuo. Já o de absorção é quando o espectro contínuo passa através de outro gás e causa a presença de linhas escuras. Com base nisso:
Quando submetemos elementos diferentes à ação de uma chama, notamos que cada um emite uma coloração diferente. Por exemplo, se queimarmos um sal de estrôncio, um de sódio e um de cobre, veremos, respectivamente, as cores vermelho, amarelo intenso e verde, conforme a figura a seguir:
Se a luz dessas chamas incidir sobre um prisma, será obtido um espectro descontínuo, ou seja, serão observadas apenas algumas linhas luminosas coloridas intercaladas por regiões sem luz. Para cada elemento, teremos um espectro diferente.
Esses tipos de espectros são chamados de espectro de emissão, pois foram emitidos por determinado elemento e servem para identificá-lo.
É possível conseguir espectros assim por meio de um feixe de luz produzido em um tubo de descarga eléctrica a elevadas temperaturas e baixas pressões, que contenha gases de determinados elementos como o hidrogénio, ou como os gases nobres abaixo:
Ao passar essa radiação eletromagnética (luz) produzida, por um prisma, obtêm-se os espectros de emissão de cada um desses elementos.
Antigamente, achava-se que o espectro solar conseguido era totalmente contínuo, porém o cientista inglês William Hyde Wollaston descobriu que ao trabalhar com um feixe de luz muito estreito, com uma fenda de cerca de 0,01 mm, podia-se observar que o espectro solar continha sete linhas negras sobre ele. Mais tarde, o jovem Joseph Fraunhofer (1787-1826), usando prismas e grades de difração, constatou que o espectro solar na realidade contém milhares de linhas negras sobrepostas.
Algum tempo depois o físico Gustav Robert Kirchhoff percebeu que as manchas amarelas, conseguidas pelo espectro do sódio, ficavam exatamente no mesmo lugar que duas linhas negras do espectro do Sol. Ele e o químico Robert Wilhelm Bunsen realizaram vários experimentos e notaram que se passassem uma luz branca do bico de Bunsen, como a luz solar, pela luz amarela emitida pelo sódio e o prisma fosse atravessado para gerar o espectro; o resultado seria o espectro solar contínuo, com as cores do arco-íris, porém, com as linhas negras (chamadas de linhas D por Fraunhofer) na mesma posição das linhas amarelas do espectro do sódio.
O Sol emite luzes de todas as cores, do vermelho ao violeta, porém, ao passar pela atmosfera terrestre, os gases presentes absorvem a luz do Sol exatamente nas cores que emitem.
Esses tipos de espectros são denominados espectros de absorção.
Baseado nessas observações, Kirchhoff criou três Leis para a Espectroscopia, que são:
- Um corpo opaco quente, em qualquer dos três estados físicos, emite um espectro contínuo.
- Um gás transparente – como os dos gases nobres que vimos acima – produz um espectro de emissão, com o aparecimento de linhas brilhantes. O número e a posição dessas linhas serão determinados pelos elementos químicos presentes no gás.
- Se um espectro contínuo passar por um gás à temperatura mais baixa, o gás frio causa a presença de linhas escuras, ou seja, será formado um espectro de absorção. É o que ocorreu com o espectro da luz do Sol ao passar pelo gás do sódio. Nesse caso, o número e a posição das linhas no espectro de absorção também dependem dos elementos químicos presentes no gás.
Conclusão
Terminado trabalho pude concluir que para chegar a um espectro de emissão, são usados uma ampola com o gás do elemento químico do qual se quer ter o espectro com dois terminais metálicos nas suas extremidades que serão conectados por meio de dois fios a uma fonte de alta tensão de corrente alternada (um VARIAC), para excitar os elétrons (a matéria no interior da ampola permanece no estado plasma e emite luz), e um espectroscópio para separar a luz em diferentes raias e determinar seus comprimentos de onda.
Bibliografia
- Alvaenga, Beatriz; Máximo, António – Física, Volume Único – Editora Scipione – 1 ed. – 2000
- Eiberg, Robert; Resnick, Robert – Física Quântica, Átomos, Moléculas, Sólidos, Núcleos e Partículas – 12 ed. – editora camps
- www.semnegativa.blogspot.com
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