O termo espectroscopia é usado em matérias como a física e a química e deriva do latim spectrum, que significa imagem ou aparição, e do grego skopein, que tem o significado de vista no mundo.
Nesse sentido, a espectroscopia faz referência à técnica de aferimento de dados físico-químicos, obtidos a partir da transmissão, da absorção ou da reflexão de energia radiante que incide em uma amostra qualquer.
Em 1666, Isaac Newton mostrou que a luz branca a partir do sol era repartida em uma série de cores. Introduziu, assim, a palavra espectro e descreveu o fenômeno, a partir de um outro experimento que usava lentes, em uma tela e um prisma de vidro. Dava-se início à ciência da espectroscopia.
O que é espectroscopia?
Espectroscopia é uma técnica que utiliza a luz para estudar a composição, a estrutura e as propriedades da matéria. A palavra deriva do latim spectrum, que significa imagem, aparição.
O conceito, que teve início na observação da luz visível dispersa por um prisma, atualmente abrange toda e qualquer interação radiação-matéria.
Histórico
Em 1666, Isaac Newton demonstrou que, a partir do sol, a luz branca podia ser repartida em uma série de cores.
Nesse sentido, a partir de um experimento utilizando uma superfície com um orifício que emitia feixes de luz, uma lente para focar, prisma de vidro e uma tela para exibir o espectro, o cientista iniciou os estudos da espectroscopia.
A seguir, estudos precursores partiram do pressuposto de que a radiação solar possuía componentes de fora da parte visível do espectro.
O alemão Joseph Fraunhofer observou que o espectro do sol, quando disperso, conseguia ser atravessado por inúmeras finas linhas escuras, ou as linhas de Fraunhofer.
Todavia, o físico elaborou as normas para comparação de linhas espectrais vindas de primas diferentes, além de ter estudado os espectros das estrelas e dos planetas, dando origem à astrofísica.
Mais estudos
Estudos aconteceram ao longo do tempo e Gustav Kirchhoff entendeu que cada elemento e composto químico tinha seu próprio espectro único e, que ao se estudar o espectro vindo de uma fonte desconhecida, era possível determinar sua composição química.
Uma das leis de Kirchhoff afirma que a potência emitida e absorvida da luz em um determinado comprimento de onda são as mesmas para todos os corpos em uma mesma temperatura.
Nesse sentido, vale dizer que um gás que irradia um espectro, na mesma temperatura, acaba por absorver todas as linhas que irradiam. Estudos conduzidos por Kirchhoff e R. Bunsen, entretanto, explicaram o fenômeno das linhas de Fraunhofer no espectro do sol.
Posteriormente, a partir desses estudos, tornou-se possível analisar a atmosfera do sol. Nesse sentido, a espectroscopia passou a ser utilizada como ferramenta para se descobrir a estrutura atômica e molecular de materiais.
Atualmente, a aplicação de todos esses estudos acerca da espectroscopia servem para a análise de objetos, tanto os terrestres quanto os estelares, além de permanecer como o único meio de se estudar os elementos químicos que se fazem presentes nas estrelas.
Princípios da espectroscopia
De maneira geral, a espectroscopia apresenta uma abordagem metodológica de acordo com os métodos usados. Nesse sentido, são analisadas as espécies, a região do espectro eletromagnético e o tipo de interação monitorada da radiação-matéria.
Assim, o princípio fundamental da espectroscopia está baseado no experimento realizado em uma amostra que recebeu radiação eletromagnética, a fim de se observar como o estímulo será respondido.
Todavia, a resposta foi obtida em função do comprimento de onda da radiação, e representa o espectro. Por sua vez, um espectro é reproduzido com a energia da luz, das ondas de rádio de baixa energia aos raios gama de alta-tensão.
A espectroscopia tem como objetivo geral compreender exatamente a luz que interage com a matéria e, a partir disso, como essa informação será usada para a compreensão quantitativamente da amostra em análise.
Contudo, a espectroscopia enquanto um sistema científico, deve ser compreendida como um grupo de ferramentas que devem ser empregadas de maneira que possam facilitar a compreensão de diferentes sistemas e, também, para a resolução de problemas químicos complexos.
Leis de Kirchhoff
Em 1856, Gustav Kirchhoff sugeriu, em seus estudos, que as cores seriam melhor distinguidas se passassem por um primas. Assim, suas análises tiveram seguimento e o físico Kirchoff determinou que os gases que passavam por um prisma não emitiam espectro contínuo.
Nesse sentido, cada elemento químico usado para identificar as linhas dos gases geravam linhas diferentes. Por exemplo, o neônio (vermelho), o sódio e as linhas amarelas e o mercúrio, que apresentava as cores amarela e verde.
Com o seguimento dos seus estudos, Kirchhoff elaborou as seguintes leis:
- Um corpo quente, sólido, líquido ou gasoso, emite um espectro contínuo.
- Sendo transparente, um gás produz espectro de linhas brilhantes. Todavia, o número e a posição das linhas depende dos elementos químicos que estão no gás.
- Se um espectro passar por um gás que se encontra a uma temperatura menor (de forma contínua), o gás frio faz com que as linhas escuras apareçam. O número e a posição das linhas também depende dos elementos presentes no gás.
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Fontes: Info Escola, Astro, News Medical, News Medical
Imagens: Pinterest, Carta Capital, Doc Player, Google Arts & Culture
