O que é um espectro de emissão?

Um espectro de emissão é a radiação eletromagnética (EMR), como a luz visível, uma substância emite. Todo elemento transmite uma impressão digital única de luz, portanto, a análise das frequências dessa luz ajuda a identificar o produto químico que a gerou. Este procedimento é chamado de espectroscopia de emissão e é uma ferramenta científica muito útil. É usado na astronomia para estudar os elementos presentes nas estrelas e na análise química.

A radiação eletromagnética pode ser descrita em termos de seu comprimento de onda - a distância entre as cristas das ondas - ou sua frequência - o número de cristas que passam em uma determinada quantidade de tempo. Quanto maior a energia da radiação, menor o seu comprimento de onda e maior será sua frequência. A luz azul, por exemplo, tem uma energia mais alta e, portanto, uma frequência mais alta e um comprimento de onda mais curto que a luz vermelha.

tipos de espectros

Existem dois tipos de espectro de emissão. O tipo contínuo contém muitas frequênciasFomentar -se sem lacunas, enquanto o tipo de linha contém apenas algumas frequências distintas. Os objetos quentes produzem um espectro contínuo, enquanto os gases podem absorver a energia e emitê -lo em certos comprimentos de onda específicos, formando um espectro de linha de emissão. Cada elemento químico tem sua própria sequência única de linhas.

Como um espectro contínuo é produzido

substâncias relativamente densas, quando elas ficam quentes o suficiente, emitem luz em todos os comprimentos de onda. Os átomos estão relativamente próximos e, à medida que ganham energia, eles se movem mais e esbarram um contra o outro, resultando em uma ampla gama de energias. O espectro, portanto, consiste em EMR em uma ampla gama de frequências. As quantidades de radiação em diferentes frequências variam com a temperatura. Uma unha de ferro aquecida em uma chama passará de vermelho para amarelo para branco à medida que sua temperatura aumenta e emite quantidades crescentes de radiação em Shorcomprimentos de onda.

Um arco -íris é um exemplo do espectro contínuo produzido pelo Sol. As gotículas de água atuam como prismas, dividindo a luz do sol em seus vários comprimentos de onda.

O espectro contínuo é determinado inteiramente pela temperatura de um objeto e não por sua composição. De fato, as cores podem ser descritas em termos de temperatura. Na astronomia, a cor de uma estrela revela sua temperatura, com as estrelas azuis sendo muito mais quentes que as vermelhas.

Como os elementos produzem espectros de linha de emissão

Um espectro de linha é produzido por gás ou plasma, onde os átomos estão longe o suficiente para não influenciarem um ao outro diretamente. Os elétrons em um átomo podem existir em diferentes níveis de energia. Quando todos os elétrons em um átomo estão no seu menor nível de energia, diz -se que o átomo está em seu estado fundamental . Como absorve energia, um elétron pode saltar para um nível de energia mais alto. Mais cedo ou mais tarde, no entanto, o elétron retornará ao seu nível mais baixo, e o átomo ao seu soloestado, emitindo energia como radiação eletromagnética.

A energia do EMR corresponde à diferença de energia entre os estados superiores e inferiores do elétron. Quando um elétron cai de um estado de alta para baixa energia, o tamanho do salto determina a frequência da radiação emitida. Luz azul, por exemplo, indica uma queda maior de energia do que a luz vermelha.

Cada elemento tem seu próprio arranjo de elétrons e possíveis níveis de energia. Quando um elétron absorve a radiação de uma frequência específica, posteriormente emite radiação na mesma frequência: o comprimento de onda da radiação absorvida determina o salto inicial no nível de energia e, portanto, o eventual salto de volta ao estado fundamental. Segue -se disso que os átomos de qualquer elemento só podem emitir radiação em certos comprimentos de onda específicos, formando um padrão exclusivo para esse elemento.

Observando espectros

Um instrumento conhecido como espectroscópio ou espectrômetro é usado para observar os espectros de emissão. EUT usa uma grade prisma ou difração para dividir a luz e, às vezes, outras formas de EMR, em suas diferentes frequências. Isso pode dar um espectro contínuo ou de linha, dependendo da fonte da luz.

Um espectro de emissão de linha aparece como uma série de linhas coloridas contra um fundo escuro. Ao observar as posições das linhas, um espectroscopista pode descobrir quais elementos estão presentes na fonte da luz. O espectro de emissão de hidrogênio, o elemento mais simples, consiste em uma série de linhas nas faixas vermelhas, azuis e violeta de luz visível. Outros elementos geralmente têm espectros mais complexos.

Testes de chama

Alguns elementos emitem luz principalmente de apenas uma cor. Nesses casos, é possível identificar o elemento em uma amostra realizando um teste de chama . Isso envolve aquecer a amostra em uma chama, fazendo com que ela vaporize e emite radiação em suas frequências características e dê uma cor claramente visível à chama. O elemento sódio, por exemplo, GIves uma cor amarela forte. Muitos elementos podem ser facilmente identificados dessa maneira.

Espectros moleculares

Moléculas inteiras também podem produzir espectros de emissão, que resultam de alterações na maneira como vibram ou giram. Estes envolvem energias mais baixas e tendem a produzir emissões na parte infravermelha do espectro. Os astrônomos identificaram uma variedade de moléculas interessantes no espaço através da espectroscopia infravermelha, e a técnica é frequentemente usada em química orgânica.

Espectros de absorção

É importante distinguir entre espectros de emissão e absorção. Em um espectro de absorção, alguns comprimentos de onda de luz são absorvidos quando passam por um gás, formando um padrão de linhas escuras contra um fundo contínuo. Os elementos absorvem os mesmos comprimentos de onda que emitem, para que isso possa ser usado para identificá -los. Por exemplo, a luz do sol que passa pela atmosfera de Vênus produz um espectro de absorção que permite aos cientistas determinar a composição de tA atmosfera do planeta.