Espectroscopia Definição Radiação Espectro Descoberta da Espectroscopia Descoberta do Infravermelho Espectrômetro Esquema Geral Tipos de Espectroscopia Aplicações Referências Bibliográficas

Definição Espectroscopia de uma maneira geral, consiste no estudo da radiação eletromagnética emitida ou absorvida por um corpo. Esta técnica é largamente empregada na Química, Física, engenharias, astronomia, e várias outras áreas. Em astronomia, ela permite saber informações sobre a constituição química das estrelas e a evolução das reações que lá acontecem assim como a expansão do universo. Na Física e na Química, a espectroscopia nos fornece informações sobre as propriedades nucleares, atômicas e moleculares da matéria.

Principais regiões empregadas em espectroscopia Radiação A radiação emitida ou absorvida pode ser luz visível, infravermelho, ultravioleta, raios-X, elétrons,... A Partir dela, podemos obter informações características do corpo ou material em estudo. Principais regiões empregadas em espectroscopia Sentido crescente de  UV Visível Infravermelho Próximo NIR – Near Infrared 2500 4000 700 14285 400 25000 200 50000 25000 nm 400 cm - 1 I nfravermelho Médio

Espectro É a relação da intensidade de radiação transmitida, absorvida ou refletida em função do comprimento de onda ou freqüência da dita radiação. O espectro pode ser melhor interpretado como a decomposição da radiação nos comprimentos de onda que a compõem. O conjunto das cores obtidas ao passar a luz do sol por um prima, é um exemplo de espectro.

Exemplo de espectro: Nosso arco-íris O arco-íris é o espectro da luz do sol no visível, que é formado pela decomposição da luz através da refração (semelhante ao que ocorre num prisma – Porém aqui são as gotículas de água no ar que refratam a luz):

Descoberta Sabia-se desde a antiguidade que a luz solar pode ser decomposta nas cores do arco-íris, mas foi Isaac Newton, no século XVII, que pela primeira vez explicou de forma adequada o fenômeno da decomposição da luz pelo prisma, assim como de sua recomposição por um segundo prisma.

Diagrama de Fraunhofer. Descoberta Em 1814, o jovem construtor de instrumentos ópticos alemão Joseph Fraunhofer, usando inicialmente prismas e depois grades de difração, constatou que o espectro solar na realidade contém centenas de linhas negras sobre as cores. Algumas dessas linhas podem ser vistas no espectro solar mostrado abaixo. Fraunhofer designou as linhas mais fortes pelas letras do alfabeto, de A até I, e mapeou 574 linhas entre a linha B (no vermelho) e a linha H (no violeta). Também ocorriam linhas nas regiões invisíveis do espectro. Com o passar do tempo, verificou-se que o número de linhas era bem maior, chegando a vários milhares. Diagrama de Fraunhofer.

Exemplos: Figura Acima: Espectros solar e de vários elementos individuais. O primeiro, acima, é o espectro contínuo de emissão do Sol, ao qual estão sobrepostas várias linhas negras correspondentes aos espectros de absorção de elementos químicos presentes no Sol. Os 11 seguintes são espectros de emissão de vários elementos, obtidos em laboratório. Note, por exemplo, que os espectros de emissão do sódio e do hélio apresentam linhas muito próximas no amarelo, correspondendo a linhas negras no espectro solar.

Descoberta do infravermelho O astrônomo inglês William Herschel, em 1800, experimentou colocar o bulbo de um termômetro em cada uma das regiões coloridas do espectro solar. O resultado observado foi que a temperatura do mercúrio aumentava pela incidência da luz, mas esse era mais rápido quanto mais próximo da extremidade vermelha. Ao testar a região não iluminada depois do vermelho, Herschel descobriu que a temperatura subia ainda mais rapidamente. A radiação invisível que provocava este efeito foi então denominada de infravermelho.

Espectrômetro Robert Wilhelm Bunsen, inventor do queimador de gás comum de laboratório, associou-se em 1859 ao Físico Gustav Robert Kirchhoff na criação do espectroscópio, mostrado a seguir. O espectroscópio é usado para medir a intensidade da luz em comparação com a de uma luz procedente de uma fonte padrão. Essa comparação permite determinar a concentração da substância que produz esse espectro.

Espectrômetro O espectroscópio de Bunsen e Kirchhoff. Este aparelho, de concepção bastante simples e conseqüências extraordinárias para o avanço da ciência, mostra uma alça de platina presa ao suporte E, contendo um composto que será excitado até à incandescência pela chama do queimador de Bunsen. A luz emitida será colimada e atravessará o tubo B para ser decomposta pelo prisma F. A luneta C permitirá a observação do espectro de emissão (ou ele poderá ser projetado num anteparo).

Espectrômetros Atuais

Espectroscopia – Esquema Geral Espectro de emissão Espectrômetro Espectrógrafo Radiação a ser analisada Decompõe a radiação Gera os espectros Espectro de absorção

Tipos de espectroscopia Espectroscopia de absorção - Correlaciona a quantidade da energia absorvida em função do comprimento de onda da radiação incidente. Espectroscopia de emissão - Analisa a quantidade de energia emitida por uma amostra contra o comprimento de onda da radiação absorvida. Consiste fundamentalmente na reemissão de energia previamente absorvida pela amostra. Espectroscopia de espalhamento (ou de dispersão) - Determina a quantidade da energia espalhada (dispersa) em função de parâmetros tais como o comprimento de onda, ângulo de incidência e o ângulo de polarização da radiação incidente. É pouco usado em relação a espectroscopia de absorção e de emissão.

Espectro de emissão Espectro de absorção

Algumas Aplicações TABELA PERIÓDICA A espectroscopia possibilitou a descoberta, em poucos anos, de inúmeros elementos químicos, em especial muitos dos que correspondiam às lacunas presentes na tabela periódica que seria publicada por Dmitri Mendeleiev em 1869.

Algumas Aplicações MEDICINA INDÚSTRIA Pirômetros em siderúrgicas – Lei de Wien – radiação de corpo negro. A espectroscopia de prótons por ressonância magnética é um método não invasivo que possibilita a detecção de alterações metabólicas e bioquímicas de áreas do encéfalo.

Algumas Aplicações ASTRONOMIA Uso em telescópios espaciais como o hubble ou sondas espaciais enviadas pela NASA. Informação química das estrelas e planetas.

Algumas Aplicações QUÍMICA E FÍSICA Detecção e quantificação de substâncias em amostras desconhecidas a partir da comparação computacional com milhares de espectros de referência armazenados num banco de dados. Informações químicas e estruturais de materiais.

Referências Bibliográficas ESPECTROSCOPIA MOLECULAR Petrus Alcantara Jr.+ Departamento de Física, Universidade Federal do Pará ESPECTROSCOPIA RAMAN, Ado Jorio, Maria Sylvia S. Dantas, Marcos A. Pimenta A ESPECTROSCOPIA E A QUÍMICA, Carlos A.L. Filgueiras Sites: http://pt.wikipedia.org/wiki/Espectroscopia http://www.astro.ufrgs.br/rad/espec/espec.htm# http://www.chemkeys.com/bra/md/ede_5/cfee_3/cfee_3.htm http://br.geocities.com/chemicalnet/espectro.htm http://www.mundodoquimico.hpg.ig.com.br/espectroscopia.htm http://www.scribd.com/doc/3202550/Mundo-Fisico-Artigo-69-Arcoiris-uma-ilusao-ou-um-fato-real http://www.ufpa.br/ccen/quimica/espectroscopia%20de%20absorcao.htm