Emision

OBJETIVOS:

1. Obtener el espectro de emisión de Hg y de Na entre 435 y 821 nm.
2. El objetivo principal de la práctica consiste en identificar y asignar las líneas espectrales de Na, agrupándolas de acuerdo a la serie a la que pertenecen. Asignar los términos espectroscópicos.
3. Estimar la carga nuclear efectiva Z*nl y la constante de apantallamiento (nl de los niveles. Estimar elvalor de la constante de Rydberg y del potencial de ionización del Na.

Introducción:

Los espectros de emisión de átomos en fase gaseosa exhiben varias series de líneas que reflejan de manera directa la existencia de niveles de energía electrónicos cuantizados. Los niveles de energía del átomo de sodio no pueden calcularse apropiadamente empleando un Hamiltoniano monoelectrónico y debetenerse en cuenta la existencia de interacciones interelectrónicas. Consecuentemente los niveles de energía no sólo dependen del número cuántico principal n, sino también del número cuántico de momento angular orbital l. Sin embargo, el comportamiento de los átomos polielectrónicos pueden racionalizarse de manera semicuantitativa empleando el concepto de carga nuclear efectiva Z*. Este parámetroadimensional depende de los números cuánticos n y l. Si se introduce Z*, las distintas series que aparecen en los espectros de líneas de átomos polielectrónicos pueden analizarse en base a la ecuación de Rydberg deducida para los átomos hidrogenoides. Para el caso de Na tenemos las siguientes series:

S (sharp) 1/( = ( [(Z*3p/3)2 – (Z*ns/n)2] n=4,5,6...(1)
P (principal) 1/( = ( [(Z*3s/3)2 – (Z*np/n)2] n=3,4,5... (2)
D (diffuse) 1/( = ( [(Z*3p/3)2 – (Z*nd/n)2] n=3,4,5... (3)

donde 1/( son los números de onda de cada transición y ( es la constante de Rydberg (ambas cantidades se expresan generalmente en cm-1). El parámetro Z*nl es una medida de la carga nucleara la que en promedio está sometido el electrón más externo perteneciente al orbital (nl. Z* aun se emplea para analizar el comportamiento de diversas propiedades relacionadas con la estructura atómica, como la energía de los niveles, los potenciales de ionización, la variación del radio atómico a lo largo de un período de la tabla periódica, etc. A partir de las cargas efectivas se derivan lasconstantes de apantallamiento (nl = Z - Z*nl .

Experimental:

i. Arreglo experimental: En la figura 1 se muestra un esquema del equipo empleado para obtener los espectros de líneas. El arreglo experimental se basa en emplear un antiguo equipo de absorción atómica PE380 en modo de emisión. La luz proveniente de 2 fuentes de luz (Na y Hg) se hace incidir sobre la rendija (R1) de entrada almonocromador del equipo. Para ello, se emplea un vidrio (V) dispuesto a 45º como se indica en la figura. De esta forma, se recoge la casi totalidad de la luz proveniente de la lámpara de sodio y una pequeña fracción de la luz proveniente de la lámpara de mercurio. La luz de la lámpara de Hg se emplea para calibrar la longitud de onda del monocromador. Si ingresa al monocromador luz de una longitudde onda (, ésta emerge de la rendija de salida (R2) sólo para una dada orientación de la red de difracción (M). La intensidad de la luz emergente se cuantifica mediante un sistema de detección (D) que emplea un fotomultiplicador. La salida del mismo es amplificada empleando el control de ganancia del equipo (gain). El equipo está controlado por una computadora. Un motor de pasos acciona elmecanismo que mueve la red del monocromador y un multímetro digital conectado a través de su puerto RS232 permite registrar la salida del amplificador del detector y de esta manera grabar los espectros en el disco. El ancho de banda del monocromador se ajusta al mínimo mediante un control mecánico que modifica la abertura de las rendijas (R1) y (R2).

FIGURA 1:
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ii. Programa de control:...