Espectro de emisión de átomos y espectro de absorción de moléculas

Espectro de emisión de átomos y espectro de absorción de moléculas

Objetivos:
Espectro de emisión a la llama:
Distinguir espectros de emisión de diferentes átomos.
Determinar a que ion metálico corresponde la emisión del color en la llama.
Determinación de espectros de absorción:
Medir el espectro de absorción de la solución.
Determinar los espectros de absorción de azul de timol 6*10-5 M enmedio neutro en el intervalo de longitud de onda [350;550] nm
Determinar la concentración de la muestra incógnita.
Verificación de la ley de Lambert-Beer.

Átomos. Espectros de emisión a la llama.
Función de la llama
La función de la llama es transformar los componentes iónicos de las sales en átomos y moléculas gaseosas y otorgarles una energía cinética alta, por lo cual estos átomos pasan a unestado excitado. Una vez que estos átomos vuelven a su estado fundamental, emiten fotones los cuales dan el color característico de cada elemento y cuya energía es correspondiente a la diferencia de energía entre el estado excitado y el fundamental.
Espectro de emisión a la llama
Se trabajó con las siguientes soluciones ya preparadas en el laboratorio: CuCl2, LiCl, CuSO4, KCl, KNO3, SrCl2, CaCl2,Na2SO4, NaCl, Pb (NO3)2, BaCl.
Según los datos obtenidos armamos la siguiente tabla I


Solución


Color de espectro a la llama

Longitud de onda (nm)
Energía de
transición
(KJ/mol)
CuCl2
Verde
520
230
LiCl
Rojo intenso
670
180
CuSO4
Verde
520
230
KCl
Naranja
410
290
KNO3
Naranja débil
410
290
SrCl2
Rojo intenso
670
180
CaCl2
Verde
589
200
Na2SO4
Amarillo intenso
588
200
NaCl
Amarillo
588
200
Pb(NO3)2
Naranja débil
460
260
BaCl
Amarillo
628
190

*Bibliografía: Chang. Química 10° edición Mc Grawl Hill
Tabla I. Colores de los espectros de emisión correspondientes a las distintas sales empleadas.

Observaciones: Los colores observados difirieron de las longitudes de onda tabuladas, esto puede deberse a que las muestras estaban contaminadas.
Se calculó la longitud de onda correspondiente alcolor emitido y la energía de transición mediante la siguiente relación (1)
ΔE = Eestadoexitado – Eestadobasal = (1)
Con “h” constante de Planck de valor 6,62.10-34 J*s, “c” como la velocidad de la luz con valor de 3.108 m/s y “𝛌” como longitud de onda de luz en metros.


Moléculas, determinación de espectros de absorción
Partiendo de una solución de azul de timol de concentración 1.10-4M como solución madre, la absorbancia en función de la longitud de onda se midió con un espectrofotómetro y se trabajó con una longitud de paso óptico igual a 1 cm.

Figura 1. Absorbancia en función de la longitud de onda del azul de timol 0.00008M, se observa un máximo de absorbancia correspondiente a la longitud de onda de 422 nm.

Variación de la absorbancia con la concentración, verificaciónde la ley de Lambert-Beer

Se calculó la absorbancia de cinco distintas concentraciones de la solución. La variación de la absorbancia fue medida con un espectrofotómetro. Previamente se obtuvo la longitud de onda correspondiente al máximo de absorbancia, esto fue para que a la hora de verificar la ley de Lambert-Beer se obtuviese una pendiente mayor y por consiguiente una mayor sensibilidad a lahora de medir la absorbancia.

Con los siguientes datos se armó la recta de Beer haciendo un ajuste lineal, Ver apéndice Figura 1, donde lo que se busca verificar es la siguiente relación (2)
Abs (C) = ɛbC (2)
Donde ɛ es la absortividad molar [M-1 cm-1]. “b” es el camino óptico de la cubeta del espectrofotómetro [cm], en este caso de 1cm y C es la concentración en [M].
Por tanto, se trabajóen el máximo de absorbancia del azuldetimol, long ondamax = 422nm, con un paso óptico de 1 cm. Variando las concentraciones del azul de timol y midiendo la absorbancia correspondiente se obtuvieron los siguientes datos, tabla II.
Concentración (M)
Absorbancia
0,00001
0,074
0,00002
0,152
0,00004
0,295
0,00006
0,283
0,00008
0,515
Tabla II. Concentraciones del azul de timol y absorbancias...