A estabilidade da temperatura de chama é mais crítica na absorção atômica ou na emissão atômica? Por quê?
Passo 1
O enunciado pergunta qual técnica analítica – espectroscopia de absorção atômica (AAS) ou espectroscopia de emissão atômica (AES) – exige maior estabilidade da temperatura da chama. Para responder, vamos recorrer ao princípio de distribuição populacional dos níveis eletrônicos (Boltzmann) e ao modo como cada técnica usa essas populações.
Passo 2
Na espectroscopia de absorção atômica medimos a atenuação de luz por átomos no estado fundamental. A absorbância
segue a lei de Lambert–Beer:
em que
(coeficiente de absorção molar) é proporcional à fração de átomos no nível fundamental. Essa fração é
onde
é o peso degenerado do nível fundamental e
a função de partição. Como os níveis excitados pouco contribuem para
, pequenas variações em
alteram levemente
e, portanto, têm efeito moderado sobre
.
Passo 3
Na espectroscopia de emissão atômica detectamos a radiação espontânea de átomos em níveis excitados. A intensidade de emissão
de uma transição
obedece
com
Aqui
é a energia do nível excitado e
a constante de Boltzmann. Note que essa fração varia exponencialmente com
. Logo, pequenas flutuações na temperatura da chama provocam grandes mudanças em
e, consequentemente, em
.
Passo 4
Comparando os dois casos, vemos que em AAS a absorbância depende basicamente da população do nível fundamental, que varia de forma suave com
, enquanto em AES a intensidade de emissão segue uma dependência exponencial através da distribuição de Boltzmann. Portanto, oscilações de temperatura afetam muito mais o sinal de emissão atômica.
Resposta
A estabilidade da temperatura de chama é mais crítica na emissão atômica, porque a população do nível excitado (e, assim, a intensidade de emissão) depende de forma exponencial de
pela distribuição de Boltzmann.