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Espectroscopia

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O que é

A espectroscopia é o estudo da luz à medida que ela se divide em suas cores constituintes.

Examinando estas cores diferentes, pode-se determinar qualquer número de propriedades do objeto que está sendo estudado, como as cores da luz refletem os estados de energia.

Mais tecnicamente, a espectroscopia analisa a interação entre qualquer matéria e radiação.

É usada para analisar compostos em química, para determinar quais elementos diferentes compõem algo, e também é usado em astronomia para obter percepções sobre a composição e velocidades de corpos astronômicos.

Espectroscopia
A espectroscopia envolve as diferentes cores da luz

Espectroscopia
A espectroscopia é usada na astronomia para determinar a composição das estrelas

Pode-se dividir a espectroscopia em muitas subdisciplinas, dependendo do que está sendo medido, e como ele está sendo medido.

Algumas divisões principais incluem espectrometria de massa, espectroscopia de elétrons, espectroscopia de absorção,espectroscopia de emissão, espectroscopia de raios X e espectroscopia eletromagnética.

Existem muitos outros tipos de espectroscopia também, no entanto, incluindo aqueles que olhar para o som como ele dispersa, ou campos elétricos.

Na espectroscopia de raios X, por exemplo, os raios-x bombardeiam uma substância. Quando eles atingem, os elétrons nas conchas internas dos átomos são excitados e, em seguida, desexcitam, emitindo radiação. Esta radiação sai em freqüências diferentes, dependendo do átomo, e há pequenas variações dependendo das ligações químicas presentes. Isso significa que a radiação pode ser examinada para determinar quais elementos estão presentes, em que quantidades e quais ligações químicas existem.

Na astronomia, a espectroscopia pode ser usada para determinar uma grande variedade de coisas sobre a composição de estrelas e outros corpos celestes. Isto é porque a luz é uma onda, e as energias diferentes têm comprimentos de onda diferentes. Estes diferentes comprimentos de onda correlacionam-se a cores diferentes, que podem ser observadas usando telescópios.

A Espectroscopia envolve olhar para as cores diferentes, e usando o que se sabe sobre as energias dos diferentes processos e elementos para construir um mapa do que está acontecendo milhares de milhões de anos-luz de distância.

Existem dois principais espectros de luz que são vistos em espectroscopia astronômica: contínua e discreta.

Um espectro contínuo tem uma ampla gama de cores que são relativamente contínuas.

Um espectro discreto, por outro lado, tem certos picos de linhas muito brilhantes ou muito escuras em energias específicas. Espectros discretos que têm espigas brilhantes são chamados espectros de emissão, enquanto aqueles que têm espigas escuras são chamados espectros de absorção.

Os espectros contínuos são emitidos por coisas como estrelas, assim como coisas na terra como fogos, animais ou lâmpadas. Como a energia está sendo liberada através do espectro de comprimentos de onda, parece bastante contínua, embora possa haver picos e depressões dentro do espectro. Nem toda essa luz, é claro, é visível a olho nu, muito do que existe no intervalo infravermelho ou ultravioleta.

Os espectros discretos, por outro lado, geralmente são causados por algo acontecendo por um átomo particular. Isso ocorre porque, devido a certas regras da mecânica quântica, nuvens de elétrons têm uma energia muito específica, dependendo do átomo associado.

Cada elemento tem apenas um punhado de níveis de energia que pode ter, e quase todos eles são facilmente identificáveis.

Ao mesmo tempo, esses elementos sempre querem retornar a esses níveis básicos de energia, então se eles se excitam de alguma forma, eles emitem a energia extra como luz. Essa luz tem o comprimento de onda exato que se esperaria para esse átomo, permitindo que os astrônomos vejam o pico da luz e reconheçam quais átomos estão envolvidos, ajudando a desvendar os segredos da composição do universo.

Definição

A espectroscopia refere-se à dispersão da luz de um objeto em suas cores componentes (isto é, energias). Ao realizar esta dissecção e análise da luz de um objeto, os astrônomos podem inferir as propriedades físicas desse objeto (como temperatura, massa, luminosidade e composição).

Espectroscopia, estudo da absorção e emissão de luz e outras radiações por matéria, relacionadas à dependência desses processos no comprimento de onda da radiação.

Mais recentemente, a definição foi expandida para incluir o estudo das interações entre partículas como elétrons, prótons e íons, bem como sua interação com outras partículas como uma função de sua energia de colisão.

A espectroscopia

Espectroscopia refere-se a uma infinidade de diferentes técnicas que empregam radiação, a fim de obter dados sobre a estrutura e as propriedades da matéria, que é usado para resolver uma ampla variedade de problemas analíticos. O termo é derivado de uma palavra latina “spectron”, que significa espírito ou fantasma, e uma palavra grega “skopein”, que significa olhar para o mundo.

Em resumo, a espectroscopia trata da medição e interpretação de espectros que surgem da interação da radiação eletromagnética (uma forma de energia propagada na forma de ondas eletromagnéticas) com a matéria. Trata-se da absorção, emissão ou espalhamento de radiação eletromagnética por átomos ou moléculas.

Desde a sua criação na segunda metade do século XIX, a técnica se desenvolveu para incluir todas as regiões do espectro eletromagnético e todos os processos atômicos ou moleculares atingíveis. Consequentemente, a maioria dos engenheiros e cientistas trabalha direta ou indiretamente com a espectroscopia em algum ponto de sua carreira.

Princípios Básicos de Espectroscopia

A espectroscopia representa uma abordagem metodológica geral, enquanto que os métodos podem variar em relação às espécies analisadas (como a espectroscopia atômica ou molecular), a região do espectro eletromagnético eo tipo de interação radiação-matéria monitorada (tais como emissão, absorção ou difração).

No entanto, o princípio fundamental compartilhado por todas as diferentes técnicas é o brilho de um feixe de radiação eletromagnética sobre uma amostra desejada, a fim de observar como ele responde a tal estímulo. A resposta é tipicamente registada como uma função do comprimento de onda de radiação, e um gráfico de tais respostas representa um espectro. Qualquer energia de luz (de ondas de rádio de baixa energia para raios gama de alta energia) pode resultar na produção de um espectro.

Os objetivos gerais da espectroscopia são entender como exatamente a luz interage com a matéria e como essa informação pode ser usada para compreender quantitativamente certa amostra.

Entretanto, a espectroscopia também deve ser apreciada como um conjunto de ferramentas que podem ser empregadas em conjunto para entender diferentes sistemas e para resolver problemas químicos complexos.

Instrumentos ópticos em Espectroscopia

Vários instrumentos diferentes podem ser utilizados para realizar uma análise espectroscópica, mas mesmo os mais simples implicam uma fonte de energia (na maioria das vezes um laser, embora uma fonte de radiação ou íon também possa ser usada) e um dispositivo para medir a mudança na fonte de energia Após interação com a amostra.

A luz geralmente passa da fenda de entrada através da lente para o prisma, que posteriormente dispersa a luz. Os olhos vêem a radiação que emerge da fenda de saída como uma linha espectral que é uma imagem da fenda de entrada. Em última análise, a resolução é determinada pelo tamanho do prisma e é proporcional ao comprimento da base do prisma.

Se a fenda de saída for substituída por um detector de placa fotográfica, o instrumento é então chamado de espectrógrafo (embora a detecção fotográfica raramente seja usada). Outros tipos de detectores – geralmente dispositivos eletrônicos específicos – que registram a intensidade da radiação que cai sobre ela em função do comprimento de onda – são mais úteis e conhecidos como espectrômetros ou espectrofotômetros.

A região de operação da fonte numa determinada técnica espectroscópica é habitualmente utilizada para dar a essa técnica um nome. Por exemplo, se for utilizada uma fonte ultravioleta, então a técnica pode ser referida como espectroscopia ultravioleta. O mesmo princípio é usado para nomear outras técnicas, como infravermelho, fluorescência ou espectroscopia atômica.

Resumo

Espectroscopia, em física e físico-química, o estudo dos espectros. Baseia-se no fato de que cada elemento químico tem seu espectro característico.

Esse fato foi observado em 1859 pelos cientistas alemães Gustav Robert Kirchhoff e Robert Wilhelm Bunsen.

Kirchhoff e Bunsen desenvolveram o espectroscópio de prisma em sua forma moderna e o aplicaram às análises químicas.

Esse instrumento é formado por uma fenda, pela qual entra a luz procedente de uma fonte externa, um conjunto de lentes, um prisma e uma ocular. No espectrógrafo, a ocular é substituída por uma câmera. O espectrofotômetro 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.

A luz é emitida e absorvida em unidades minúsculas ou corpúsculos chamados fótons ou quanta. O átomo emite ou absorve um quanta de luz de uma cor determinada quando um dos seus elétrons salta de uma órbita para outra. Os componentes de uma molécula são os núcleos dos diferentes átomos que a formam e os elétrons que rodeiam cada núcleo. A emissão e a absorção de luz por parte de uma molécula correspondem a seus diferentes modos de rotação, aos modos de oscilação de seus núcleos atômicos e aos movimentos periódicos de seus elétrons nas distintas órbitas. Se é possível medir o comprimento da onda dos fótons emitidos por uma molécula ou átomo, é possível deduzir uma considerável quantidade de informações sobre sua estrutura e sobre os distintos modos de movimento periódico de seus componentes.

A maioria das informações que os físicos têm sobre a estrutura do átomo foi obtida mediante espectroscopia.

Os dois principais usos da análise espectral estão na química e na astrofísica. O espectro de um determinado elemento é absolutamente característico desse elemento. Quando se estimula uma substância desconhecida mediante uma chama, um arco voltaico, uma fagulha ou outro método apropriado, uma análise rápida com um espectrógrafo costuma ser suficiente para determinar a presença ou a ausência de um determinado elemento. Os espectros de absorção são, muitas vezes, úteis para identificar compostos químicos.

Os métodos magnéticos de espectroscopia na região do espectro das radiofreqüências são muito úteis para proporcionar informação química sobre as moléculas e mostrar sua estrutura detalhada. Esses métodos são a ressonância magnética nuclear (RMN) e a ressonância de spin eletrônico (RSE).

O estudo espectroscópico das estrelas tem proporcionado aos cientistas importantes conhecimentos teóricos. Também é muito útil para estudar objetos do Sistema Solar. Nosso conhecimento da composição da atmosfera dos planetas e dos satélites deriva, em grande parte, das observações espectroscópicas.

Fonte: www.wisegeek.com/loke.as.arizona.edu/global.britannica.com/www.news-medical.net

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