Espectroscopia

SEMINÁRIO DE FÍSICA ATÔMICA E NUCLEAR II
“ESPECTROMETRIA DE MASSAS”

1. Introdução: análise de raios positivos e a descoberta da existência de isótopos estáveis dos elementos

J. J. Thomson em 1910 foi o primeiro cientista a separar os átomos e moléculas de um gás, de acordo com suas massas, usando o hoje conhecido método de Thomson para análise de raios positivos (Figura 1). Por esse meio, J. J. Thomson foi capaz de mostrar que o elemento neônio apresentava dois tipos de átomos, alguns com peso relativo 20 e outros com peso 22.
Em 1919, Aston aperfeiçoou o aparelho de Thomson e produziu um novo tipo de aparelho de raios positivos, no qual se alcançava maior separação de íons de diferentes massas, cada uma, correspondendo a um número definido de íons, com mesma razão carga/massa, e por mostrar um espectro de linhas foi chamado de espectrógrafo de massas. Esse aparelho destinava-se a determinações de massas atômicas.
Na época do desenvolvimento do espectrógrafo de massas por Aston, Dempster construiu um instrumento, basicamente mais simples e apropriado para medidas quantitativas de isótopos, apesar de não poder ser usado para fazer medidas de massas atômicas. O aparelho de Dempester foi chamado de espectrômetro de massas (“Mass Spectrometer”-MS), uma vez que a corrente de íons era medida eletronicamente e não registrada numa chapa fotográfica como no de Aston.
A partir do final do primeiro quarto do século vinte os espectros de massas dos elementos foram investigados em detalhes e, como conseqüência, foram determinadas a composição e as abundâncias dos isótopos dos elementos de ocorrência natural.

2.Espectrômetro de massas

O espectrômetro de massas é um instrumento que separa íons, positivos ou negativos, produzidos a partir de átomos ou moléculas, quer sejam das mais simples às mais complexas, de acordo com a razão massa/carga (q/m).
A espectrometria de massas (“Mass Spectrometry”) é uma poderosa ferramenta que foi usada, no princípio, na