¿Por qué los espectros de líneas solo se ven en los gases?

Esta puede ser una pregunta estúpida, pero no pude encontrar la respuesta en mi libro de texto o en Internet con algunas búsquedas.

Así que creo que cuando un electrón atómico baja a un nivel de energía más bajo, emite radiación en el proceso. Sin embargo, dado que los niveles de energía son discretos, los fotones liberados tienen energías específicas y, por lo tanto, longitudes de onda que dan como resultado los espectros de línea.

Sin embargo, aparentemente esto solo es cierto para gases calientes y no para líquidos o sólidos, que tienen un espectro de emisión continuo. ¿Por qué es esto?

Respuestas (4)

En líquidos y sólidos, la diferencia de energía entre los niveles de energía se vuelve muy pequeña, debido a que las nubes de electrones de varios átomos están muy cerca unos de otros. Estos niveles de energía similares formarán 'bandas' de líneas espectrales indistinguibles.

Sin embargo, en los gases, los átomos estarán espaciados lo suficiente como para que la interacción entre los átomos sea mínima. Esto permite que los niveles de energía tengan suficiente diferencia de energía para que se formen distintas líneas.

Vale, eso tiene sentido. Entonces, en líquidos y sólidos, ¿se fusionan los niveles de energía de varios átomos de diferentes elementos? ¿Significa esto que los electrones son libres de moverse desde los niveles de energía de un átomo a los niveles de energía de otro átomo?
¿Significa eso que realmente no puedes ver líneas espectrales en el arco iris creado por un prisma? La nueva serie Cosmos con Tyson sugirió que deberían ser visibles
Los arco iris tienen poco que ver con las líneas espectrales. Son causados ​​por difracción.
@IK-_-IK Los niveles de energía no se fusionan tanto como se dividen en varios niveles (ligeramente) diferentes bajo la influencia de otros átomos cercanos. Cuantos más átomos haya cerca, más se dividirán los niveles.
@Correr a paso largo. NDGT mostró el análisis de la luz a través del prisma. El prisma no es la fuente. Si la luz que dispersaste tenía líneas dentro del espectro, las líneas aparecerán y se harán visibles al ampliar el arcoíris obtenido. No tiene relación con la Q. Al menos no a nivel prisma.
@Alchimista ah cierto, tienes toda la razón. Me confundí un poco, gracias por la aclaración.
@ Gregory25 Los arcoíris tienen mucho que ver con las líneas espectrales. Un arco iris tradicional es un espectro "extendido" de luz blanca del sol (y el sol tiene un espectro continuo en ese rango, básicamente, por lo que no se ven líneas). Si la fuente de luz que pasa a través de un prisma tiene líneas espectrales en el espectro visible, aparecerá cuando hagas un "arco iris" con un prisma. ¿O no es eso lo que quieres decir?
@Yakk Parece que no entendí bien la pregunta. Creo que tu comentario responde correctamente a la pregunta de Lope.
La respuesta principal aquí no es realmente correcta a pesar de que tiene una puntuación alta. La diferencia en la energía de los niveles en el átomo no se vuelve 'muy pequeña' a alta presión o en un solvente o sólido, sino que cada uno se vuelve más amplio como lo describe @freecharly en esa respuesta. En un sólido el campo eléctrico del sustrato alterará la energía de diferentes niveles, y estos pueden moverse hacia arriba o hacia abajo de una manera determinada por la simetría. Es posible observar líneas estrechas de iones en sólidos, Nd 3 + en un cristal YAG o iones de cromo en un rubí, ambos producen líneas láser estrechas.

Por lo general, solo se ven espectros de líneas en los gases porque allí se puede despreciar la interacción entre los átomos. En gases con altas presiones se produce el llamado ensanchamiento por colisión de las líneas que eventualmente se convierten en bandas. De manera similar, en líquidos y sólidos, los átomos están tan cerca que la interacción entre ellos conduce a que las líneas espectrales discretas se conviertan en bandas.

Es una buena pregunta, no es estúpida. En realidad, este fenómeno se puede observar con líquidos y sólidos también. Cada elemento tiene su propia línea espectral distinta y este hecho puede y ha sido utilizado para identificar un elemento. Sin embargo, es mucho más difícil observar las líneas espectrales de líquidos y sólidos debido a lo cerca que están los átomos. Además, las tablas de las líneas espectrales de los elementos solo parecen llegar hasta el elemento 99, el einstenio (sin incluir el ástato (At, 85) y el francio (Fr, 87).

No pude encontrar ningún dato de por qué esto puede ser, sin embargo, creo que es simplemente porque no pudimos probar las líneas espectrales de los elementos más pesados ​​debido a su inestabilidad y escasez. Es increíble porque algunos de los elementos más pesados ​​e inestables tienen vidas medias increíblemente cortas que van desde 100,5 días (el isótopo más estable de fermio (Fm, 100)) hasta 0,69 microsegundos (0,00069 milisegundos) (Oganesson (Og, 118)). Esto haría casi imposible medir sus líneas espectrales. Esto ni siquiera está considerando cuánto costaría esto. Es probable que estos elementos más pesados ​​tengan sus propias líneas espectrales, sin embargo, debido a todo lo que mencioné anteriormente, no es exactamente posible medirlos.

Espero que esto haya ayudado,

Puede ver una lista de todas las líneas espectrales conocidas de elementos en Wikipedia, ya que parece tener la tabla más actualizada. en su mayoría, todos los libros de texto sobre las líneas espectrales de los elementos tienden a llegar solo al uranio, sin embargo, los libros de texto entran en muchos más detalles para cada elemento.

https://en.wikipedia.org/wiki/Spectral_line

El hecho de que un elemento sea líquido o sólido en STP y encuentre un espectro atómico no significa que el espectro se tomó mientras la sustancia estaba en estado sólido o líquido. No estoy seguro de que no suceda, pero sí sé que a menudo una parte de una muestra se convierte en una fase enrarecida para la espectrografía.
Si eso fuera cierto? ¿Cómo diablos encontraron estos datos para el carbono? con un punto de ebullición a 5100 K (eso es posible, pero aún extremadamente caliente) y el carbono se habría quemado y formado un enlace con otro átomo (como el oxígeno o el hidrógeno) mucho antes de hervir. Además, ¿realmente crees que hirvieron renio, que tiene un punto de ebullición de 5870 K (bastante difícil de hervir) y uno de los elementos más raros de la tierra?
En las máquinas modernas, normalmente vaporizan un poco de la muestra con un láser pulsado. Esa es tecnología comercial lista para usar.
Entiendo, supongo que de esa manera, pueden vaporizar el carbono en el vacío usando el láser, evitando además que se forme un enlace. Mis disculpas, debería haber investigado más. gracias dmckee por aclarar esto. @IK-_-IK, no confíe en mi declaración, porque es falsa.
@Anthony Aquí implica que las líneas espectrales de cada elemento solo se conocen a través de la medición. Eso es un poco sorprendente para mí, ¿nuestro modelo de estructura atómica no nos permite predecir de manera confiable los espectros de emisión?

Sin embargo, aparentemente esto solo es cierto para gases calientes y no para líquidos o sólidos.

En lugar de la fase del material, debe evaluar el espesor óptico.

Si el material es más o menos transparente (como un gas delgado), entonces la radiación de transición discreta se puede recibir directamente y se ve el espectro de líneas.

Si el material es más o menos opaco, es más probable que la radiación de transición discreta interactúe con el material. Esta interacción termaliza la radiación y genera el espectro continuo.

http://www.física.usyd.edu.au/~helenj/SeniorAstro/lecture04.pdf

Tenga en cuenta que el punto importante aquí es que la radiación está interactuando con el material, no si el material tiene alguna interacción consigo mismo.

La base de la fotosfera (de donde proviene el espectro continuo del sol), no es particularmente densa alrededor de 3 × 10 − 4 kg/m2 3 . Pero la cantidad total de material es suficiente para bloquear la radiación producida más profundamente.

¿Qué pasa con el vidrio o los cristales transparentes monomoleculares a través de los cuales se puede ver? Como Mica o una pompa de jabón. Creo que serán lo suficientemente delgados. Se dice que un láser de nitrógeno tiene una longitud autolimitada (alrededor de 1 m) porque absorberá la luz láser más que generarla si la intensidad del pulso láser se amplifica más allá de un cierto umbral. Supongo que perderá sus líneas si el camino también es más largo que 1 m.
Simplemente busque espectros de línea de Google en sólidos y verá muchos ejemplos. Aquí hay uno bueno: researchgate.net/publication/…
@JohnScales, Su ejemplo muestra espectros de transmisión IR/Visible y gráficos de difracción de rayos X. Tampoco lo son los espectros de emisión.
esa no es la pregunta verdad?
@JohnScales, dado que el OP pregunta sobre la radiación cuando los electrones se mueven a niveles de energía más bajos, diría que sí.
Bastante justo @BowlOfRed. A veces no me queda claro qué es lo que realmente se pregunta. Agradezco tu aclaración.
En realidad, acabo de buscar en Google espectros de emisión en sólidos. Muchos resultados. ¿Alguno de estos cumple con sus criterios @BowlOfRed?
¿Por qué los espectros de líneas solo se ven en los gases?
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