Introdução à espectroscopia

RKA8JV - Oi, pessoal! Neste vídeo, nós vamos falar sobre espectroscopia, que são as interações entre luz e a matéria. Quando nós estamos falando de luz, nós não estamos falando apenas da luz visível, estamos falando sobre radiação eletromagnética no geral. O que eu vou fazer aqui é usar o simulador "PhET", da Universidade do Colorado. Eu encorajo você a copiar este link e tentar fazer isso por conta própria. Ele nos permite ver como comprimentos de onda diferentes de radiação eletromagnética podem interagir com a matéria. Neste caso, moléculas variadas. E só para nos orientar, nós podemos clicar aqui, e nós podemos ver, nesta imagem, o que as pessoas, normalmente, considerariam ondas de rádio, que são as menores frequências, e os maiores comprimentos de onda de luz. Então, quando nós vamos para frequências maiores e menores comprimentos de onda, nós chegamos nas micro-ondas. Quanto maior a frequência, maior a energia do fóton. Então, você tem maiores frequências aqui. Este é o infravermelho, e maior frequência e mais energia, chegamos à luz visível. É isso que nossos olhos conseguem ver. E com ainda maior frequência e mais energia, você chega no ultravioleta, depois raios-x e depois raios gama. E isso não é uma escala linear, você pode ver que isso é uma escala logarítmica, isso está em potências de 10. Então, nós vemos um grande aumento na frequência e na energia quando vamos da esquerda para a direita. Mas, neste vídeo, nós vamos focar, em particular, no comprimento de onda das ondas eletromagnéticas, micro-ondas, infravermelho, luz visível e ultravioleta, e pensar em como elas interagem com as moléculas. Então, se nós começarmos com a radiação de micro-ondas, e aqui nós temos uma molécula de água, eu vou começar a minha simulação. Você pode ver o que está acontecendo. Quando absorvida, ela causa uma rotação na molécula de água, faz a molécula de água girar para uma posição diferente da que ela estava antes. Então, a molécula de água também pode emitir a radiação e girar. Você pode ver que nem sempre ela faz isso, tem um pouco de probabilidade envolvida. Mas esta é a base de como os micro-ondas funcionam. Isso faz com que as moléculas de água se agitem de forma giratória, o que aumenta a temperatura do sistema. Agora vamos olhar para a luz infravermelha, o que, só para lembrar, nos coloca em frequências maiores, e ver o que isso faz com as moléculas. Baseado nesta simulação, parece que quando a luz infravermelha é absorvida, essa molécula de água começa a vibrar. Nós podemos ver isso com outras moléculas também. Vamos tentar com o monóxido de carbono. Mais uma vez, não está girando, está causando vibração. Agora, e quanto à luz visível? A luz visível vai ter interações diferentes com tipos de moléculas diferentes. Mas vamos ver o que acontece com o dióxido de nitrogênio. Então, existem algumas situações onde o dióxido de nitrogênio vai absorver, por isso você viu ele brilhando. E quando ele está brilhando, o que ele está fazendo é colocar elétrons em um estado maior de energia, ou em uma orbital maior. Então, quando para de brilhar, isso significa que os elétrons estão voltando para um estado mais baixo de energia, eles estão reemitindo radiação. Você pode ver que, de vez em quando, ele reemite luz visível para direções diferentes, e quando ele faz isso é porque o elétron estava excitado e foi para um estado mais baixo de energia. Agora, vamos pensar na luz ultravioleta, que tem ainda mais energia que a luz visível. O que vai acontecer? Bom, aqui, nós podemos ver o que acontece. Em alguns casos, ela consegue excitar tantos elétrons que quebra as ligações. Agora, vamos ver o que ela faz com ozônio. A mesma coisa, ela excita tanto os elétrons que eles quebram a ligação, está excitando muitos os elétrons. Então, o que vimos neste vídeo é que a radiação de micro-ondas tende a causar rotação nas moléculas, nós vimos isso nas moléculas de água. A radiação infravermelha, que tem mais energia e maior frequência, tende a causar vibração nas moléculas. A luz visível pode excitar elétrons, levando-os a um estado maior de energia, e ser remetida quando o elétron volta para o seu estado básico. E a luz ultravioleta é tão poderosa em excitar elétrons que, em alguns casos, isso pode até mesmo quebrar ligações covalentes. Então, é isso. Eu espero que vocês tenham gostado. E até a próxima!