Medición de Espectros de Emisión de Gases con Espectrómetro

Espectrometría

Objetivos

• Estudiar el espectro de los gases y el funcionamiento del espectrómetro.

Metodología

Utilice el sensor de rotación para medir el desplazamiento circular del disco graduado en grados y el sensor de luz para determinar la posición, por la intensidad lumínica de las diferentes líneas espectrales de la luz de mercurio o gas empleado en la emisión.

Utilice el DataStudio para registrar y mostrar los datos por medio de un gráfico. Determine a partir de él, la variación angular y con estos datos determinar la longitud de onda para cada línea del espectro de la luz del gas empleado.

Procedimiento

1. Determine para cada muestreo empleando la herramienta inteligente el ángulo inicial, el ángulo final y la variación angular.
2. Transfiera los resultados a una tabla en el informe de Laboratorio.

Resultados (Tabla 1)

Cálculo de d

d = (1/600)/1000

Recogida de Datos Empleando un Espectrómetro

Este instrumento es un dispositivo que permite estudiar los espectros de emisión del gas. El gas (S), excitado a niveles superiores de energía debido a descargas eléctricas, emite radiación electromagnética en forma de líneas espectrales, parte de las cuales corresponden a la banda visible del espectro. Estas, pasan a través de la rendija (1) del espectrómetro y alcanzan la red de difracción (4).

Procedimiento Adicional

3. Con el ocular ubique diferentes líneas espectrales de emisión del gas, anote el ángulo bajo el cual se ven, su color y el orden de difracción.

Resultados (Tabla 2)

Preguntas y Respuestas

1. ¿Qué entiende por cuantización de la energía?

   Son las cantidades de energía discreta que pueden tener los sistemas microscópicos.

   Cuantización de energía es cuando los átomos o las partículas subatómicas, como los electrones, absorben o emiten energía al aumentar o disminuir de niveles energéticos. Así, los átomos absorben energía cuando escalan a un nivel superior y emiten energía cuando bajan a un nivel inferior.

2. ¿Cuántos órdenes de difracción logró observar?

   Logramos observar 2 órdenes de difracción.

3. ¿Dónde deberían estar ubicadas las líneas espectrales de mayor orden m?

   Al realizar la experiencia, observamos que las líneas espectrales del gas se veían al girar el ocular hacia la derecha, por lo tanto, las líneas espectrales de mayor orden se deberían ver a mayores ángulos que los que pudimos ver, es decir, girando el ocular del espectrómetro más hacia la derecha. θ ≈ 45º

4. ¿Qué sucede en el centro de observación, o sea, cuando θ = 0?

   Podemos apreciar el espectro de luz completa, como se suponía, solamente se observó la luz blanca, es decir, el máximo central.

5. ¿Qué energía electromagnética corresponde a cada longitud de onda observada?

   La energía electromagnética correspondiente a cada longitud de onda es la emitida por el gas utilizado. Es llamada líneas espectrales del gas o espectro de emisión y se puede cuantificar de acuerdo a:

   ΔE = hν donde h = cte. De Planck = 6,62 × 10⁻³⁴ J·s.

   Energías calculadas:

   • Violeta (Orden 1): 4.22 × 10⁻¹⁷ J
   • Verde (Orden 1): 3.54 × 10⁻¹⁷ J
   • Naranja (Orden 1): 3.21 × 10⁻¹⁷ J
   • Violeta (Orden 2): 4.39 × 10⁻¹十七 J
   • Verde (Orden 2): 3.49 × 10⁻¹⁷ J
   • Naranja (Orden 2): 3.33 × 10⁻¹十七 J

   El espectro de emisión de un gas es la huella digital de un gas al ser excitado, obteniéndose las diferentes longitudes de onda.