Nós já mostramos aqui no XCiência como podemos usar um espectroscópio de papelão para observar o espectro de emissão de diversos elementos, usando o teste de chama. Acredito que mostrar para os alunos, ao vivo e em cores, o espectro de linhas é algo muito importante e que pode contribuir para o entendimento do fenômeno.
Neste artigo mostramos como você pode usar lâmpadas fluorescentes para mostrar o espectro de emissão do mercúrio e como construímos uma caixa compacta para facilitar o transporte para a sala de aula.
Preparando o experimento
Nesta montagem, vamos usar dois tipos de lâmpadas: a lâmpada fluorescente e a lâmpada germicida. As lâmpadas que usamos são bem pequenas, de apenas 5W. A lâmpada fluorescente é usada normalmente para iluminação, e a lâmpada germicida é encontrada em lojas de equipamentos para aquários.
Você pode usar o reator de uma lâmpada fluorescente compacta (de soquete de rosca) para ligar as lâmpadas. Você encontra todas as instruções de como montar essas lâmpadas usando esse tipo de reator no livro “Quântica para Iniciantes”, que você pode fazer o download gratuito aqui no XCiência. As instruções estão na Parte 1, começando na página 54 – Lâmpadas fluorescentes.
Nós montamos uma caixa cortando MDF de 6 mm na máquina de corte a laser. Pintamos o interior da caixa de preto e instalamos uma tomada e um interruptor para ligar uma lâmpada de cada vez. Nós aproveitamos um reator de uma lâmpada fluorescente compacta para ligar as lâmpadas, como explicado no livro “Quântica para iniciantes”. O livro está disponível gratuitamente para download aqui no XCiência.
Realizando o experimento
Ligue a caixa na tomada (110V) e acenda a lâmpada fluorescente comum. Aponte a fenda do espectroscópio para a lâmpada e observe pela janela a projeção do espectro no interior do espectroscópio. Peça aos alunos que anotem suas observações sobre o espectro.
Em seguida, use a chave para acender a lâmpada germicida e peça novamente para os alunos observarem o espectro no interior do espectroscópio. Os alunos podem tirar fotos ou produzir vídeos usando a câmera do telefone celular.
Nós fizemos um outro modelo de espectroscópio, mais largo e com uma janela maior, que facilita a observação do espectro. Veja como ele pode ser usado no vídeo abaixo.
O que acontece
Uma lâmpada fluorescente contém uma pequena quantidade de vapor de mercúrio no seu interior. Com a passagem de uma corrente elétrica pela lâmpada, os átomos de mercúrio são excitados, ou seja, os seus elétrons absorvem energia e saltam para um nível mais alto. Ao retornarem para o nível mais baixo de energia, essa diferença em energia é liberada na forma de radiação eletromagnética.
No caso dos átomos do mercúrio, parte dessa radiação cai na faixa do ultravioleta. É essa radiação ultravioleta que faz com que o material branco colocado na parede interna da lâmpada emita luz visível. O material branco é uma mistura que é capaz de emitir luz de todas as cores, do vermelho ao azul e assim podemos ver um arco-íris no espectroscópio.
Mas também conseguimos ver que algumas linhas estão sobrepostas ao espectro contínuo. Essas linhas vêm do espectro de emissão dos átomos de mercúrio. Os saltos dos elétrons dos átomos do mercúrio emitem luz visível, além da ultravioleta, e é isso que podemos ver quando usamos a lâmpada germicida, que não contém o material branco nas paredes. Neste caso, podemos ver apenas o espectro de linhas, mas podemos notar que elas são as mesmas linhas, de mesma cor, que as sobrepostas ao espectro contínuo da lâmpada fluorescente.
Finalmentes
Ter uma caixa com os dois tipos de lâmpada de mercúrio, com e sem o material fluorescente nas suas paredes permite que se discuta o funcionamento da lâmpada e que se compare um espectro contínuo com o espectro atômico, de linhas. O espectro atômico está diretamente ligado ao desenvolvimento do modelo atômico de Bohr, que foi um avanço extremamente importante e que abriu as portas para a mecânica quântica.
O XCiência possui essa caixa para empréstimo para professores de Química. Passe no nosso laboratório para conhecer e pegar kits para suas aulas. E não esqueça de compartilhar e comentar!
