Como é possível identificar o átomo a partir do seu espectro de emissão?

Licenciatura Plena em Química (Universidade de Cruz Alta, 2004)
Mestrado em Química Inorgânica (Universidade Federal de Santa Maria, 2007)

Ouça este artigo:

No ensaio conhecido como teste da chama, ocorrem interações atômicas através dos níveis e subníveis de energia quantizada de um átomo de um cátion metálico. Considerando-se o átomo de potássio, por exemplo, onde o elétron 4s1 é o mais externo, este elétron pode ser elevado para um subnível mais externo quando sob uma fonte intensa de energia (calor), chegando a 4p1, ocorrendo assim a sua excitação eletrônica. O elétron excitado, entretanto, apresenta tendência a retornar ao seu estado natural de 4s1, emitindo um quantum de energia (fóton) quando em seu retorno ao subnível de menor energia, que é uma quantidade de energia bem definida e única para cada cátion metálico, a qual pode servir para a sua identificação. No caso do cátion potássio, obtém-se uma coloração violeta da chama, sendo esta a coloração capaz de identificar este cátion, uma vez que é devido à diferença de energia entre os subníveis 4s e 4p para o átomo em questão.

A figura mostrada abaixo resume este processo. A absorção de energia promove os elétrons periféricos para um estado de mais alta energia (estado excitado), no momento em que cessa essa adição de energia, esses elétrons retornam à sua posição de origem, devolvendo a energia recebida sob a forma de luz (que nós percebemos como cor).

Como é possível identificar o átomo a partir do seu espectro de emissão?

Absorção e emissão de energia para o átomo.

Em 1913, Niels Bohr, após uma série de experimentações e ensaios matemáticos, elaborou três postulados muito importantes para a compreensão que temos hoje a respeito da estrutura atômica.

  1. Enquanto o elétron está numa determinada orbita, sua energia é constante.
  2. Se o elétron receber energia suficiente, ele saltará a uma orbita com energia superior.
  3. Ao retornar a sua orbita de origem, o elétron emite, na forma de ondas eletromagnéticas, a mesma quantidade de energia absorvida.

Com relação ao teste da chama, os postulados de Bohr prestam-se muito bem ao se buscar uma explicação às observações. A queima de um sal metálico implica na promoção de elétrons, cujo retorno é revelado pela emissão de luz. Assim, um elétron pode passar de um nível para outro de maior energia, desde que absorva energia externa (ultravioleta, luz visível, infravermelho etc.). Quando isso acontece, dizemos que o elétron foi excitado e que ocorreu uma transição eletrônica. Já a transição de retorno deste elétron ao nível inicial se faz acompanhar pela liberação da energia na forma de ondas eletromagnéticas, como, por exemplo, a luz visível, que é percebida por nossos sentidos como uma coloração.

Referências:
FELTRE, Ricardo, Química Orgânica, Ed. Moderna, 6ª Edição, São Paulo, 2004.

PERUZZO, Francisco; CANTO, Eduardo Leite, Química na abordagem do Cotidiano, Ed. Moderna, 3ª Edição, São Paulo, 2003.

ATKINS, Peter; JONES, Loreta; Princípios de Química: questionando a vida moderna e o meio ambiente, Porto Alegre: Bookman, 2001.

Ilustração: http://portaldoprofessor.mec.gov.br/storage/recursos/10951/TesteDeChama/Teste_de_Chama.html

Texto originalmente publicado em https://www.infoescola.com/quimica/explicacao-em-bohr-para-o-teste-da-chama/

Origem: Wikipédia, a enciclopédia livre.

Em Física, espectro do átomo de hidrogénio é o conjunto de comprimentos de onda presentes na luz que o átomo de hidrogénio é capaz de emitir quando pula de níveis de energia. O modelo mais simples de átomo de hidrogénio é representado pelo átomo de Bohr.[1][2]

Esse espectro de luz é composto de comprimentos de onda discretos, portanto seus valores são expressos pela Fórmula de Rydberg:[3]

Onde

Como é possível identificar o átomo a partir do seu espectro de emissão?
é o comprimento de onda da luz emitida no vácuo, é a constante de Rydberg para o hidrogénio, e são inteiros tais que ;

Deixando igual a 1 e fazendo percorrer de 2 até o infinito, as linhas de espectro conhecidas como série de Lyman convergem em 91nm. Da mesma maneira:

Como é possível identificar o átomo a partir do seu espectro de emissão?

Principais séries do espectro do átomo de hidrogénio

Nome Converge para
1 Série de Lyman 91nm
2 Série de Balmer 365nm
3 Série de Paschen 821nm
4 Série de Brackett 1459nm
5 Série de Pfund 2280nm
6 Série de Humphreys 3283nm

Interpretação[editar | editar código-fonte]

O hidrogénio é o primeiro elemento da tabela periódica, com o espectro de emissão mais simples de analisar. É formado de um próton e de um elétron. A energia do elétron no referencial baricêntrico pode tomar apenas alguns valores discretos, chamados níveis de energia (ver modelo de átomo de Bohr). Quando o elétron passa de um nível mais alto à um nível mais baixo, ele emite um fóton. Assim, a luz emitida pode tomar apenas alguns valores discretos. Isso é como chamamos o seu espectro.[1][4]

Ver também[editar | editar código-fonte]

  • Fórmula de Rydberg
  • constante de Rydberg
  • Átomo de Bohr

Referências

  1. a b OS ESPECTROS ATÔMICOS DE RAIAS
  2. Átomo de Hidrogênio por Niels Bohr
  3. Tipler, Paul A.; Llewellyn, Ralph A. (2006). Física Moderna 3 ed. Rio de Janeiro: LTC. 515 páginas. ISBN 9788521612742
  4. Quantização de energia e o modelo de Bohr

Como ocorre A identificação dos elementos no espectro?

Dessa forma, cada espectro serve como uma “digital” para a identificação dos elementos químicos; pois cada um tem um espectro diferente; nunca se repete. Hoje em dia é possível obter e visualizar os espectros dos elementos por meio de um aparelho denominado espectroscópio.

Como medir um espectro de emissão?

A luz branca, ao passar por um prisma, se dispersa em seus comprimentos de onda componentes. Essa decomposição da luz se chama espectro. O espectro nos dá grande dá informação sobre as propriedades físicas das estrelas, principalmente temperaturas e raios.

O que é um espectro atômico?

O conjunto de comprimentos de onda emitidos ou absorvidos por um átomo é chamado Espectro Atômico. Um exemplo do espectro atômico do ferro: O átomo mais simples possível é o hidrogênio, que tem bem menos linhas e essas são mais espaçadas.

Porque o espectro de um átomo é considerado A sua impressão digital?

O espectro de emissão e de absorção do átomo é como a impressão digital dele. Pois as diferenças de energia entre níveis são únicas para cada átomo. É com base nessa impressão digital que se estuda a composição química das estrelas.