(Ifba 2016)
Os fogos de artifício enchem o céu de alegria com as diversas colorações
obtidas quando se adicionam sais, de diferentes metais, às misturas explosivas, em que a pólvora
impulsiona cargas que contêm essas substâncias. Com base nesta informação, analise as
afirmativas.
I. A emissão de luz deve-se aos elétrons dos íons metálicos, que absorvem energia e saltam para
níveis mais externos, e, ao retornarem, emitem radiações com cor característica de cada elemento
químico.
II. A emissão de luz, para cada elemento, deriva das propriedades radioativas destes átomos
metálicos, em que ocorrem interações com os prótons em seus núcleos, transformando-se em
novos átomos.
III. Pode-se fazer uma analogia com o teste de chama, usado em laboratórios na identificação de
certos átomos, onde um fio metálico é impregnado com a substância a ser analisada e colocado
numa chama luminosa.
IV. É propriedade de certos cátions que seus elétrons devolvam certa energia absorvida, sob a forma de luz visível, cujo comprimento de onda corresponde a uma determinada cor.
V. Esse fenômenos que ocorre com os fogos de artifício tem explicação com base no
comportamento energético dos elétrons no átomo, proposta por Niels Böhr, em que, ao receber
energia, os elétrons saltam para os níveis mais energéticos.
Das afirmações acima:
Primeiro nós temos que entender como ocorre a emissão de luz, e quem nos explica este fenômeno é Bohr, mas para contextualizarmos vamos falar do seu predecessor, Rutherford.
De acordo com Rutherford, a maior parte da massa do átomo encontra-se em uma pequena região central (núcleo) de carga positiva e os elétrons estão ao redor do núcleo em órbitas circulares
Porém havia um problema. Com o passar do tempo, o elétron perderia energia e devido a atração entre as cargas, se aproximaria do núcleo em uma espiral até atingi-lo, provocando o colapso dos elétrons
o modelo proposto era instável e ele precisava ser melhorado.
Foi então que Bohr fez suas contribuições.
Primeiramente, ele chamou as órbitas de camadas, que ficaram conhecidas também como órbitas estacionárias, e atribui a cada uma delas uma letra, sendo a mais próxima do núcleo a camada K, a seguinte L, depois M até Q e formulou 4 postulados
Cada camada está associada a um nível de energia, assim a camada K seria o nível 1, L seria o nível 2 e assim por diante até o 7 (nota: um átomo pode ter menos de 7 camadas) e quanto mais afastada do núcleo maior é sua energia
Um elétron só pode orbitar o núcleo em um desses níveis, ou seja, ele não pode permanecer entre 2 camadas.
Podemos dizer também que, sua energia deve ser um múltiplo inteiro da constante de Planck ~ 6,62.10-14
Ao excitarmos um elétron, fornecer energia, ele pode saltar para um nível superior, porém, a energia é quantizada, isto significa que ele só pode absorver uma quantidade específica de energia ou um múltiplo dela. A energia que um elétron absorve é chamado de quantum, é como se fosse um pacote de energia
Assim um elétron pode receber 1 quantum, 2 quantums, 3 quantum etc. Frações de quantum não são permitidas, exemplo, ele não pode receber 1/2 quantum, teoria que ficou conhecida como quantização da energia.
O elétron também pode voltar para um nível inferior, ao fazê-lo ele libera energia na forma de fóton (um termo mais elegante para luz)
Estes “pulos” entre os níveis são chamados de transição eletrônica ou saltos quânticos.
Enquanto um elétron orbita o núcleo em uma camada ele não emite energia, exemplo, enquanto ele estiver na camada L ele não perde energia.
Este último postulado resolvia o problema da instabilidade do modelo de Rutherford.
Agora vamos analisar as afirmações
I. A emissão de luz deve-se aos elétrons dos íons metálicos, que absorvem energia e saltam para níveis mais externos, e, ao retornarem, emitem radiações com cor característica de cada elemento químico. ✓
Correto.
Como vimos na explicação acima, quando os elétrons retornam para níveis menos energéticos eles liberam energia na forma de luz.
II. A emissão de luz, para cada elemento, deriva das propriedades radioativas destes átomos metálicos, em que ocorrem interações com os prótons em seus núcleos, transformando-se em novos átomos. ✘
Errado.
Não são interações com os prótons em seus núcleos, são os saltos dos elétrons na eletrosfera que emitem luz.
III. Pode-se fazer uma analogia com o teste de chama, usado em laboratórios na identificação de certos átomos, onde um fio metálico é impregnado com a substância a ser analisada e colocado numa chama luminosa. ✓
Correto.
Com base neste teste nós podemos identificar um elemento químico.
IV. É propriedade de certos cátions que seus elétrons devolvam certa energia absorvida, sob a forma de luz visível, cujo comprimento de onda corresponde a uma determinada cor. ✓
Correto.
V. Esse fenômeno que ocorre com os fogos de artifício tem explicação com base no comportamento energético dos elétrons no átomo, proposta por Niels Böhr, em que, ao receber energia, os elétrons saltam para os níveis mais energéticos. ✓
Correto.
Eles saltam para os níveis mais energéticos e ao retornarem emitem luz.
Gabarito letra d.
Para a história completa dos modelos atômicos aqui está.