1) O documento discute espectros de emissão e absorção e como eles podem ser usados para identificar elementos químicos em estrelas e na atmosfera solar. 2) Riscas espectrais características identificam elementos químicos de forma única, como "impressões digitais". 3) A análise dos espectros estelares pode revelar quais elementos estão presentes e suas abundâncias relativas em diferentes estrelas.

1. Espectros, Radiações e Energia
Adaptado de
Corrêa, C. (2007), química, Porto
Editora

2. Espectros. Espectros de emissão e de absorção.
A natureza destas e de outras figuras
multicolores era desconhecida e
encarada como algo de fantasmagórico.
Por isso lhes chamaram ...
ESPECTROS!

3. O arco-íris foi o primeiro
espectro observado.
Resulta da decomposição da
luz branca.
A luz branca é o resultado da mistura das várias cores do arco-íris

4. Newton estudou
de modo
sistemático a
Fac-símile de Opticks de Newton– Book
decomposição da
I, Part II, Plate IV (1704) luz solar.

5. TIPOS DE ESPECTROS
Contínuos
ESPECTROS
Descontínuos ou de riscas

6. Temos assim:
de emissão:
ESPECTROS
Energia
de absorção:
Espectro de
absorção
(riscas)
Substância que absorve 0 % Absorção
certas radiações

8. Cada elemento tem o seu espectro de emissão e o seu espectro de
absorção característicos que o identificam, quer esteja isolado, quer
esteja combinado com outros elementos.
As riscas características são as suas “impressões digitais” (como um
código de barras).
Comprimento de onda

10. Se um pouco de um dado elemento X for atravessado por
luz branca, o elemento absorve as mesmas radiações
(mesma energia) que é capaz de emitir.
X excitado λ1
λ2
λ3
Emissão
Espectro
X de emissão
Espectro de
X absorção
Luz branca Absorção
λ1
λ2
λ3

11. Espectro de emissão e de absorção do Sódio

12. Se o espectro solar for observado em espectroscópios mais potentes,
encontra-se uma série de riscas negras (riscas de absorção).
São as riscas de Fraunhofer
Fraunhofer a observar
espectros
Espectro solar obtido por
Fraunhofer em 1814

13. As riscas negras resultam da absorção de
radiação
por elementos presentes na parte mais externa do
Sol Riscas de
Absorção por elementos
presentes no Sol absorção
oo

14. AS RISCAS DE FRAUNHOFER DÁ-NOS
INFORMAÇÕES SOBRE:
• OS ELEMENTOS QUÍMICOS QUE EXISTEM NUMA
DADA ESTRELA (por comparação do espectro da estrela
com os espectros dos elementos).
• OS ELEMENTOS MAIS ABUNDANTES NA ESTRELA
(maior nº de radiações absorvidas pelos átomos/iões (E) ⇒
risca negra mais larga ⇒ mais intensa ⇒ maior nº de átomos/
iões).
• A TEMPERATURA DA SUPERFÍCIE DA ESTRELA
(certas partículas só se forma a determinadas temperaturas).

15. O fogo de artifício resulta da emissão de luz de várias cores
por parte dos átomos excitados pelo calor libertado na
combustão dos foguetes.
SAIS COR da CHAMA
Sais de potássio Violeta
Sais de sódio Amarela
Sais de lítio Vermelho-carmesim
Sais de bário Verde-amarelado
Sais de estrôncio Carmesim
Sais de cálcio Vermelha-alaranjada
Sais de magnésio Branco brilhante
Sais de cobre(II) Verde
As cores conferidas às chamas utilizam-se
na análise elementar por via seca (ensaios de chama).

16. O espectro electromagnético.
Comparação das radiações quanto à sua energia e efeito
térmico
Comprimento de onda
? Visível
?
Haverá radiações para cada um dos lados do visível?
Há. A luz visível é apenas uma pequena
parte das radiações electromagnéticas.

17. A luz visível é apenas uma pequena
parte das radiações electromagnéticas.

18. As radiações ultravioletas (UV) são ....?.....
mais
energéticas que as visíveis; podem iniciar
várias reacções químicas (por ex. Impressionar
uma chapa fotográfica).
As radiações infravermelhas (IV) são menos
visíveis e ultravioletas;
energéticas que as ...............?................... ;
manifestam-se sob a forma de calor.
Todas as radiações
ENERGIA.
transportam ......?......

19. As radiações ultravioletas (UV) têm comprimentos
de onda menores que as visíveis.
As radiações infravermelhas (IV) têm comprimentos
de onda maiores que as visíveis.
A
IV
< λ
UV > λ
B
B

20. A intensidade* das radiações depende da
fonte e do comprimento de onda (cor).
*A intensidade de uma radiação é proporcional ao
número de fotões emitidos por unidade de tempo

21. Como será possível saber que elementos
existem no Sol e noutras estrelas mais
longínquas?
Resposta: a partir da análise dos espectros
de emissão e de absorção da luz proveniente
dessas estrelas.

22. Se uma dada estrela emite luz com esta composição:
certamente que contém .......?........
hidrogénio λ
Espectro de emissão de um elemento X
λ
Espectro de emissão do H λ

23. Espectro e temperatura efectiva
Espectros característicos de três diferentes tipos de estrelas.
Cada tipo espectral corresponde a um intervalo restrito de
temperaturas da superfície (temperatura efectiva) das estrela

24. Espectro de emissão de um corpo quente em função da temperatura:
Quanto mais elevada
for a temperatura de
um corpo:
- Maior é o valor da
energia da rad.
Emitida - maior é a
deslocação para o
violeta;
- Mais elevado é o nº
de fotões emitidos
por unidade de área -
maior a intensidade
de radiação

25. Comparando os espectro de um dado elemento na Terra com o
espectro desse elemento na luz proveniente das estrelas
verifica-se que a posição de todas as riscas no espectro estrelar
está um pouco desviada no sentido do vermelho, ou seja, no
sentido das radiações de maior comprimento de onda.
Espectro do elemento na Terra:
Espectro do elemento na estrela: Red shift
λ
Este efeito é uma consequência da estrela se estar a afastar, ou
seja, da expansão do Universo.