Uma introdução à espectroscopia atômica: II - o espectro do sódio

Abstract

Recebido em 14/2/07; aceito em 18/5/07; publicado na web em 9/11/07 AN INTRODUCTION TO ATOMIC SPECTROSCOPY. II -THE SODIUM SPECTRUM. The present article is devoted to Chemistry or Physics undergraduate students, given their difficulty to understand fundamental concepts and technical language used in atomic spectroscopy and quantum mechanics. An easy approach is shown in the treatment of the emission spectrum of the sodium atom without any involved calculations. In a previous article, the hydrogen spectrum was considered and the energy degeneracy of the angular momentum quantum number was observed. For the sodium spectrum, due to the valence electron penetration into internal shells, a breakdown of this degeneracy occurs and a dependence of this penetration on the angular momentum quantum number is observed. The eigenvalues are determined introducing the quantum defect correction (Rydberg correction) in the denominator of the Balmer equation, and the energy diagram is obtained. The intensity ratio for the observed doublets is explained by introducing new wave functions, containing the magnetic quantum number of the total angular momentum.Keywords: sodium; spectral series; eigenvalues. INTRODUÇÃO Em artigo anterior1 foi examinado o espectro atômico do hidrogênio, considerando o modelo de órbitas circulares do elétron ao redor do núcleo. Foram obtidas as expressões para as séries espectrais e para os níveis de energia (autovalores), em função do número quântico principal n. Sommerfeld considerou o modelo de órbitas elípticas para este átomo, havendo neste modelo duas variáveis, a distância do elétron ao núcleo e o ângulo de seu raio vetor com o semi-eixo maior da elipse. Para órbitas circulares Bohr introduziu a quantização do momento angular mas para órbitas elípticas, além da quantização do momento angular, é necessário considerar a quantização do momento linear, pois na elipse o raio não é constante. Isto dá origem a dois números quânticos, o radial, n r , e o do momento angular, k (k=1, 2, ...), sendo o número quântico principal n definido como n = k+ n r 2,3 . Sommerfeld mostrou que o número quântico n é uma medida do eixo maior da elipse e k é uma medida do eixo menor; atualmente o número quântico k foi substituído pelo número quântico do momento angular l, que pode ter valores 0, 1, 2,...n. Foi definida uma nova função de onda, envolvendo n e l, e para um mesmo valor de n devem aparecer vários subníveis, com diferentes valores de l. No diagrama dos níveis de energia, para n=1 existirá somente um nível, com l=0. Para n=2 comparecem dois níveis, com l=0 e l=1; para n=3 existem três níveis, para l=0, l=1 e l=2 etc. As transições devem obedecer as regras de seleção, sendo que para o número quântico n não há restrições (Δn = 0, 1, 2...) e para o número quântico l só pode haver variação por uma unidade (Δl = ±1).Neste modelo de órbitas elípticas são obtidos, contudo, os mesmos valores de energia do modelo de órbitas circulares, ou seja, a energia não depende do número quântico do momento angular l, os autovalores ...

I2: uma molécula didática

“…A Figura 1 mostra o esquema dos níveis de energia e a curva de energia potencial (A), para o oscilador harmônico, e (B) para o anarmônico, notando-se que para o oscilador harmônico os níveis são igualmente espaçados e a separação é igual à freqüência vibracional ω e . Pela expressão (2), no oscilador anarmônico quando o número quântico v aumenta, a energia dos níveis diminui, como está esquematizado na Figura 1(B). Nota-se para o oscilador anarmônico uma energia de dissociação, (D e ), não existente no oscilador harmônico.…”

“…Geralmente, as bandas harmônicas são pouco intensas no Raman, sendo difí-cil observá-las; se a radiação excitante se situa na região de uma banda de absorção intensa, ocorre o efeito Raman ressonante e elas ficam bastante intensificadas. 5,6 O espectro de absorção de solução de iodo, em solvente apolar, apresenta uma banda intensa na região do verde (banda eletrôni-ca), Figura A intensidade de uma banda Raman, transição entre um estado inicial m e um estado final n, depende da quarta potência da freqüência da radiação espalhada e do quadrado do módulo do componente da polarizabilidade desta transição, |(α ρσ )mn| 2 , onde ρ e σ são x, y ou z.…”

“…No modelo de oscilador anarmônico, o número de onda de qualquer banda deste espectro é expresso pela diferença entre os valores de G v e G 0 , ν v = G v -G 0 G v -G 0 =ω e (v+½)-ω e x e (v+½) 2 -ω e (½)+ω e x e (½) 2 =ω e v-ω e x e v(v+1) (9)…”

“…Em artigos anteriores 1,2 foram examinados os espectros atômi-cos do hidrogênio e do sódio com o objetivo de, através da espectroscopia, tornar claros alguns conceitos da mecânica quântica.…”

Estudo por espectroscopia micro-Raman dos mecanismos de separação de fase em vidros fosfatos de metais de transição

“…Para uma revisão detalhada dos fundamentos da espectroscopia vibracional e do espalhamento Raman, recomenda-se a leitura de uma série de trabalhos publicados recentemente por Sala. [5][6][7] Com o notável desenvolvimento da instrumentação, a espectroscopia micro-Raman adquiriu uma grande versatilidade de aplicações, de tal forma que atualmente aplica-se a amostras biológicas, 8,9 peças de arte, 10 amostras de origem arqueológica 4,11-13 tais como vidros, cerâmicas, tecidos históricos, manuscritos e pinturas rupestres. A espectroscopia micro-Raman é apontada como uma das principais técnicas que, usadas isoladamente, permitem o estudo de misturas heterogêneas de sólidos orgânicos ou inorgânicos, sendo particularmente adequadas ao estudo de sistemas multifásicos e multicomponente, mesmo em escala nanométrica.…”