OS ESPECTROS DE ABSORÇÃO E DE EMISSÃO

ESPECTROS DE ABSORÇÃO E DE EMISSÃO

Disciplina: Física

Novo Hamburgo

23 de novembro de 2020

1. Fundamentação teórica

1. O que é espectro?

O espectro é a intensidade da luz em diferentes comprimentos de onda, sendo obtido quando a luz se refrata ao atravessar um prisma ou uma rede de difração ou até mesmo gotas de chuva, como o belíssimo arco íris.

        Vale ressaltar que grande parte da informação acerca das propriedades físicas das estrelas são obtidas, diretamente ou indiretamente, de seus espectros

1. Histórico

Newton (1643 - 1727) demonstrou que a luz branca se decompõe em luz de diferentes cores, formando um espectro como o arco íris, ao passar por um prisma.

Joseph Von Fraunhofer (1787 – 1826) observou que o espectro do sol apresentava um número alto de linhas escuras sobre ele, após um tempo depois essas linhas foram denominadas “linhas de Fraunhofer”. Ele classificou 324 dessas linhas, sendo as linhas mais fortes identificadas com letras maiúsculas de A à K, as mais fracas com letras minúsculas e outras com combinações de letras e números.  

Robert Wilhelm Bunsen (1811 - 1899), que inventou o bico de Bunsen, e seu associado, Gustav Robert Kirchhoff (1824 – 1887), observaram os espectros de vários elementos na chama e analisaram que o espectro formado era constituído de séries de linhas brilhantes que mudavam de elemento para elemento, ou seja, não era contínuo.

Após alguns outros experimentos, Kirchhoff, formulou as três leis empíricas da espectrometria, definindo os três tipos básicos de espectros.

Leis de Kirchhoff:

1. Um corpo opaco quente, sólido, líquido ou gasoso, emite um espectro contínuo.

1. Um gás transparente produz um espectro de linhas brilhantes (de emissão). O número e a posição dessas linhas dependem dos elementos químicos presentes no gás.

1. Se um espectro contínuo passar por um gás à temperatura mais baixa, o gás frio causa a presença de linhas escuras (absorção). O número e a posição dessas linhas dependem dos elementos químicos presentes no gás.

Figura 1: os três tipos de espectros segundo as leis de Kirchhoff

[pic 1]

Fonte: Aula 7- espectroscopia, UFRGS.

Neste trabalho, não será abordado o espectro contínuo, apenas o de absorção e o de emissão.

1. Espectro de absorção

Segundo Mendes (2009):

 Quando uma solução de um dado composto é submetida a leituras de absorbância ao longo de uma faixa de comprimentos de onda eletromagnética, passamos a ter informações referentes à capacidade do composto em absorver luz. A representação gráfica dos valores de comprimento de onda ([pic 2]) versus absorbância é denominada espectro de absorção.

O fenômeno óptico de absorção de luz se dá quando a radiação eletromagnética visível incide sobre algum material (denominado opaco) que é capaz de absorver as luzes visíveis e possui a capacidade de reter alguma parcela de energia que é carregada através dos feixes. Quando a luz é absorvida por esses, ela passa a ser convertida em energia e a forma em que o processo ocorre depende da sua frequência e a natureza dos átomos do corpo que é iluminado. Ou seja, os elétrons passam a oscilar e emitir calor, isso se a luz que incide sobre o corpo possui uma frequência de oscilação próxima da frequência na qual os elétrons dos átomos desse material vibram. E então, “depois de absorvida, a luz faz com que os elétrons fiquem mais agitados até que, quando relaxam, eles emitem novas ondas eletromagnéticas de menor frequência, produzindo, assim, um fraco aquecimento do meio” (HELERBROCK, 2016).

Em relação a absorção de luz e as cores dos objetos, se algum objeto tem a capacidade de absorver todas as frequências de luz visível, então esse parecerá preto, sendo então explicado o fato de que matérias pintadas dessa cor ou escuros tendem a esquentar mais, tendo seus elétrons mais excitados e produzem ainda agitação térmica do que um objeto refletor. Esses, os objetos iluminados e brancos, não possuem esse potencial de reter as frequências de luz que incidem sobre eles e, por isso, esses são refletidos da mesma maneira.

Com isso, espectro de absorção tem como conceito o conjunto de frequências absorvidas pelos átomos, tendo como principal exemplo o fenômeno do sol já que esse “[...] 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.” (FOGAÇA, 2018). Já na área da química, o espectro de absorção é uma forma de caracterização que permite verificar qual a faixa de comprimento de onda em que um dado composto apresenta sua maior afinidade de absorção.