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 A segue a lei de Lambert–Beer:
A = \epsilon\,c\,l
em que \epsilon (coeficiente de absorção molar) é proporcional à fração de átomos no nível fundamental. Essa fração é
\frac{N_0}{N} \approx \frac{g_0}{U(T)},
onde g_0 é o peso degenerado do nível fundamental e U(T) a função de partição. Como os níveis excitados pouco contribuem para \epsilon, pequenas variações em T alteram levemente U(T) e, portanto, têm efeito moderado sobre A.

Passo 3

Na espectroscopia de emissão atômica detectamos a radiação espontânea de átomos em níveis excitados. A intensidade de emissão I de uma transição i\to j obedece
I \propto N_i A_{ij} h\nu_{ij},
com
\frac{N_i}{N} = \frac{g_i}{U(T)}\exp\!\Bigl(-\frac{E_i}{kT}\Bigr).
Aqui E_i é a energia do nível excitado e k a constante de Boltzmann. Note que essa fração varia exponencialmente com 1/T. Logo, pequenas flutuações na temperatura da chama provocam grandes mudanças em N_i e, consequentemente, em I.

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 T, 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 T pela distribuição de Boltzmann.