Rodrigo Ricardo

Espectro atómico: definición, absorción y emisión

Publicado el 18 septiembre, 2020

Mirando un arcoiris

Los arcoíris son una de las cosas más bellas de la Tierra y contienen una variedad de colores que nuestros ojos pueden ver. Por eso usamos la expresión “todos los colores del arcoíris”. Pero, ¿sabías que esta expresión no es técnicamente cierta, que al arco iris le faltan algunos colores?

Si pudieras mirar muy de cerca un arco iris y analizar su luz, encontrarías ‘huecos’ oscuros en el espectro de luz que de otro modo sería continuo. Esto se debe a que la luz blanca pura puede brillar a través de un prisma y dividirse en todos los colores que nuestros ojos puedan ver. Pero el Sol no nos envía una luz blanca y pura. Nos envía un espectro atómico.

Un espectro atómico es un espectro que se ha iluminado a través de un material o se origina a partir de él (generalmente un gas) y contiene patrones que son característicos de los elementos presentes en el material. Cuando analizamos el espectro del Sol, por ejemplo, podemos averiguar qué elementos están presentes en el Sol.

Espectro de absorción

Para analizar la luz del Sol, la hacemos brillar a través de un espectrómetro , que es un dispositivo que separa la luz por energía y color. Cuando hacemos eso, creamos una imagen del espectro del Sol que se ve así:

Un espectro de absorción (líneas de absorción)

Este es un espectro de absorción similar al del Sol. Las líneas negras muestran dónde la luz es absorbida por los elementos en las capas externas del Sol.

La luz roja es la energía más baja y la luz azul es la energía más alta, al igual que una brasa roja en un fuego no es tan caliente como una llama amarilla, ¡y las llamas azules son las más calientes de todas!

Las barras negras (huecos) en el espectro del Sol se conocen como líneas de absorción y son causadas por los gases en las capas externas del Sol que absorben parte de la luz.

El Sol contiene muchos elementos: hidrógeno, helio, carbono y cantidades más pequeñas de elementos pesados. Cuando la luz del Sol brilla a través de estos elementos, los átomos absorben la energía, pero solo absorben la luz que es del color correcto para igualar la energía que necesitan. Esto nos da esos huecos en el espectro del Sol. Y al mirar los espacios, podemos ver de qué está hecho el Sol.

Espectro de emisión

Un espectro de emisión es lo opuesto a un espectro de absorción. En lugar de obtener luz con algunos colores faltantes, en un espectro de emisión, esos son los únicos colores que obtenemos.

Para crear un espectro de absorción, tuvimos que hacer brillar la luz a través de un gas. Pero para crear un espectro de emisión, calentamos un gas. Los átomos del gas absorberán esta energía, pero solo por un tiempo. Calentar el gas hace que los átomos se muevan y se llenen de energía … tienen demasiada energía. Finalmente, esta energía se vuelve a liberar (o se emite ) como luz. El color de la luz que se emite es diferente para cada elemento, por lo que podemos observar el espectro de emisión de cualquier gas para averiguar qué elementos hay en el gas que estamos calentando.

Átomos y niveles de energía

Hasta ahora, hemos aprendido cómo los átomos pueden absorber la luz de colores particulares o, cuando se calientan, emiten luz de esos mismos colores. ¿Pero cómo lo hace? ¿Y por qué son solo ciertos colores?

Los átomos contienen electrones que orbitan alrededor del núcleo y esos electrones se encuentran dentro de los niveles de energía (también conocidos como capas). Los niveles de energía son órbitas particulares, o cantidades particulares de energía, que los electrones pueden tener. A continuación se muestran algunos ejemplos:

Ejemplos de niveles de energía atómica

Como puede ver, podemos dibujarlos como órbitas circulares (como a la derecha), o representarlos como líneas rectas, como los pisos de un hotel (como a la izquierda).

Los electrones de un átomo pueden absorber energía y saltar de un nivel de energía más bajo a uno más alto, pero solo si obtienen exactamente la cantidad correcta de energía para dar el salto. Si saltan demasiado o no lo suficiente, ¡fallarán! Y si van a fallar, se quedan donde están.

Los átomos solo pueden absorber la luz de ciertas energías (colores)

Como puede ver en esta imagen, los átomos solo pueden absorber luz de ciertas energías (colores). Las flechas rectas muestran electrones saltando a niveles de energía más altos.

Cuando haces brillar luz a través de un gas, los electrones absorben luz que tiene suficiente energía para ayudarlos a saltar. Esto le da el espectro de absorción, con colores particulares de luz absorbidos.

Y cuando calienta un gas, los electrones también saltan, antes de volver a caer y liberar esta energía en forma de luz. Esto le da los espectros de emisión que contienen ciertos colores de luz. Los colores coinciden con los niveles de energía del átomo.

Resumen de la lección

En esta lección, hemos discutido dos tipos de espectros atómicos : espectros de emisión y espectros de absorción.

Los espectros de absorción son lo que obtienes cuando haces brillar luz blanca a través de un gas. Ciertos colores (energías) de la luz son absorbidos por el gas, lo que hace que aparezcan barras negras (espacios) en el espectro. Esto sucede porque los electrones en los átomos del gas solo pueden absorber ciertas cantidades de energía, la cantidad necesaria para saltar a una órbita más alta (nivel de energía). Entonces, la luz que tiene esta energía se absorbe y el resto de la luz pasa a través.

Los espectros de emisión son los que se obtienen cuando se calienta un gas. Los electrones de los átomos absorben la energía térmica, lo que les permite saltar a niveles de energía más altos. Después de un tiempo, los electrones vuelven a descender a niveles inferiores y la energía que pierden en el proceso se libera en forma de luz. La luz que se emite coincide con los niveles de energía de los átomos, por lo que tiene colores particulares.

Debido a que cada átomo tiene diferentes niveles de energía, cada átomo producirá diferentes espectros de absorción y emisión. Podemos usar espectros de absorción y espectros de emisión para averiguar qué elementos están presentes en el gas, incluidos los elementos presentes en el Sol.

Terminología primaria


Espectro
Atómico espectro arco iris

Condiciones Definiciones
Espectro atomico 2 tipos: emisión y absorción
Espectrómetro un dispositivo que separa la luz por energía y color
Espectro de absorción luz blanca a través de un gas; ciertos colores de luz son absorbidos por el gas, haciendo que aparezcan barras negras
Líneas de absorción las barras negras, o espacios, que aparecen
Los espectros de emisión los electrones en los átomos absorben la energía térmica, lo que les permite saltar a niveles de energía más altos
Niveles de energía capas orbitales con electrones adentro

Los resultados del aprendizaje

Desarrolle su capacidad para hacer lo siguiente a través de la lección en video:

  • Exponga el término ‘espectro atómico’
  • Interpretar el espectro de emisión
  • Detallar los distintos niveles de energía atómica

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