EXPERIMENTO I – ESPECTROSCOPIA ELETRÔNICA

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3. MATERIAIS E REAGENTES

3.1 MATERIAIS:

- 1 Alça metálica;

- 1 Lamparina a álcool.

3.2 REAGENTES:

- Cloreto de Estanho (SnCl2);

- Cloreto de Bário (BaCl2);

- Cloreto de Potássio (KCl);

- Nitrato de Chumbo (Pb(NO3)2);

- Cloreto de cálcio (CaCl2);

- Cloreto de sódio (NaCl);

- Cloreto de Lítio (LiCl);

- Sulfato de Cobre (CuSO4).

4. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL:

-Limpeza da Alça:

- Mergulhou-se a alça metálica numa solução numa solução de ácido clorídrico (HCl) concentrado;

- Levou-se a alça à chama da lamparina em sua parte externa;

- Repetiu-se o procedimento três vezes antes de começar, e no intervalo de cada teste;

- Mergulhou-se a alça na amostra;

- Colou-se a extremidade da alça com a amostra na chama da lamparina;

-Observou-se as cores das chamas de cada amostra;

- Repetiu-se o procedimento para cada amostra.

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Figura 1: Esquema do teste de chama.

5. RESULTADOS E DISCUSSÕES

A teoria quântica prevê que cada átomo ou íon possui estados de energia definidos nos quais podem estar vários elétrons. Em seu estado normal ou fundamental, os elétrons têm a energia mais baixa, porém mediante a aplicação de uma energia suficiente, por meios elétricos, térmicos ou outros quaisquer, é possível promover um ou mais de um elétron para um estado mais elevado de energia, mais afastado do núcleo.

Estes elétrons, agora excitados, tendem a retornar para o estado fundamental e neste retorno emitem a energia extra na forma de um fóton de energia. As transições entre dois níveis quânticos de energia, como por exemplo E0 e E1, correspondem à absorção de energia radiante, e quantidade de energia absorvida (ΔE) é determinada pela equação de Bohr, ΔE = E1 - E0 = hv = hc/λ, onde c é a velocidade da luz, h é a constante de Planck, v é a frequência e λ o comprimento de onda da radiação absorvida. Como é claro, a transição entre E1 e E0 corresponde à emissão de radiação de frequência v.

Uma vez que um átomo de um dado elemento origina um espectro de linhas característicos, definido, conclui-se que existem diferentes estados excitados associados aos diferentes elementos.

O espectro de emissão correspondente envolve não apenas as transições dos estados excitados para o estado fundamental, como por exemplo de E3 para E2, de E3 para E1 etc. Assim, conclui-se que o espectro de emissão de um dado elemento pode ser muito complicado. Teoricamente é possível a absorção de radiação por estados excitados, como por exemplo de E1 para E2, de E2 para E3 etc.; na prática, porém, a razão entre o número de átomos nos estados excitados e número de átomos no estado fundamental é muito pequena e por isso o espectro de absorção de um dado elemento é em geral associado exclusivamente às transições entre o estado fundamental e estados de energia mais elevados; por isso tem um caráter mais simples do que o caráter do espectro de emissão

Assim, quanto maior for à energia da fonte excitadora, mais elevada será a energia dos elétrons excitados e por isso será maior o número de linhas do espectro que podem aparecer, com isso a intensidade da linha espectral depende em grande parte da probabilidade de ocorrência da transição entre os estados correspondentes.

No experimento, utilizou-se a chama acendida na lamparina a álcool como a fonte de energia, que faria com que os elétrons da camada de valência de cada uma das soluções, absorvessem essa energia e saíssem do seu estado fundamental indo para um nível mais energético, e ao retornar para o estado fundamental, emitissem os comprimentos de onda na região do visível, que é possível enxergar a olho nu as diferentes cores referentes a cada tipo de solução analisada no experimento.

Sal ou Solução

Cor da Chama

Cloreto de Estanho (SnCl2)

Vermelha

Cloreto de Bário (BaCl2)

Amarela

Cloreto de Potássio (KCl)

Violeta

Nitrato de Chumbo (Pb(NO3)2)

Azul/Verde

Cloreto de cálcio (CaCl2)

Vermelha

Cloreto de sódio (NaCl)

Laranja

Cloreto de Lítio (LiCl)

Vermelho

Sulfato de Cobre (CuSO4)

Verde

Tabela 1: Cores observadas na chama para cada substância.

A partir dos dados da tabela comprovamos o que a teoria quântica nos fundamentava a partir da equação de Bohr, mas para que se pudesse obter o resultado com a melhor qualidade, foi imprescindível a utilização do ácido clorídrico concentrado, para que se obtivesse a limpeza da alça metálica, afim de que fosse possível evitar a contaminação com as outras soluções, que posteriormente dificultaria a identificação das cores de cada um dos metais.

Então, pelo experimento pode-se identificar o tipo de elemento a partir do comprimento de onda da radiação eletromagnética que ele emite, ao ser exposto a uma fonte de energia, fazendo com que seus elétrons saiam do estado fundamental sofrendo uma transição eletrônica, porém a espectroscopia de emissão atômica não serve somente