Relatório Experimento Espectroscopia Eletrônica

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE

CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA

INSTITUTO DE QUÍMICA

 LICENCIATURA EM QUÍMICA EAD

EXPERIMENTO I – ESPECTROSCOPIA ELETRÔNICA

DIÊGO RODRIGUES FERREIRA - 2021000647

JANICE LIMA DE ALENCAR - 20170158820

CAICÓ - RN

MAIO/2022

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DIÊGO RODRIGUES FERREIRA - 2021000647

JANICE LIMA DE ALENCAR - 20170158820

Relatório de prática experimental apresentado a disciplina de Química Inorgânica Experimental, da Universidade Federal do Rio Grande do Norte, como requisito parcial para a obtenção da nota avaliativa.

Professor: Francisco Ordelei Nascimento da Silva

 

CAICÓ - RN

MAIO/2022

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1. INTRODUÇÃO

O espectro refere-se a decomposição que a luz branca sofre ao passar por um prisma se dispersando em seus comprimentos de onda componentes, pois  a  luz  se difrata ao atravessar um prisma ou rede de difração, ou mesmo gotas de chuva, como no caso do arco-íris. Isaac Newton introduziu a palavra "espectro" para descrever esse fenômeno. Seu instrumento empregava uma pequena abertura para definir um feixe de luz, uma lente para alinhá-lo, um prisma de vidro para dispersá-lo e uma tela para exibir o espectro resultante. Este primeiro espectroscópio estava quase na forma moderna. A análise da luz de Newton foi o início da ciência da espectroscopia (MÜLLER; SARAIVA; KEPLER, 2013).

Os estudos de W Herschel (1800) demonstraram que a radiação do sol se estendia no infravermelho, já  JW Ritter (1801) fez observações semelhantes no ultravioleta. Essas investigações foram precursoras das medidas radiométricas e fotográficas da luz, respectivamente.

O alemão Joseph Von Fraunhofer observou que o espectro do Sol apresentava um grande número de linhas escuras sobre ele. (linhas de Fraunhofer). Fraunhofer classificou 324 dessas linhas, designando letras maiúsculas de A a K para as linhas mais fortes (na ordem de maior para menor comprimento de onda), e as mais fracas com letras minúsculas. Algumas foram identificadas como combinações de letras e números.

Em 1856, o químico alemão Robert Wilhelm Bunsen (1811 -1899) inventou o bico de gás (bico de Bunsen), que tinha chama incolor, de maneira que, quando um elemento químico era colocado sobre a chama, as cores emitidas eram as da substância, e não da chama. Bunsen e seu colaborador, o físico Gustav Robert Kirchhoff (1824 – 1887), observaram os espectros de diversos elementos colocados na chama e observaram que o espectro formado, não era contínuo, e sim constituído de séries de linhas brilhantes que variavam de elemento para elemento.

Os estudos conduzidos por Kirchhoff e R. Bunsen, entretanto, explicaram o fenômeno das linhas de Fraunhofer no espectro do sol. Ao analisar a atmosfera do sol, Kirchhoff concluiu que o Sol era um gás ou sólido quente, envolto por um gás mais frio. Estas camadas mais frias é que produziam as linhas escuras do Sol. Comparando o espectro, ele descobriu linhas de Mg, Ca, Cr, Co, Zi, Ba e Ni no Sol. A partir de  suas experiências, Kirchhoff enuncia as três leis empíricas da espectroscopia, que definem os tipos básicos de espectros. Desta forma, a espectroscopia passou a ser utilizada como ferramenta para se descobrir a estrutura atômica e molecular de materiais.

No século XX, os cientistas ao aprenderem mais sobre a estrutura dos átomos e a natureza da luz puderam estabelecer as bases para a compreensão da formação do espectro representado na figura 01.

Figura 01: Espectro eletromagnético

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Fonte:  Disponível em https://conhecimentocientifico.com/espectroscopia/

Podemos dar destaque aos trabalhos de  Rutherford, Geiger e Marsden, bem como as contribuições de Louis de Broglie, Niels Bohr, Albert Eisntein, Max Karl Ernst Ludwig Planck e Erwin Schrödinger. As ideias de Planck e Einstein revolucionaram a ciência do início do século XX,  para Planck, a energia é transferida de maneira descontínua, logo a energia é quantizada,  energia E de um quantum é dada pelo produto de uma constante h, conhecida como constante de Planck, cujo valor é 6, 63 × 10−34J s, pela frequência da radiação, ν. assim, E = hν. Para Einstein, a luz é composta de partículas denominadas de fótons.  

Uma relação matemática para calcular o comprimento de onda das raias espectrais do hidrogênio foi proposta por Rydberg. Posteriormente, Bohr desenvolveu um modelo atômico que explicava as raias espectrais do átomo de hidrogênio conforme figura 02. Nesse modelo, o átomo emite luz quando o elétron passa de um estado de maior energia para um de menor energia. A diferença entre esses dois estados deve ser sempre igual a hv.

Figura 02: Modelo de Bohr para o átomo de hidrogênio

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Fonte: Oliveira, 2006

O modelo de Bohr serviu de base para o desenvolvimento da teoria quântica moderna por E. Schrödinger, W. Heisenberg e outros e para a subsequente elucidação dos detalhes da estrutura atômica e molecular. Sommerfeld estendeu o modelo para incluir órbitas elípticas e efeitos de relatividade e, assim, explicou a estrutura fina dupla dos níveis de energia do hidrogênio atômico. Muitas outras pesquisas foram realizadas e trouxeram novas descobertas para a espectroscopia que ocorreram em paralelo com o nascimento da teoria da estrutura atômica. Dentre elas, destaca-se o trabalho de Zeeman da divisão de linhas espectrais atômicas em um campo magnético aplicado (1896) e sua explicação subsequente por HA Lorentz com base na teoria clássica simples (1897), e a correspondente descoberta da divisão do campo elétrico do Balmer linhas de hidrogênio por W. Stark (1913).

Hoje em dia, a aplicação de todos esses estudos acerca da espectroscopia servem para a análise de objetos, tanto os terrestres quanto os estelares, pode-se dizer que seu  objetivo geral compreender exatamente a luz que interage com a matéria e, a partir disso, como essa informação será usada para a compreensão quantitativamente da amostra em análise.

1. OBJETIVOS

Observar a coloração da chama emitida por diferentes substâncias ao serem aquecidas, identificando-as, mediante o teste da chama.

1. PARTE EXPERIMENTAL

1. MATERIAIS E REAGENTES

- Alça de platina;

- Lamparina a álcool;