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Baixe Relatório - Espectro de emissão atômica e outras Notas de estudo em PDF para Eletrônica, somente na Docsity!
Generated by Foxit PDF Creator O Foxit Software http://www foxitsoftware.com For evaluation only. We al TE C-SP Faculdade de Tecnologia de São Paulo Expe A» SS: Atômica” Gabriel Fabiano nº: 09107741 São Paulo, 28 de junho de 2010. Generated by Foxit PDF Creator O Foxit Software hitp:/Ayww.foxitsoftware.com For evaluation only. 1. Objetivo Observar o espectro de emissão e determinar as energias de transições dos orbitais atômicos. 2. Introdução Teórica O Modelo Atômico O modelo atômico proposto por Bohr explicava adequadamente como os espectros atômicos funcionavam, porém apresentava alguns. problemas. Ele não explicava o porquê dos elétrons ficarem confinados em determinados níveis de energia, ou por que os elétrons não emitiam luz o tempo todo. Deixava dúvidas também em relação a átomos que possuem mais de um elétron na camada externa e na não emissão de luz na mudança de direção nos orbitais. Esses problemas levaram a cientistas e físicos da época a buscarem uma solução para explicar o átomo corretamente. Em 1924, o físico Louis Broglie sugeriu um novo modelo para átomo, onde consistia que assim como a luz, os elétrons podiam agir como partículas e ondas. A hipótese de Broglie logo foi confirmada com experimentos usando feixes de elétrons, mostrando que eles podem ser difratados ou curvados com sua passagem através de uma fenda, da mesma forma que a luz. Logo, chega-se a conclusão que as ondas produzidas por um elétron confinado em sua orbita ao redor do núcleo definem uma onda estacionaria com comprimento de onda, energia e frequência específicas. O nível de energia, (proposto ainda por Bohr) é o que determina o valor dessa energia, comprimento de onda e frequência. Como dito acima, o elétron viajava como uma onda. Com isso surgiu a questão se seria possível localizar sua posição exata dentro dessa onda. Wemer Heisenberg explica isso com o principio da Incerteza. Principio da Incerteza Para ver um elétron em sua orbita, é necessário iluminá-lo com um comprimento de onda menor do que o comprimento de onda do elétron em si. Esse pequeno comprimento de onda luminosa gera uma energia alta. Com isso, o elétron irá absorver energia, fazendo que ele mude de posição. Heisenberg afirmou também que não devemos imaginar o elétron se movendo ao redor de orbitas bem definidas, como nos outros modelos. Em 1926, Erwin Schrodinger criou uma série de equações e funções de onda para elétrons. Segundo o físico, os elétrons confinados em suas orbitas definiram ondas estacionárias e poderiam ser descritas somente a probabilidade de onde o elétron se encontra. A distribuição das probabilidades Generated by Foxit PDF Creator O Foxit Software hitp:/Ayww.foxitsoftware.com For evaluation only. A interação dos fótons com átomos e elétrons nas orbitas se dá principalmente por absorção, emissão espontânea e emissão estimulada. Absorção Um fóton pode ser absorvido pelo átomo, fazendo que um elétron passe de uma orbita a outra maior. O fóton só pode ser absorvido se a sua energia é igual à energia do estado final menos a do estado inicial. Esse processo chama-se absorção e se diz que o átomo que sofreu esse processo fica num estado excitado. Emissão Espontânea Um elétron pode passar espontaneamente de uma orbita para outra, de energia menor e, com isso, um fóton é emitido numa direção qualquer. A energia do fóton é iguala energia do estado inicial menos a energia do estado final. Esse' processo é chamado também de decaimento espontâneo e é o processo pelo qual a maioria dos átomos como excesso de energia passam. Emissão estimulada De um modo geral, o intervalo de tempo durante o qual um elétron permanece numa órbita antes de decair por emissão de um fóton com energia na régião visível do espectro é da ordem de 10º ou 107 s. Diferentes materiais têm diferentes estruturas de órbitas e, portanto, irradiam fótons de diferentes comprimentos de onda. Como os átomos emitem luz 01 HowStuffWorks Figura 2 - Esquema de emissão de luz por átomo. Generated by Foxit PDF Creator O Foxit Software hitp:/Ayww.foxitsoftware.com For evaluation only. Um elétron pode ser estimulado a passar de uma órbita para outra, de energia menor, por um fóton de energia igual à energia do estado inicial menos a energia do estado final. Esse processo é chamado de emissão estimulada. O desenvolvimento da teoria quântica dos átomos e moléculas no século XX levou ao entendimento da emissão e absorção da luz pela matéria. A luz emitida ou absorvida pelos átomos é consequência de alterações da energia dos elétrons mais externos dos átomos. Como as energias são quantizadas, os fótons tem energia, comprimento de onda e frequência discreta. A frequência de luz emitida depende da diferença de energia entre os níveis ocupados pelo elétron. O espectro não é continuo devido à diferença de energia entre os níveis ocupados pelo elétron. As energias são quantizadas e, se o elétron absorver energia, poderá saltar para uma orbita mais externa. Caso contrário, se emitir energia, então poderá voltar para uma orbita menos energética. A energia absorvida ou liberada obedece a seguinte relação: Onde: - h corresponde a constante de Planck. h = 6,626068 x 10734 [J.s] - C corresponde a velocidade da luz c = 3.108 [m/s] - À corresponde ao comprimento de onda da radiação [m] A excitação da amostra é feita por passagem de corrente elétrica. Os espectros de emissão atômica são descontínuos (riscas) e cada elemento tem um padrão de riscas definido que depende da diferença energética entre os vários níveis eletrônicos. Através disso é possível identificar, pelo espectro, qual é o elemento f usado. 4 ad Nos espectros de emissão atômica, ao invés de excitarmos os átomos da amostra de forma que eles emitam radiação, uma lâmpada é colocada entre a amostra e o registrador. Dependendo do aparelho, o prisma ou Figura 1. Esquema do espectroscópio construído por Bunsen e Kirchhofff 1- chama, fonte de excitação; 2- colimador; 3- prisma: 4 telescópio e 5- plataforma Figura 3 - Espectroscópio Generated by Foxit PDF Creator O Foxit Software hitp:/Ayww.foxitsoftware.com For evaluation only. 3. Equipamentos -Lâmpada de Cádmio -Lâmpada de Sódio -Espectroscópio -Rede de difração 4. Procedimento Experimental Primeiramente verificamos o valor de di usada para as duas experiências. o e de difração Figura 5 - Rede de difração sendo posicionada a 45º em relação ao sistema. Após isso, ajustamos o espectroscópio, variando o ângulo da rede de difração em relação a luz, de modo a obter a imagem da fenda com a maior intensidade possível, através do ângulo de Brewster. Localizado o ponto máximo, anotamos o valor do ângulo para referência nas medidas. Generated by Foxit PDF Creator O Foxit Software hitp:/Ayww.foxitsoftware.com For evaluation only. Posicionamos a lente pela qual a 0º em relação à luz e colocamos a rede de difra ssa posição, de modo a visualizar a luz que pass avés - Ao achar o máximo, giramos o espectroscópio e anotam Figura 7 - Sistema pronto para efetuar a medida dos espectros. Generated by Foxit PDF Creator O Foxit Software hitp:/Ayww.foxitsoftware.com For evaluation only. 5. Conclusão Através da experiência observamos no espectroscópio as riscas coloridas que representam os comprimentos de onda difratados. Observamos nessas riscas as cores referentes ao comprimento de onda que o átomo emite. Percebemos diferenças nas cores emitidas pelas duas lâmpadas que usamos, já que na lâmpada de cádmio observamos mais cores no tom de azul, enquanto na lâmpada de sódio temos cores de menor comprimento de onda, entre vermelho e amarelo. Em compensação, nos cálculos os resultados não foram compatíveis com as cores obtidas. Os resultados de À calculados não representam o valor dos comprimentos de onda das cores observadas, apresentando: uma. grande disparidade. Esses valores não representam nem os comprimentos de onda vistos pelo olho humano. Com isso, «chegamos “à conclusão que essa experiência realmente só se aplica ao espectro do átomo de hidrogênio, como foi proposto por Bohr. 6. Referência Bibliográfica Halliday D., Resnick R. e Krane K. S. Fundamentos da Física 4 4a Edição. Cap. 30 Pág. 29, Cap. 37 Pág. 246-268 http:/Awww.ufsm.br/gef/Laser.htmgitemo3 http:/Awww.quimica.ufpr.br/eduquim/eneg2008/resumos/R0298-1 .pdf http://www .exames.org/index.php?option=com docman&task=doc download&g id=9928ltemid=45 Generated by Foxit PDF Creator O Foxit Software hitp:/Ayww.foxitsoftware.com For evaluation only. 7. Apêndice - Lâmpada de Cádmio A = 2.105. sen2,83º = 987,45 nm À = 2.105. sen2,91º = 1015 nm A =2.105.sen3º = 1046,72nm A = 2.105. sen3,83º = 1335,93 nm [6,626.10-34.3.108] 2,01.1071º = = =1,26eV ME = 987,45.10º 1,6.10-19 [6,626.10-34.3.108] 1,96.1071º E = = =1,22 1015.10-9 1,6.10-19 * [6,626.1073t.3.108] | 1,89.10719 104672109 1,610! 1 * [6,626.1073t.3.108] 1, 1335,93.10-º - Lâmpada de Sódio wo A=.105.sen0,017º > H > > ) 1 wi qn Wit * 16,626.103t.3.108] 1.10516 =" amido = 1610-197 62746eV [6,626107%43109] 258 ay To 7679105 61019" onde [6,626.10-34.3.108] 1,28.10718 = = =8,03eV 1547410" 1,6.10-19 o [6,626.10734.3.108] o 9,34.1071º 212,89,10-º — — 1,6.10-19 =5,83eV 
