Espectros, Radiações e Energia

Adaptado de Corrêa, C. (2007), química, Porto

Editora

A natureza destas e de outras figuras multicolores era desconhecida e encarada como algo de fantasmagórico.

Por isso lhes chamaram ...

ESPECTROS!

Espectros. Espectros de emissão e de absorção.

O arco-íris foi o primeiro espectro observado. Resulta da decomposição da luz branca.

A luz branca é o resultado da mistura das várias cores do arco-íris

Fac-símile de Opticks de Newton– Book I, Part II, Plate IV (1704)

Newton estudou de modo sistemático a decomposição da luz solar.

ESPECTROS

Contínuos

Descontínuos ou de riscas

TIPOS DE ESPECTROS

Temos assim:

ESPECTROS

de emissão:

de absorção:

% Absorção 0

Espectro de absorção (riscas)

Substância que absorve certas radiações

Energia

Cada elemento tem o seu espectro de emissão e o seu espectro de absorção característicos que o identificam, quer esteja isolado, quer esteja combinado com outros elementos.

As riscas características são as suas “impressões digitais” (como um código de barras).

Comprimento de onda

Se um pouco de um dado elemento X for atravessado por luz branca, o elemento absorve as mesmas radiações

(mesma energia) que é capaz de emitir.

Emissão

Luz branca Absorção

X

X

λ1 λ2 λ3 X excitado

λ1 λ2 λ3

Espectro de emissão

Espectro de absorção

Espectro de emissão e de absorção do Sódio

Espectro solar obtido por Fraunhofer em 1814

Fraunhofer a observar espectros

Se o espectro solar for observado em espectroscópios mais potentes, encontra-se uma série de riscas negras (riscas de absorção).

São as riscas de Fraunhofer

As riscas negras resultam da absorção de radiação por elementos presentes na parte mais externa do Sol

o o

Absorção por elementos presentes no Sol

Riscas de absorção

• OS ELEMENTOS QUÍMICOS QUE EXISTEM NUMA DADA ESTRELA (por comparação do espectro da estrela com os espectros dos elementos).

• OS ELEMENTOS MAIS ABUNDANTES NA ESTRELA (maior nº de radiações absorvidas pelos átomos/iões (E) ⇒ risca negra mais larga ⇒ mais intensa ⇒ maior nº de átomos/iões).

• A TEMPERATURA DA SUPERFÍCIE DA ESTRELA (certas partículas só se forma a determinadas temperaturas).

AS RISCAS DE FRAUNHOFER DÁ-NOS INFORMAÇÕES SOBRE:

O fogo de artifício resulta da emissão de luz de várias cores por parte dos átomos excitados pelo calor libertado na

combustão dos foguetes.

Sais de potássio Violeta Sais de sódio Amarela Sais de lítio Vermelho-carmesim Sais de bário Verde-amarelado Sais de estrôncio Carmesim Sais de cálcio Vermelha-alaranjada Sais de magnésio Branco brilhante Sais de cobre(II) Verde

SAIS COR da CHAMA

As cores conferidas às chamas utilizam-se na análise elementar por via seca (ensaios de chama).

O espectro electromagnético. Comparação das radiações quanto à sua energia e efeito

térmico

Visível ? ?

Há. A luz visível é apenas uma pequena parte das radiações electromagnéticas.

Haverá radiações para cada um dos lados do visível?

Comprimento de onda

A luz visível é apenas uma pequena parte das radiações electromagnéticas.

As radiações ultravioletas (UV) são ....?..... energéticas que as visíveis; podem iniciar várias reacções químicas (por ex. Impressionar uma chapa fotográfica).

Todas as radiações transportam ......?......

mais

As radiações infravermelhas (IV) são menos energéticas que as ...............?................... ; manifestam-se sob a forma de calor.

visíveis e ultravioletas;

ENERGIA.

As radiações ultravioletas (UV) têm comprimentos de onda menores que as visíveis.

UV IV

A

B B > λ < λ

As radiações infravermelhas (IV) têm comprimentos de onda maiores que as visíveis.

A intensidade* das radiações depende da fonte e do comprimento de onda (cor).

*A intensidade de uma radiação é proporcional ao número de fotões emitidos por unidade de tempo

Como será possível saber que elementos existem no Sol e noutras estrelas mais longínquas?

Resposta: a partir da análise dos espectros de emissão e de absorção da luz proveniente dessas estrelas.

Se uma dada estrela emite luz com esta composição:

certamente que contém .......?........

Espectro de emissão do H

Espectro de emissão de um elemento X

λ

λ

λ

hidrogénio

Espectro e temperatura efectiva

Espectros característicos de três diferentes tipos de estrelas. Cada tipo espectral corresponde a um intervalo restrito de temperaturas da superfície (temperatura efectiva) das estrela

Quanto mais elevada for a temperatura de um corpo:

- Maior é o valor da energia da rad. Emitida - maior é a deslocação para o violeta;

- Mais elevado é o nº de fotões emitidos por unidade de área - maior a intensidade de radiação

Espectro de emissão de um corpo quente em função da temperatura:

Comparando os espectro de um dado elemento na Terra com o espectro desse elemento na luz proveniente das estrelas verifica-se que a posição de todas as riscas no espectro estrelar está um pouco desviada no sentido do vermelho, ou seja, no sentido das radiações de maior comprimento de onda.

Este efeito é uma consequência da estrela se estar a afastar, ou seja, da expansão do Universo.

Espectro do elemento na Terra:

Espectro do elemento na estrela:

λ

Red shift