Relatorio de espectroscopia

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Espectro do Hidrogênio e do Sódio por refração e por reflexão

Enzo H. H. Moriyama (5898130)
Gerson de C. P. de A. Pessotto (5992862)
Raphael R. da S. Albino (5992813)

Nesse experimento estudamos os espectros de hidrogênio e do sódio, com diferentes aparatos experimentais, espectroscópios de refração e reflexão. Para isso, foi utilizado o espectro do mercúrio, para calibração das medidas.Assim calculamos as constantes de Rydberg para os dois elementos e os defeitos quânticos. Além disso, também foi possível calcular os potenciais de ionização e a linha D de Fraunhofer. Com esses valores, comparados com os valores teóricos tabelados foi possível concluir que o espectroscópio de reflexão é melhor para a obtenção dos valores das constantes de Rydberg e dos defeitos quânticos.


1.Introdução

1.1 Considerações gerais

Um elemento no estado gasoso pode emitir luz quando excitado, por exemplo, pela passagem de corrente elétrica. Essa luz quando observada através de um espectroscópio ou espectrógrafo mostra um espectro constituído por certos comprimentos de onda discretos e bem definidos (chamados linhas) e que são características do elemento emissor. Assim, aespectroscopia constitui um instrumento útil para identificar e analisar a composição de uma substância. A identificação de elementos químicos por meio de linhas de emissão ou de absorção em espectros na região do visível foi realizada pela primeira fez por Kirchhoff, em 1859, estabelecendo a espectroscopia atômica como técnica experimental.
No fim do século XIX descobriu-se que comprimentos de ondapresentes nos espectros dos elementos têm valores que podem ser relacionados, constituindo séries algébricas, as séries espectrais. Em 1885, Balmer, um professor secundário, encontrou uma fórmula empírica que relacionava os comprimentos de onda λ conhecidos do espectro do átomo de hidrogênio com números inteiros. A fórmula de Balmer é:

λ[pic] eq. 1.1
onde b=cte=3645,6Å, m = 3, 4, 5,... e n=2Balmer encontrou uma fórmula simples capaz de prever o comprimento de onda das nove primeiras linhas da série, que eram todas conhecidas na época com uma precisão superior a uma parte em mil. Esta descoberta iniciou uma busca de fórmulas empíricas similares que se aplicariam a séries de linhas que pudessem ser identificadas na distribuição que constituem os espectros de outros
elementos. Em 1890Rydberg generalizou esta fórmula e descobriu inúmeras características importantes das séries espectrais para determinar o número de onda do hidrogênio. Posteriormente a expressão de Rydberg foi reformulada para descrever também séries em regiões espectrais não visíveis como do ultravioleta e do infravermelho, dando origem à fórmula de Rydberg-Ritz:
ν'=[pic] eq.1.2
sendo,R ’ (10967757,6 ±1,2)m[pic], aconstante de Rydberg. (ver referência [1]).
Fórmulas desse tipo foram obtidas para muitas séries, a tabela 1.1 mostra as cinco séries de linhas no espectro do átomo de hidrogênio.
Os números de onda ν’, utilizados em espectroscopia são proporcionais às freqüências das radiações emitidas, que por sua vez proporcionais às energias das radiações:
E = [pic], eq.3
sendo E, a energia, h aconstante de Planck, ν, a freqüência e c, a velocidade da luz.

Os metais alcalinos (família 1 A) possuem uma estrutura constituída por um caroço central, que contém o núcleo e os elétrons que formam camadas fechadas, e um único elétron, externo. Essa estrutura muito se assemelha com a do átomo de hidrogênio, espera-se que os níveis energéticos também tenham alguma semelhança com os do átomo dehidrogênio. E, de fato, Rydberg também descobriu a existência de três séries no espectro dos metais alcalinos, às quais chamou de Sharp, principal e difusa. Descrevendo então os números de onda para o espectro da seguinte forma,
ν’=[pic] (m[pic]).
Onde n é o número da série a ser analisada, é uma constante conhecida por defeito quântico e Lim o limite da série. Verificou-se experimentalmente que o...
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