Espectros, matéria, atomos e transições
Um dos possíveis inícios da mecânica quântica é quando Schroedinger propõe a discretização da emissão de corpo negro. Isso significa dizer que todo corpo emite energia em forma de radiação eletromagnética de forma muito bem definida. Atualmente sabemos que a emissão de espectro está relacionada justamente com transições de energia das partículas e estruturas e que tanto a absorção quanto a emissão dessa energia é feita com a energia muito bem definida. Se conseguimos perceber a energia, podemos identificar a transição e consequentemente a partícula ou molécula que emitiu aquela energia. A análise de espectros é algo usado há muito tempo pela humanidade, existem diversos instrumentos científicos que usam o espectro.
Usos
A Espectrofotometria é uma técnica muito utilizada na análise de substâncias químicas, etc.
Espectrofotometria no ultravioleta vísivel
A espectrofotometria no UV-Vis é uma técnica em que se incide uma luz ultravioleta sobre o a solução, elevando os níveis energéticos de estruturas específicas (elétrons fracamente ligados, cromatóforos). Costuma-se dizer que são substâncias oticamente ativas, que para voltar ao estado antigo emitem radiação eletromagnética, podendo ser muito pouco energéticas - como ondas de rádio - e chegar até mesmo no espectro do infravermelho.
Espectrofotometria por absorção
A espectrofotometria por absorção também é bastante utilizada. Consiste em incidir sobre a amostra luzes de comprimento de onda bem determinado, e observar os comprimentos de onda que são absorvidos pela amostra.
Parâmetros e conceitos da Física no espectrofotômetro
O espectrofotômetro tem o funcionamento em difração, que é um fenômeno ótico. O arco-íris é justamente a difração dos raios solares. Se o sol fosse feito de outras substâncias, o arco-íris teria cores diferentes. Em nosso equipamento, em vez das gotas da chuva, usamos uma rede de difração. Um parâmetro importante é o chamado poder de separação ou resolução do sistema: quanto mais linhas houver em nossa rede difração, maior será o poder separador, mais claro e espaçado será o espectro que observaremos. Apesar da simplicidade de construção de nosso espectrofotômetro, ele possui uma série de parâmetros que influenciam a qualidade do espectro que iremos observar.
Montando um espectrofotômetro
Fizemos uma série de experimentações e montagens, baseando-se em dois projetos (publicLab e Waag Society), as montagens se preocuparam com a facilidade de construção, baixo custo e garantia de funcionamento. Como fizemos algumas alterações em relação no modelo do PublicLab, recomendamos seguir o passo a passo da versão de mesa, assim como as seguintes dicas:
Dicas e truques da montagem
Um problema muito recorrente que encontramos foi a estabilidade do sistema. A construção de papel para WebCam é bem bacana, apesar de ser limitada. Ela é importante para apropriação do sistema;
A caixa deve isolar muito bem o sistema. Uma alternativa que encontramos foi o uso de fitas autocolantes grossas e espelhadas, que não permitem a passagem da luz;
Um ponto extremamente sensível é a fenda. Ela precisa ficar bem fixada em todos os planos. O PublicLab usa acetato como fenda (distância de 200mm entre a câmera e a fenda) com largura de cerca de 0,12 mm. Isso é difícil de conseguir sem usar equipamentos de precisão. Fizemos uma fenda, como sugerido pelo WaagSociety, mas usando duas lâminas de estilete. Para calibração da fenda usamos uma folha de papel sulfite.
Usamos um LED RGB para fazer uma espectrofotometria de absorção;
Na espectrofotometria por absorção usamos a fonte de luz perpendicular ao plano focal;
Testamos a espectrografia por emissão no UV-Vis, usando a fonte de Luz paralela ao plano focal;
A situação mais estável para espectrofotometria no UV-Vis foi usando dois LEDs UV (~390nm) de 3W, usando uma fonte limitada em 700 mA de corrente na configuração de maior intensidade;
