Espectroscopia

Exp. 6.- Espectroscopia

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Espectroscopia

 EL objetivo de la presente experiencia es: analizar el espectro de
emisión de un gas
 Información relacionada:
Un espectroscopio usado habitualmente es el espectroscopio de red,
empleado por primera vez a comienzos del siglo XIX por el físico alemán
Joseph von Fraunhofer. En este instrumento, la luz se dispersa
mediante una red dedifracción. Una red de difracción es una superficie
especular de metal o vidrio sobre la que se ha trazado con un diamante
un elevado número de líneas paralelas. Una buena red tiene una gran
potencia dispersiva, por lo que permite mostrar detalles mucho más
finos en los espectros. Las líneas de la red de difracción también se
pueden trazar sobre un espejo cóncavo, de forma que la red sirve almismo tiempo para enfocar la luz y sea innecesario el uso de lentes.

Fig. 1.- Espectroscopio

La luz se emite y se absorbe en unidades minúsculas o corpúsculos
llamados fotones o cuantos. La energía de cada fotón es directamente
proporcional a la frecuencia ν, por lo que es inversamente proporcional
a la longitud de onda λ. Esto se expresa con la sencilla fórmula:
hc
E = hν =
λ
Losdiferentes colores o longitudes de onda (y, por tanto, las diferentes
energías) de los cuantos de luz emitidos o absorbidos por un átomo o
molécula dependen de la estructura de éstos y de los posibles
movimientos periódicos de las partículas que los componen, ya que
estos dos factores determinan la energía total (potencial y cinética) del
átomo o molécula. Un átomo está formado por su núcleo, queno
contribuye a la emisión y absorción de luz porque es pesado y se mueve
con mucha lentitud, y los electrones que lo rodean, que se mueven a
bastante velocidad en múltiples órbitas; el átomo emite o absorbe un

Lab. Física Moderna

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cuanto de luz de un color determinado cuando uno de sus electrones
salta de una órbita a otra. Los componentes de una molécula son los
núcleos de losdiferentes átomos que la forman y los electrones que
rodean cada núcleo. La emisión y absorción de luz por parte de una
molécula corresponde a sus diferentes modos de rotación, a los modos
de oscilación de sus núcleos atómicos y a los movimientos periódicos de
sus electrones en las distintas órbitas. Siempre que cambia el modo de
oscilación o rotación de una molécula, también cambian susmovimientos electrónicos y se emite o absorbe luz de un color
determinado.
Por tanto, si se pueden medir las longitudes de onda de los fotones
emitidos por una molécula o átomo, es posible deducir una información
considerable sobre su estructura y sobre los distintos modos de
movimiento periódico de sus componentes.
Cuando se vaporiza una sustancia y se calienta el vapor hasta que
emite luz, esposible que predomine un único color, como el amarillo de
las lámparas de vapor de sodio, el rojo de las lámparas de neón o el azul
verdoso de las lámparas de vapor de mercurio. En ese caso, el espectro
está formado por varias líneas de longitudes de onda determinadas,
separadas por regiones de oscuridad total. En el caso del vapor de
sodio, el color amarillo es producido por dos líneas cuyalongitud de
onda aproximada es de 589,0 y 589,6 nm. El ojo humano no puede
detectar la diferencia de color entre ambas líneas, pero es fácil
separarlas y distinguirlas, con un buen espectroscopio.

Fig. 2.- Líneas espectrales para distintos elementos

Aunque la mayor parte de la energía del espectro del vapor de sodio se
concentra en las dos líneas, el espectro contiene muchas otraslíneas
débiles. A temperaturas más altas, el espectro del sodio contiene un
gran número de líneas adicionales. El primer espectro que se explicó
satisfactoriamente fue el del hidrógeno, que es el átomo más sencillo y
produce también el espectro más sencillo.

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 Aplicaciones del análisis espectral Los dos usos principales del
análisis espectral se dan en la...