Relatório - Espectrometria

7/24/2019 Relatrio - Espectrometria

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Universidade Federal de Lavras

Espectrometria do Hidrognio e Mercrio

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Um estudo quantitativo utilizando o PHEt

Nome: Charles Carvalho de Aguiar

Professor: Jlio Ugucioni

LAVRAS MG2014


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1. PROCEDIMENTOS & RESULTADOS OBTIDOS

1.1 - Hidrognio:

Ao ligar a lmpada de hidrognio por noventa (90) segundos, o software PHEt

traou as raias espectrais do tomo. Observou-se que o hidrognio possui quatro (4)raias espectrais, com comprimentos de onda variando de at . Adiferena de potencial a qual a lmpada foi submetida de . A tabela 01relaciona cada uma das raias espectrais mostradas pelo hidrognio (lidas da direita

para a esquerda) com o comprimento de onda medido pelo espectrmetro do PHEt:

Raia Espectral Comprimento de Onda 1 655 nm (vermelho)

2 487 nm (ciano)

3 445 nm (azul)

4 410 nm (violeta)

A seguir, utilizou-se expresso da srie de Balmer para obter esses

comprimentos de onda em funo do nmero da raia espectral analisada. A srie de

Balmer dada por:

Onde:

Assim, calculou-se cada comprimento de onda pela srie de Balmer e

comparou-se com o comprimento de onda lido no espectrmetro PHEt:a. Primeira raia espectral (n2= 3):

b. Segunda raia espectral (n2= 4):

Tab. 01: Comprimentos de onda lidos no espectrmetro(H).


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c. Terceira raia espectral (n2= 5):

d. Quarta raia espectral (n2= 6):

Portanto, cada raia espectral do Hidrognio a srie de Balmer associou um

comprimento de onda , ou seja, para cada raia temos uma cor associada. Finalmente,calculou-se os erros percentuais entre os comprimentos de onda lidos

experimentalmente no espectrmetro, , e os comprimentos de onda determinadosatravs da srie de Balmer (1), :

| |

| | || || ||

A tabela 02 relaciona os resultados obtidos atravs da Srie de Balmer, os

resultados lidos no espectrmetro e os erros percentuais:

Raia Espectral/Cor Espectrmetro (nm) Srie de Balmer (nm) Erro (%)

1/Vermelho 655 656.096 0.167

2/Anil 487 485.997 0.206

3/Azul 445 433.926 2.071

4/Violeta 410 410.060 0.015

Obtm-se, ento, que os valores dos comprimentos de onda para as linhas

espectrais do hidrognio dados pelo espectrmetro do PHEt, , so bem aproximadospela srie de Balmer do Hidrognio, dada pela eq. (1), visto que os erros percentuais

relativos aos dois resultados no ultrapassaram 5.0%. A seguir, a figura 01 ilustra a

leitura dos comprimentos de onda feita pelo espectrmetro do PHEt:

Tab. 02: Tabela comparativa.


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1.2 - Mercrio:

Por sua vez, o elemento Mercrio apresentou cinco raias espectrais quando sua

espectrometria foi realizada no PHEt. A lmpada de Mercrio foi submetida s mesmas

condies da lmpada de Hidrognio no experimento anterior. A tabela 03 relaciona

cada uma das raias espectrais mostradas pelo Mercrio (lidas da direita para a

esquerda) com o comprimento de onda medido pelo espectrmetro do PHEt:

Raia Espectral Comprimento de Onda 1 680 nm (vermelho)

2 577 nm (amarelo)

3 545 nm (verde)

4 450 nm (azul)

5 410 nm (violeta)

Diferentemente do Hidrognio, no podemos calcular os comprimentos de

onda relacionados a cada um das raias espectrais do Mercrio ( ), pois aconstante de Rydberg na eq. (1) vlida apenas para o Hidrognio. A figura 02 ilustra

a espectrometria do Mercrio realizada pelo PHEt:

Fig. 01: Leitura do espectrmetro(H)Repare que cada

diviso equivale a 10nm. .

Tab. 03: Comprimentos de onda lidos no espectrmetro(Hg).


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2. ANLISES & CONCLUSES

Diante dos resultados determinados tanto pela srie de Balmer quanto para a

espectrometria realizada pelo PHEt tem-se que o visvel do espectro de luz do

Hidrognio exibe quatro comprimentos de onda correspondentes s emisses de fotos

pelos eltrons que esto em nveis excitados e se movem para um nvelquntico principal . Dai:

a. Quando um tomo recebe energia de alguma fonte externa, esta energia

formada por ftons com vrios comprimentos de onda. Um desses

comprimentos de onda pode corresponder exatamente diferena de energia

que existe entre algum dos possveis nveis atmicos deste tomo e o nvel onde

est o eltron. Assim, um dos eltrons do tomo correspondente a este

comprimento de onda absorver a energia do fton, sofrer um salto quntico

(excitao) e saltar para uma rbita mais externa. Esta energia deve ser igual

diferena de energia entre as rbitas que o eltron est e a qual ele saltou;

b. Para retornar a situao de equilbrio, os eltrons devem voltar rbita de

origem. Para que a conservao de energia seja satisfeita, este eltron deve

liberar um fton com energia exatamente igual diferena entre as duas rbitas

em questo. Neste caso, ocorre uma desexcitao do eltron e quandopodemos ver as raias espectrais do tomo, que so nada mais que as cores

Fig. 01: Leitura do espectrmetro (Hg).


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(comprimentos de onda) emitidas pelo eltron quando ele sofre uma

desexcitao de um nvel para um nvel quntico principal .c. A srie de Balmer modela as linhas espectrais do Hidrognio com nvel quntico

principal

. Est srie fornece os comprimentos de onda dos ftons

liberados pelo eltron que vai de uma rbita energizada para arbita principal . Desta anlise temos que quando o eltron vai, porexemplo, do nvel quntico , o fton liberado por este eltron possuicomprimento de onda de 655nm, correspondente ao vermelho. Da mesma

forma, quando um eltron vai do nvel quntico , correspondente a quartaraia espectral do Hidrognio, para p nvel principal , este libera ftons comcomprimento de onde de 410nm, correspondente ao violeta.

d. Para determinarmos o comprimento de onda do fton liberado por um eltron

que est numa rbita muito externa, calculamos o limite da srie de Balmerquando o nvel quntico tende para o infinito:

Assim:

Como temos

(constante de Rydberg), temos que a srie de

Balmer converge para:

Ou seja, quando um eltron est numa rbita infinitamente longe do ncleo do tomo

de Hidrognio (infinitamente energizado) e se move para a rbita principal temos que

sero liberados ftons de comprimento de onda equivalente s radiaes ultravioleta

(UV); a linha espectral nessas situaes no ser visvel.

e. As mesmas concluses e anlises se aplicam ao tomo de Mercrio. Porm,

no podemos quantificar os comprimentos de onda atravs da srie de Balmer,pois esta se aplica apenas ao elemento Hidrognio. Aplicar a srie de Balmer ao

Mercrio gera, obviamente, resultados incorretos para os comprimentos de

ondas dos fotos liberados aps desexcitao. Podemos, no entanto, tentar

determinar um valor para a constante de Rydberg para o mercrio considerando

que, na eq. (1) uma funo linear de , isto :


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( )

Onde um suposto valor da constante de Rydberg para o Mercrio. Assim, ocoeficiente angular da reta descrita pela eq. (3). Com os resultados mostrados na

tabela 03, podemos determinar o valor de atravs da relao fundamental dafuno linear:

Temos, ento, que uma funo linear decrescente de , como coeficienteangular . Podemos nos enganar ao deduzir a constante deRydberg pelo mtodo anterior. Esta constante ainda retornar valores equivocados

para os comprimentos de onda emitidos pelo Mercrio. Por exemplo, para a terceiraraia do Mercrio ( , teremos que:

Que nos diz que a cor correspondente a esta raia o violeta. No entanto, aespectrografia do PHEt nos resulta que esta raia relacionada cor verde ( ). O erro provm do fato que a srie de Balmer modela apenas as raiasespectrais do elemento Hidrognio, que o elemento em maior abundncia no

universo e tambm possui uma anlise espectral menos complexa. Paradeterminarmos as emisses de ftons pelos eltrons do Mercrio nos limitaremos

apenas leitura do espectrmetro fornecido pelo PHEt (para este experimento).

3. BIBLIOGRAFIA

1. http://www.on.br/ead_2013/site/conteudo/cap8-estrutura-atomo/niveis-

energia.html, Acessado no dia 27/07/2014 15h30min.

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