FACULDADES SANTO AGOSTINHO ENGENHARIA AMBIENTAL QUÍMICA ANALÍTICA AMBIENTAL
ESPECTROMETRIA
Profª. Carolina Oliveira Santos
O Espectro Eletromagnético Estamos imersos num emaranhado de ondas eletromagnéticas, tais como raio x, ondas de rádio, radiação ultravioleta, micro-ondas e luz visível . A maior fonte de radiação eletromagnética é o Sol, sem ele, a vida na Terra seria impossível.
Imagem: NASA Goddard Laboratory for Atmospheres / public domain.
As ondas eletromagnéticas são criadas pela movimentação dos elétrons.
O que diferencia uma onda eletromagnética da outra é a sua frequência ou seu comprimento de onda.
São oscilações no campo magnético e elétrico simultaneamente, perpendiculares entre si.
Imagem: P.wormer / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported.
Comprimento de onda é a distância entre dois vales consecutivos ou entre duas cristas consecutivas (λ). Frequência é o número de vibrações dessa onda por segundo (Hz).
Quando os vários tipos de ondas eletromagnéticas são ordenadas levando-se em conta sua frequência, ou seu comprimento de onda, o arranjo obtido é chamado de espectro eletromagnético.
Imagem: D-Kuru / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Austria
A palavra espectro foi usada pela primeira vez por Isaac Newton, quando observou a passagem da luz branca por um prisma e viu a sua decomposição nas sete cores.
As ondas eletromagnéticas no vácuo têm a mesma velocidade; modificam sua frequência de acordo com a espécie e, consequentemente, com o comprimento de onda.
Imagem: Horst Frank / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported
Luz visível A luz visível é uma onda eletromagnética que, ao penetrar em nossos olhos, sensibiliza a retina e provoca a sensação visual. Essas ondas, como qualquer outra radiação eletromagnética, são originadas por cargas elétricas oscilantes.
Imagem: Horst Frank / Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported
Ultravioleta A radiação ultravioleta é uma radiação ionizante que tem comprimento de onda menor que o da luz violeta visível. O Sol emite grande quantidade de radiação ultravioleta, cuja maior parte é absorvida na atmosfera superior pela camada de ozônio que envolve a Terra. Imagem: Anakin101 / Public Domain.
A luz branca é uma mistura de ondas eletromagnéticas de todas as frequências no espectro visível.
Luz branca. 9
Entretanto, esse fenômeno da observação do espectro não é somente obtido com a luz solar. Podemos também fazer com que outras luzes atravessem um prisma. Assim, obteremos outros espectros. Porém, esses espectros serão descontínuos, com espaçamento entre as cores, que denominamos no espectro como raias ou bandas.
Luz branca.
Luz emitida pelo hidrogênio. 10
Um gás emite luz quando uma corrente elétrica passa através dele...
...porque os elétrons que compõem seus átomos primeiro absorvem energia da eletricidade...
...e posteriormente a liberam sob a forma de luz.
Mas a radiação emitida é limitada para um certo comprimento de onda...
Ou seja, a energia de um elétron é quantizada!
...então um elétron em um átomo pode ter somente certas quantidades específicas de energia.
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Niels Bohr
Quando um gás é aquecido (ou atravessado por eletricidade) emite luz, porém essa luz passando por um prisma não produz um espectro contínuo...
sódio
... mas um conjunto de “linhas espectrais”, em que cada uma é produzida por luz de um comprimento de onda particular. 12
Essas linhas funcionam como uma verdadeira “impressão digital” do elemento.
Hidrogênio.
Hélio.
Neônio.
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Oxigênio.
ESPECTROS
ESPECTROS
ESPECTROS
ESPECTROS
EXERCÍCIOS 1. Analise o seguinte texto: “Todos os tipos de átomos, quando excitados, poderão emitir ondas eletromagnéticas correspondentes aos espectros visíveis, ultravioleta etc. Essas emissões podem ser analisadas pela Espectroscopia. Cada emissão proveniente de um átomo pode ser decomposta e fotografada, produzindo-se um conjunto de raias ou bandas. Cada tipo de átomo apresenta um conjunto de raias ou bandas. Cada tipo de átomo apresenta um conjunto característico de raias, ou seja, um espectro característico.” O texto anterior explica: a) por que o sódio emite uma luz amarela característica quando ativado; b) por que 1 mol de gás nas CNPT ocupa um volume de 22,4L; c) por que 1 mol de H2O apresenta 6 . 1023 moléculas; d) como determinar a massa de um átomo.
EXERCÍCIOS 1. Analise o seguinte texto: “Todos os tipos de átomos, quando excitados, poderão emitir ondas eletromagnéticas correspondentes aos espectros visíveis, ultravioleta etc. Essas emissões podem ser analisadas pela Espectroscopia. Cada emissão proveniente de um átomo pode ser decomposta e fotografada, produzindo-se um conjunto de raias ou bandas. Cada tipo de átomo apresenta um conjunto de raias ou bandas. Cada tipo de átomo apresenta um conjunto característico de raias, ou seja, um espectro característico.” O texto anterior explica: a) por que o sódio emite uma luz amarela característica quando ativado; b) por que 1 mol de gás nas CNPT ocupa um volume de 22,4l; c) por que 1 mol de H2O apresenta 6 . 1023 moléculas; d) como determinar a massa de um átomo.
EXERCÍCIOS
2. Algumas correções feitas por Böhr ao átomo de Rutherford referem-se: a) ao eletromagnetismo b) à quantização de energia c) à teoria da relatividade d) ao núcleo do átomo e) n.d.a.
3. Quais os tipos de radiações constituintes do espectro eletromagnético?
EXERCÍCIOS 2. Algumas correções feitas por Böhr ao átomo de Rutherford referem-se: a) ao eletromagnetismo b) à quantização de energia c) à teoria da relatividade d) ao núcleo do átomo e) n.d.a.
3. Quais os tipos de radiações constituintes do espectro eletromagnético? O espectro electromagnético é constituído pelas radiações de radiofrequências, microondas, infravermelho, visível, ultravioleta, raios X e radiação gama.
EXERCÍCIOS 4 Os espectros podem ser de absorção ou de emissão. Considera os seguintes espectros:
4.1)Classifique os espectros A e B. 4.2) O carbono e o tungstênio são alguns dos materiais usados no filamento de lâmpadas incandescentes. Os espectros A e B poderão corresponder à radiação emitida por filamentos de lâmpadas incandescentes?
EXERCÍCIOS 4 Os espectros podem ser de absorção ou de emissão. Considera os seguintes espectros:
4.1)Classifique os espectros A e B. A – espectro de emissão; B – espectro de absorção 4.2) O carbono e o tungstênio são alguns dos materiais usados no filamento de lâmpadas incandescentes. Os espectros A e B poderão corresponder à radiação emitida por filamentos de lâmpadas incandescentes? Não
Espectrometria A espectrometria é um conjunto de recursos que nos permite identificar a estrutura das partículas que constituem as substâncias. Atualmente existem tecnologias tão avançadas que se torna possível descrever com precisão a estrutura exata de uma molécula.
Espectrometria Os equipamentos modernos permitem detectar os tipos de elementos presentes no composto, a quantidade de cada um deles, a posição tridimensional de cada átomo e muito mais. Esses aparelhos funcionam basicamente a partir de feixes de onda eletromagnética incidentes sobre uma amostra do composto, que então, absorve energia em determinados comprimentos de onda. Os valores da energia e dos comprimentos de onda absorvidos são detectados no aparelho e transformados em um gráfico no computador. É então pela análise desse gráfico que se determina a estrutura da molécula.
Absorção Molecular
Espectrofotometria
Lei da Absorção
Lei de Beer
Lei de Beer
