De forma general, todos los objetos que contienen energía emiten radiación electromagnética. Si ordenamos esta radiación por longitudes de onda, obtenemos el espectro de emisión de ese objeto.
En química, el espectro de emisión se refiere a la radiación electromagnética emitida por un átomo o una molécula cuando pasa de un estado energético excitado a un estado de menor energía.
Veamos qué es exactamente el espectro de emisión y como se produce.
Índice de contenido
Espectro de emisión: definición
El espectro de emisión se define como el conjunto de longitudes de onda emitidas por un átomo que se encuentra en estado excitado. Al emitir radiación electromagnética, el átomo excitado pasa a un estado energético inferior.
Cada elemento de la tabla periódica tiene un espectro de emisión único que se conoce como firma espectral, por lo que analizando el espectro de emisión de una sustancia podemos identificar los elementos que la componen.
Este procedimiento se denomina espectroscopia de emisión y es una herramienta muy útil en diversos campos de la ciencia. Por ejemplo, se utiliza en análisis químico y en astronomía para estudiar los elementos que contiene una estrella.
Cómo se produce el espectro de emisión
Los electrones de un átomo tienden a distribuirse de tal forma que la energía del átomo sea la menor posible. Este estado es el estado basal.
Cuando un átomo recibe energía, por ejemplo calor, los electrones absorben la energía y suben a niveles energéticos superiores. El átomo pasa a estar en un estado excitado.
Los diferentes niveles de energía están cuantizados. La energía del electrón no puede subir o bajar de forma continua sino a saltos entre niveles cuánticos.
El estado excitado no es un estado estable para el átomo. Siempre va a tender al estado basal. Cuando un electrón vuelve a un nivel energético inferior, se libera un fotón, es decir, se emite la radiación electromagnética que formará el espectro de emisión.
La energía del fotón emitido es igual a la diferencia de energía entre el estado excitado y el estado basal, y se relaciona con la radiación electromagnética mediante la siguiente ecuación:
Donde E es la energía del fotón, v la frecuencia y h la constante de Planck.
Cada electrón de un átomo puede estar en múltiples estados excitados, pues puede subir uno, a dos o más niveles energéticos. Por este motivo un espectro de emisión atómica se compone de multitud de longitudes de onda, pero siempre determinadas por los estados cuánticos por los que pasan los electrones.
Como cada elemento tiene un espectro de emisión propio y diferente al de otros elementos, estudiando el espectro de emisión de un objeto se puede conocer los elementos que lo componen.
Relación con el espectro de absorción
Del mismo modo que cada elemento emite determinadas longitudes de onda, cada elemento también absorbe sólo determinadas longitudes longitudes de onda. Las longitudes de onda absorbidas forman el espectro de absorción.
El espectro de absorción y el espectro de emisión son complementarios. Las longitudes de onda que se absorben para subir a un estado excitado, son las mismas longitudes de onda que se emiten al volver al estado basal.
