Espectroscopia de Emissão
“A espectroscopia de emissão é uma técnica espectroscópica que investiga o comprimento de onda do fóton quando emitido por átomos ou moléculas durante a transição do estado excitado para um estado de energia inferior.”
Portanto, a espectroscopia de emissão é uma técnica importante para estudar. Ainda assim, antes de enriquecer sobre este tema, devemos conhecer alguns dos conceitos básicos em poucas palavras, como Espectroscopia, espectroscópio ou espectrômetro, comprimentos de onda de fótons, linha de emissão de espectroscopia atômica e espectros de emissão, etc. Então este tópico, “Espectroscopia de Emissão” será interessante e fácil de entender.
A espectroscopia de emissão é popularmente chamada de espectroscopia de emissão óptica devido à natureza da luz do que está sendo emitido.
O que é a “Espectroscopia” e “Espectrometria”?
Espectroscopia:
“Espectroscopia a investigação das interações entre matérias com vários tipos de radiação eletromagnética; ”
Normalmente, é utilizado para diferentes medições e análises quantitativas; o termo “Espectrometria” é usado.
O que é espectroscópio ou espectrômetro?
Um espectrômetro ou espectroscópio é um instrumento usado para separar os componentes da luz, que têm diferentes comprimentos de onda.
Princípio básico da técnica espectroscópica:
O princípio básico compartilhado por todas as técnicas espectroscópicas é analisar um feixe de radiação eletromagnética em uma amostra e observar como ele responde a tal estímulo.
Tipos de espectroscopia
As técnicas de espectroscopia atômica são as seguintes:
- AAS- Espectroscopia de Absorção Atômica
- AFS- Espectroscopia de Fluorescência Atômica
- AES- Espectroscopia de Emissão Atômica
- XRF- Fluorescência de Raios X
- Espectroscopia de massa MS
Na maioria desses métodos (ou seja, AAS, AFS e AES), os fenômenos de interações entre luz ultravioleta e o elétron de valência de átomos de gás livre foram explorados. Na fluorescência de raios-X, as partículas carregadas de alta energia colidem com os elétrons intra-camada de um átomo, iniciando a emissão de fótons subsequente durante as transições. Para espectroscopia de massa inorgânica, os átomos de análise ionizados são geralmente destacados no campo magnético aplicado de acordo com a razão (m/z) de massa para carga e utilizados para investigação adicional usando este fenômeno básico.
O que se entende por emissão atômica?
Como sabemos, a emissão é a produção e descarga de algo, principalmente gás ou radiação. O espectro é a característica distintiva da matéria ou elemento emissor ou substância e o tipo de excitação a que está sujeito para comparar o espectro de absorção. A emissão atômica pode ser utilizada para analisar um átomo gasoso livre. Este é o método mais comum para plasma, arco e chamas, cada um dos quais é útil para uma solução ou amostras líquidas - o agregado de funções de energia como a fonte de excitação neste método.
Espectroscopia Atômica:
“A espectroscopia atômica está relacionada à absorção e emissão de radiação eletromagnética pelos átomos. Uma vez que elementos únicos têm espectros característicos (assinatura), a espectroscopia atômica, especificamente o espectro eletromagnético ou espectro de massa, é aplicada para determinar as composições elementares. ”
Por que a espectroscopia atômica é importante?
A espectroscopia desempenha um papel substancial em vários métodos analíticos que contribuem com informações sobre as concentrações elementares e as razões dos isótopos.
- É usado para analisar prótons ou fótons de raios-X ou emissão de raios-X induzida por partículas em fluorescência de raios-X e espectroscopia de raios-X por dispersão de energia. Assim, a espectroscopia atômica é uma técnica importante usada na espectroscopia de fluorescência, explorando a interação com a radiação eletromagnética.
Espectro Atômico:
O espectro atômico é a faixa de frequências características da radiação eletromagnética que são absorvidas e emitidas por um átomo. O espectro atômico fornece uma visão geral dessas órbitas de elétrons ao redor de um átomo.
Um elétron pode saltar de um orbital fixo para o seguinte da seguinte maneira:
- O elétron deve absorver um fóton de uma determinada freqüência; Quando um elétron salta, tem maior energia.
- Se ele pular para reduzir a energia, terá que emitir um fóton de uma determinada freqüência.
- O espectro de emissão de cada elemento químico é amplamente responsável pela cor das coisas e é único. Os espectros atômicos podem ser analisados para descobrir a composição dos objetos.
- A explicação desse fenômeno é crítica para o progresso da mecânica quântica.
Espectroscopia de emissão atômica
“Espectroscopia de emissão atômica (AES) é uma técnica de análise que usa o intensidade da luz emitida de plasma, arco, faísca e chama em um comprimento de onda específico para determinar a quantidade de um elemento em uma amostra. ”
A espectroscopia atômica contém muitos métodos analíticos usados para calcular a composição elementar (pode ser líquida, gasosa ou sólida) detectando os espectros de emissão eletromagnética, intensidade de emissão ou espectro de massa dessa amostra. As concentrações do elemento de um milhão (ppm) ou um bilhão de componentes (ppb) desta amostra também podem ser descobertas, portanto, pode ser usado para análise de vácuo. Existem diferentes tipos de espectroscopia de massa, espectroscopia, emissão, absorção e técnicas de fluorescência. Porque cada um tem seus pontos fortes e limitações, a determinação de uma técnica adequada exige uma compreensão fundamental de cada método. No entanto, este tópico se destina a oferecer apenas os métodos de espectroscopia de emissão.
É um sistema de análise química que utiliza a intensidade da luz, intensidade de emissão gerada a partir de uma chama de gás quente, arco, plasma ou descarga em um comprimento de onda específico para determinar o número de um componente em uma amostra. Enquanto o nível de luz emitida é proporcional ao número de átomos desse componente, o comprimento de onda da linha espectral no espectro de emissão fornece a identidade desse componente. Vários procedimentos podem excitar a amostra.
Método para gerar espectro de emissão e espectro de absorção
O que é espectro de emissão ou espectro de emissão?
“O espectro de emissão de um elemento ou composto químico é que a faixa de frequências da radiação eletromagnética emitida por causa de um salto de átomo ou molécula ou transição de um estado de energia superior para um estado de energia inferior.”
A linha de emissão ou linha espectral é brilhante ou escura em um espectro contínuo ou uniforme, levando à emissão ou absorção de luz em uma faixa de frequência estreita, em comparação com as frequências elementares padrão. Essas linhas espectrais de emissão são utilizadas para reconhecer átomos e moléculas, comparando-os com as frequências elementares padrão.
Amostra de espectros de emissão:
O espectro de emissão do ferro (Fe).
Crédito da imagem:
Nilda, Domínio público, via Wikimedia Commons
Tipo de espectroscopia de emissão atômica:
- · Plasma atômico indutivamente acoplado Espectroscopia de emissão atômica.
- · Faísca ou arco atômico Espectroscopia de emissão atômica.
- · Atômico baseado em chama Espectroscopia de emissão atômica.
Plasma indutivamente acoplado Espectroscopia de emissão atômica:
A técnica espectroscópica de emissão atômica com plasma indutivamente acoplado (ICP-AES) utiliza um plasma indutivamente acoplado para fazer átomos e íons excitados emitirão radiação eletromagnética em diferentes comprimentos de onda característicos de um componente específico. Os benefícios da técnica espectroscópica de emissão atômica com plasma indutivamente acoplado têm a limitação de capacidade de vários elementos, baixa interferência química e um sinal estável e reproduzível.
Os contras são a interferência espectral (muitas linhas de emissão), o preço e as despesas operacionais e o fato de que as amostras normalmente precisam manter um remédio líquido.
A técnica espectroscópica de emissão atômica é um esquema de investigação química que emprega a intensidade da luz gerada a partir de uma chama de gás quente, arco, plasma ou descarga em um comprimento de onda específico para determinar o número de uma substância ou componente. Embora o nível da luz emitida seja proporcional ao número de átomos desse componente, o comprimento de onda da linha espectral no espectro de emissão fornece a identidade desse componente. Vários procedimentos podem excitar a amostra.
Espectroscopia de emissão atômica com faísca ou arco:
“Um tipo de espectrometria de emissão atômica em que a amostra é excitada por um arco ou faísca entre dois eletrodos.”
A espectroscopia de emissão atômica com faísca ou arco pode ser utilizada para a avaliação de componentes metálicos em amostras sólidas. Para materiais não condutores, a amostra é a mistura com pó de grafite para torná-la perceptível. Em métodos convencionais de espectroscopia de arco, uma amostra do som geralmente era triturada e destruída por meio do processamento de avaliação. Os átomos excitados emitem luz em comprimentos de onda característicos, que podem ser dispersos com um monocromador e detectados.
Em uma época anterior, a técnica de arco ou centelha não era controlada adequadamente; a avaliação desses componentes na amostra foi apenas qualitativa. Porém, os recursos modernos de centelha com controle de descarga se tornaram altamente qualitativos. Tanto a avaliação qualitativa quanto a quantitativa das faíscas são comumente usadas para manufaturar o gerenciamento da qualidade de centros de fundição e fundição de metal.
Espectroscopia de emissão atômica de chama:
Uma amostra da substância é misturada ou trazida (usando um pequeno laço de platina ou fio específico) para a chama do gás, ou solução pulverizada, ou diretamente para a chama ou fogo. A chama evapora o solvente da amostra pelo calor existente produzido e quebra as ligações intramoleculares para produzir átomos livres. Essa energia excitará o átomo, especialmente os elétrons, estados eletrônicos muito excitados que emitem luz quando voltam ao estado eletrônico fundamental. Cada elemento emite luz ou fóton em um comprimento de onda característico predefinido, que é disperso usando um prisma ou aparelho de grade e finalmente observado no espectrômetro.
O uso frequente dessa medição de emissão com chama e faísca é padronizado para metais alcalinos para obter análises farmacêuticas.
Qual é a diferença entre espectroscopia de absorção atômica (AAS) e espectroscopia de emissão atômica (AES)?
- A técnica de espectroscopia de absorção atômica (AAS) e espectroscopia de emissão atômica (AES) é um processo espectranalítico para a análise quantitativa de componentes compostos que utilizam a absorção de radiação óptica (luz) livre de elétrons da condição gasosa.
- Na espectroscopia de absorção atômica AAS, quando a luz monocromática é bombardeada através da substância que os elétrons absorvem energia, o nível de absorção é listado. Na técnica espectroscópica de emissão atômica (AES), a amostra que é atomizada na chama absorve a energia dos elétrons e fica excitada.
- As informações sobre os espectros de excitação e emissão (ou espectros de excitação e decaimento da intensidade de emissão), nível de energia, permitem o acesso a informações sobre as distribuições em ambos os estados de solo e excitado.
- O uso de diferentes fontes de luz e fontes de excitação é específico do método.
Aplicação da espectroscopia de emissão:
- Um monocromador de raio-X rígido baseado em laboratório é usado para aplicações de alta resolução que exploram a espectroscopia de emissão de raios-X.
- Uma aplicação padrão também está perto de medições de estrutura de borda à medida que os átomos decaem para o estágio básico, explorando a absorção de raios-X. A radiação emitida geralmente passa pelo monocromador usado para isolar o comprimento de onda característico específico para esta análise específica.
- A espectroscopia de emissão em AES ou espectroscopia de emissão atômica geralmente explora a medição de emissão óptica quantificável começando a partir de átomos excitados para avaliar a concentração e seus espectros de emissão. Especificidades extras relativas à estrutura eletrônica e geométrica dos metais de transição também podem ser investigadas e analisadas.
- Medidas espectroscópicas baseadas no espectro de emissão e espectroscopia não linear de raios-X são usadas para analisar um tipo diferente de transição, como compostos metálicos em química inorgânica, caracterização de catálise e aplicação de ciência de materiais.
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Eu sou Subrata, Ph.D. em Engenharia, mais especificamente interessado em domínios relacionados com ciências Nucleares e Energéticas. Tenho experiência em vários domínios, desde engenheiro de serviço para drives eletrônicos e microcontroladores até trabalho especializado de P&D. Trabalhei em vários projetos, incluindo fissão nuclear, fusão em energia solar fotovoltaica, projeto de aquecedores e outros projetos. Tenho um grande interesse no domínio da ciência, energia, electrónica e instrumentação, e automação industrial, principalmente devido à vasta gama de problemas estimulantes herdados deste campo, e que todos os dias estão a mudar com a procura industrial. Nosso objetivo aqui é exemplificar esses assuntos científicos complexos e não convencionais de uma maneira fácil e compreensível.
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