Espectroscopios, gases calientes y frias

¿Cómo podemos distinguir un gas caliente de uno frío en un espectrómetro basico? Sabemos que los científicos utilizan espectrómetros precisamente para esto, pero ¿cómo lo hacen?

Objetivos  
Aprende los usos de (y cómo construir) un espectroscopio básico y cómo ayuda a identificar gases fríos/cálidos observando su emisión espectral. 

Esto nos ayuda a aprender y tener una estimación sobre cómo los científicos usaban estos espectroscopios para determinar la composición química de estrellas muy lejanas en la galaxia. 

Material  

• Un tubo de cartón o una caja pequeña  

• CD o DVD en blanco  

• Papel de construcción negro o pintura  

• Papel de aluminio  

• Cinta adhesiva  

• Tijeras o cuchillas  

• Fuentes industriales y de laboratorio de gas caliente/frío (por ejemplo, atomizadores de bobina de tungsteno, tubos de choque) 

Procedimiento  

Construyendo el espectroscopio,  forra el interior del tubo con papel negro para reducir los reflejos internos. Corta una rendija muy delgada y precisa (aproximadamente 1 mm de ancho) en un extremo del tubo. 

En el extremo opuesto, corta una ventana para mirar.  

Pega un pequeño trozo de CD sobre el ángulo de visión (45 grados) para que refleje la luz de la rendija directamente hacia tu ojo.  Ahora, apunta la rendija hacia diversas fuentes y observa los fenómenos (toma una foto, escribe lo que ves o dibújalo).

Conclusion

Para distinguir un gas frío de uno caliente en un espectrómetro, basta con observar las líneas de emisión o absorción del espectro del gas, que revelan los estados energéticos y el movimiento de sus átomos.

El calor produce una serie de líneas brillantes y de colores sobre un fondo oscuro. A medida que los átomos se calientan, sus electrones saltan a niveles de energía superiores. 

Al regresar a niveles inferiores, emiten luz en longitudes de onda específicas y definidas.

Un gas frío produce un arcoíris continuo de luz interrumpido por líneas oscuras.

Cuando la luz atraviesa un gas frío, los átomos absorben las mismas longitudes de onda que emitirían, dejando zonas oscuras en el espectro.

En los gases calientes, los átomos se mueven mucho más rápido en direcciones aleatorias.

 Este movimiento provoca que las líneas espectrales se estiren y se ensanchen (efecto Doppler).

Las líneas de los gases fríos son mucho más nítidas y estrechas.

A temperaturas más altas, un mayor número de electrones se excitan a estados altamente excitados o se pierden por completo (ionización).