Por razões históricas e de ordem prática, diferentes tipos de espectroscopia adotaram diferentes representações convencionais, o que pode tornar a comparação entre espectros um pouco confusa. (FIGURA 1)

A radiação eletromagnética tem propriedades ondulatórias a que corresponde uma frequência ($v$) e um comprimento de onda ($\lambda$). A energia da radiação, $E$, é proporcional à sua frequência de acordo com a equação

$E=hv$                    (1)

sendo $h$ um valor constante universal (constante de Planck).

A velocidade da luz, $c$, corresponde ao produto da frequência pelo comprimento de onda

$c = ν \lambda$                    (2)

e o inverso do comprimento de onda é designado por número de onda, com o símbolo $\displaystyle {\tilde {\nu } }$

$\displaystyle {\tilde {\nu }}=1/\lambda$                    (3)

Das equações (1-3) resulta

$E = hc/\lambda = hc\displaystyle {\tilde {\nu }}$                    (4)

Deste modo, a representação da energia da radiação de um espectro pode fazer-se com qualquer unidade de energia ($E$), ou qualquer grandeza que lhe seja diretamente proporcional ($v$,$\displaystyle {\tilde {\nu } }$) ou inversamente proporcional ($\lambda$).

Tabela 1. Grandezas importantes na representação de um espectro e respetivas unidades SI.

Grandeza	Unidade (Sistema Internacional)
Energia, $E$	$J$ (joule)
Frequência, $v$	$Hz$ (hertz ≡ inverso de segundo, s-1)
Comprimento de onda, $\lambda$	$m$ (metro)
Número de onda, $\displaystyle {\tilde {\nu }}$	$m$-1 (inverso de metro)

A variedade de unidades utilizadas na representação de espectros resulta da “tradição” em cada tipo de espectroscopia, que advém frequentemente das características do equipamento de deteção e da tendência natural para escolher números de fácil leitura e representação gráfica (ver TABELA 2).

Tabela 2. Intervalos de valores utilizados na representação de espectros em alguns tipos representativos de espectroscopia.

Espectroscopia	Valores típicos	Energias correspondentes / kJ mol-1
Rotacional	10-10000 GHz	0,004 - 4
Vibracional, infravermelho	400-4000 cm-1	5 - 48
Eletrónica, UV-Vis	200-700 nm	171 - 600
Fotoeletrónica	5-20 eV	480 - 1900

A utilização da energia em joule no eixo das abcissas de um espectro é muito pouco frequente. No entanto, nos casos em que a energia envolvida é elevada – como na espectroscopia eletrónica de alta energia –, é comum a utilização da energia expressa em eletrão-volt, eV.

Tradicionalmente, a espectroscopia de ultravioleta-visível (UV-Vis) utiliza a representação em função do comprimento de onda – o que tem origem histórica no facto de a dispersão da luz num prisma ser proporcional ao comprimento de onda (ver FIGURA 3 do artigo “Espectroscopia” e FIGURA 1C). Como a luz visível tem comprimentos de onda da ordem dos 10^-7 m, a melhor forma de conseguir números simples, fáceis de ler, é representar o espectro de UV-Vis em nanómetros (nm): tipicamente, o eixo fica entre os 200-700 nm.

Na espectroscopia vibracional, é utilizado quase exclusivamente o número de onda, impropriamente designado por “frequência, em cm^-1”. Também aqui, foi a preferência por números “simples” que determinou o uso do cm^-1 como unidade: deste modo, o chamado infravermelho médio corresponde ao intervalo 400-4000 cm^-1. No entanto, quando a energia da radiação já é muito afastada do visível (o chamado infravermelho longínquo), o número de onda é da ordem das dezenas de cm^-1 e é comum a utilização da frequência em Terahertz (1 THz ≈ 33 cm^-1). Na espectroscopia de Raman, representa-se o desvio entre a energia da luz incidente e difundida no intervalo 0-4000 cm^-1 (FIGURA 1B). A título de curiosidade, refira-se que os espectros de difusão inelástica de neutrões são por vezes representados em função da energia dos neutrões, medida em milieletrões-volt, meV.

A convenção para a espectroscopia rotacional é utilizar a grandeza frequência, em gigahertz (GHz, FIGURA 1A) ou, alternativamente, em megahertz (MHz).

A espectroscopia de ressonância magnética nuclear (RMN) é um caso à parte, porque a separação entre os níveis de energia da amostra depende do campo magnético aplicado pelo espectrómetro – ou seja, não é independente do aparelho de medida, como é no caso dos níveis eletrónicos, vibracionais ou rotacionais. Por esse motivo, não faz sentido referir o valor absoluto da energia absorvida numa transição e em vez disso representa-se o desvio relativo a um composto de referência medido nas mesmas condições. Este desvio é designado por desvio químico, δ, e representado em partes por milhão, ppm.

Os livros dedicados aos temas de espectroscopia incluem frequentemente uma tabela de conversão entre unidades de “energia”, ou seja, unidades de grandezas diretamente proporcionais à energia (TABELA 2). Esta tabela permite converter rapidamente 1 cm^-1 em eV ou kJmol^-1. O mesmo tipo de conversão pode ser obtido de forma ainda mais eficiente em conversores “on-line”.

Tabela 3. Fatores de conversão entre unidades de grandezas diretamente proporcionais.

	J/mol	eV	cm-1	GHz
J/mol	1	1.03643×10-5	8.35935×10-2	2.50607
eV	9.64853×104	1	8.06554×103	2.41799×105
cm-1	11.9627	1.23985×10-4	1	29.9792
GHz	0.399031	4.13567×10-6	0.0333564	1

BIBLIOGRAFIA

• ¹ Teixeira Dias, J. J. C., Espectroscopia Molecular: Fundamentos, Métodos e Aplicações, Edição: Fundação Calouste Gulbenkian, 1986, ISBN: 0066000107119
• ² Hollas, J. M., High Resolution Spectroscopy, Edição: Butterworth-Heinemann, 1982, ISBN: 9780471974215.
• ³ Claro, P.R., Espectroscopia. Rev. Ciência Elem., V5(4):052, 2017.
• ⁴ Tabela de conversão. (acedido em 1 de outubro de 2018).