7.6 : Espectro de Emisión

Cuando los sólidos, líquidos o gases condensados se calientan lo suficiente, irradian parte del exceso de energía como luz. Los fotones producidos de esta manera tienen una gama de energías, y por lo tanto producen un espectro continuo en el cual está presente una serie ininterrumpida de longitudes de onda.

A diferencia de los espectros continuos, la luz también puede ocurrir como espectros discretos o lineales con anchos de línea muy estrechos intercalados en las regiones espectrales. Excitar un gas a una presión parcial baja usando una corriente eléctrica, o calentarlo, producirá espectros lineales. Las bombillas fluorescentes y las señales de neón funcionan de esta manera. Cada elemento muestra su propio conjunto de líneas característico, al igual que las moléculas, aunque sus espectros son generalmente mucho más complicados.

Cada línea de emisión consta de una única longitud de onda de luz, lo que implica que la luz emitida por un gas consiste en un conjunto de energías discretas. Por ejemplo, cuando una descarga eléctrica pasa a través de un tubo que contiene gas hidrógeno a baja presión, las moléculas H₂ se dividen en átomos de H separados y se observa un color azul-rosa. Al pasar la luz a través de un prisma produce un espectro de líneas, lo que indica que esta luz está compuesta de fotones de cuatro longitudes de onda visibles.

El origen de espectros discretos en átomos y moléculas era extremadamente desconcertante para los científicos a finales del siglo XIX. Según la teoría electromagnética clásica, sólo los espectros continuos deberían ser observados. Otras líneas discretas para el átomo de hidrógeno se encontraron en las regiones UV e IR. Johannes Rydberg generalizó el trabajo de Balmer y desarrolló una fórmula empírica que predijo todas las líneas de emisión de hidrógeno, no sólo aquellas restringidas al rango visible, donde, n₁ y n₂ son enteros, n₁ < n₂

Incluso a finales del siglo XIX, la espectroscopia era una ciencia muy precisa, por lo que las longitudes de onda del hidrógeno se midieron con una precisión muy alta, lo que implicaba que la constante Rydberg también podía determinarse con gran precisión. Que una fórmula tan simple como la fórmula de Rydberg pudiera explicar tales medidas precisas parecía sorprendente en ese momento, pero fue la explicación eventual para los espectros de emisión de Neils Bohr en 1913 que finalmente convenció a los científicos a abandonar la física clásica y estimuló el desarrollo de la mecánica cuántica moderna.

Este texto ha sido adaptado de Openstax, Química 2e, Sección 3,1: Energía electromagnética.