É preciso compreender que ao se falar em energia está se falando em radiação. As radiações, ou seja, as energias podem ser ionizantes e não ionizantes.
A radiação ionizante é aquela que possui energia suficiente para ionizar átomos e moléculas. Essa ionização pode danificar as células do corpo humano, causando doenças graves como o câncer.
As radiações não ionizantes não possuem energia suficiente para ionizar a matéria; assim, não alteram a estrutura molecular, mas podem causar aumento de temperatura e agitação das moléculas. Os efeitos podem provocar a alteração e a deformação da estrutura molecular, sendo conhecidos como efeitos térmicos.
Química na prática
Observação:
Todos os experimentos e demonstrações práticas devem ser feitas na presença do professor ou de um responsável.
Átomos que emitem luz
Esse experimento é demonstrativo. Deve ser feito apenas pelo Professor no laboratório ou em sala apropriada na escola.
Materiais
– 5 fios de 10 cm de níquel-crômio (resistência de chuveiro)
– 1 bico de gás ou lamparina a álcool
– pinça de madeira ou pregador de roupas de madeira – soluções aquosas 0,5 mol/L de: NaC, KC,
CUSO4 · 5H2O, CaC2, e BaC2.
Procedimento
1. Prenda cada fio de níquel-crômio a um suporte de madeira e faça um pequeno gancho na outra extremidade.
2. Mergulhe um fio na solução de cloreto de sódio (NaC).
3. Coloque-o na chama, que deve ser regulada para estar bem clara.
4. Observe a coloração da chama e anote no caderno.
5. Repita os procedimentos anteriores utilizando um pedaço de fio de níquel-crômio para cada solução.
Evite usar um mesmo fio de níquel-crômio para mais de uma solução para evitar contaminação. Se assim for necessário, lave bem o fio antes de usá-lo na outra solução.
Destino dos resíduos
Evite contaminação das soluções, não misturando os fios usados de cada solução para que as mesmas possam ser devidamente rotuladas e armazenadas pelo
professor para que sejam reaproveitadas em outras atividades.
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Análise de dados 1. O que você observou?
2. Qual é a relação entre as cores observadas com as substâncias que foram aquecidas?
3. A qual conclusão você pode chegar a partir desses testes?
EXERCÍCIOS DE CLASSE
1. (PUC-MG) Observe as duas colunas a seguir.
1ª Coluna
A. Descoberta do núcleo e seu tamanho relativo.
B. Átomos esféricos, maciços, indivisíveis.
C. Modelo semelhante a um “pudim de passas” com cargas positivas e negativas em igual número.
D. Os elétrons giram em torno do núcleo em determinadas órbitas.
Qual das sequências traz a relação correta entre os nomes dos cientistas e os modelos atômicos?
a) IA – IIB – IVC – IIID b) IA – IVB – IIIC – IID c) IIA – IB – IVC – IIID d) IIIA – IVB – IIC – ID e) IVA – IB – IIC – IIID
2. Chama-se fóton certa quantidade de energia capaz de a) sempre expulsar o elétron do átomo.
b) sempre que absorvida pelo elétron, mudar a sua trajetória para outra mais externa.
c) apenas manter o elétron em órbita. em trajetória espiral, aproximando-se do núcleo atômico e emitindo energia continuamente, com frequência cada vez maior, uma vez que cargas elétricas aceleradas irradiam energia. Esse processo só termina quando o elétron se choca com o núcleo. No modelo 2, o elétron move-se inicialmente em determinada órbita circular estável e em movimento uniforme em relação ao núcleo, sem emitir radiação eletromagnética, apesar de apresentar aceleração centrípeta. Nesse modelo a emissão só ocorre, de forma descontínua, quando o elétron sofre transição de uma órbita mais distante do núcleo para outra mais próxima.
A respeito desses modelos atômicos, pode-se afirmar que
a) o Modelo 1, proposto por Bohr em 1913, está de acordo com os trabalhos apresentados na época por Einstein, Planck e Rutherford.
b) o Modelo 2 descreve as ideias de Thomson, em que um núcleo massivo no centro mantém os elétrons em órbita circular na eletrosfera por forças de atração coulombianas.
c) os dois estão em total desacordo com o modelo de Rutherford para o átomo, proposto em 1911, que não previa a existência do núcleo atômico.
d) o Modelo 1, proposto por Bohr, descreve a emissão de fótons de várias cores enquanto o elétron se dirige ao núcleo atômico.
e) o Modelo 2, proposto por Bohr, explica satisfatoriamente o fato de um átomo de hidrogênio não emitir radiação o tempo todo.
2. O modelo atômico de Bohr é o primeiro modelo de átomo amplamente reconhecido, que contém elementos da mecânica quântica. Foi desenvolvido em 1913 por Niels Bohr. Nesse modelo, os átomos consistem em um núcleo pesado, carregado positivamente, e elétrons leves, carregados negativamente, que orbitam o núcleo atômico em órbitas fechadas. Por meio de três postulados, Bohr parcialmente substitui a física clássica dentro do modelo. Ao contrário dos modelos de átomos mais antigos, o modelo atômico de Bohr mostra muitas das propriedades observadas no átomo de hidrogênio.
Por outro lado, muitos detalhes das medidas espectroscópicas não são capturados por ele. As ligações químicas não podem explicá-lo. O conceito de elétrons em caminhos estreitos ao redor do núcleo está em contradição com o princípio da incerteza.
Tendo em vista o exposto, assinale a alternativa correta.
a) O modelo atômico de Bohr assegura que os elétrons podem ocupar quaisquer regiões ao redor do núcleo.
b) É possível encontrar elétrons sobre o núcleo, uma vez que este é positivamente carregado, enquanto os elétrons possuem carga negativa.
c) Ao receberem energia, elétrons em órbitas mais afastadas transferem-se para órbitas mais internas, mais energéticas.
d) Bohr considera os elétrons como ondas massivas, só não assumindo o princípio da incerteza.
e) Enquanto um elétron circula o núcleo em uma mesma órbita, não há nenhuma mudança na respectiva energia.
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3. Considere as seguintes afirmações a respeito do experimento de Rutherford e do modelo atômico de Rutherford-Bohr.
I. A maior parte do volume do átomo é constituída pelo núcleo denso e positivo;
II. Os elétrons movimentam-se em órbitas estacionárias ao redor do núcleo;
III. O elétron, ao pular de uma órbita mais externa para uma mais interna, emite uma quantidade de energia bem definida. compreendido pelo efeito da luminescência. Sem esse efeito, teríamos dificuldade de visualizar a informação das placas no período noturno, o que acarretaria possíveis acidentes de trânsito.
Esse efeito, conhecido como
a) fosforescência, pode ser explicado pela quantização de energia dos elétrons e seu retorno ao estado mais energético, conforme o modelo atômico de Rutherford.
b) bioluminescência, pode ser explicado pela mudança de nível energético dos elétrons e seu retorno ao nível menos energético, conforme o modelo de Rutherford-Bohr.
c) fluorescência, pode ser explicado pela excitação dos elétrons e seu retorno ao estado menos energético, conforme o modelo atômico de Bohr.
d) luminescência, pode ser explicado pela produção de luz por meio da excitação dos elétrons, conforme o fonte. No segundo, o material emite luz ao ser exposto a uma fonte de radiação externa e para de emitir quando a fonte externa é retirada (interrompida).
Assinale a única alternativa correta a partir do trecho aqui apresentado.
a) Os ponteiros luminosos de um relógio e as placas de sinalização são formados por materiais fluorescentes.
b) Os interruptores de lâmpadas e as placas de sinalização são formados por materiais fosforescentes.
c) Os interruptores de lâmpadas são feitos por materiais fosforescentes, ao passo que a tinta das placas de sinalização das rodovias é formada por materiais fluorescentes.
d) Os ponteiros luminosos de um relógio são feitos por materiais fosforescentes, ao passo que os interruptores de lâmpadas apresentam materiais fluorescentes em sua composição.
6. Ao se deixar cair sal de cozinha na chama do fogão, observa-se que a chama fica amarelada. Se os sais são outros, as cores variam. Sais de cobre, por exemplo, deixam a chama esverdeada; e sais de potássio deixam a chama violeta. Isso também ocorre nos fogos de artifício. Esse fenômeno pode ser explicado pelas ideias de
a) Dalton, que refere que os átomos, por serem esféricos, emitem radiações com energias luminosas diferentes, produzindo cores distintas.
b) Rutherford, que refere que os átomos são semelhantes ao modelo planetário, emitindo energia na forma de luz com diferentes cores, como fazem os planetas.
c) Sommerfeld, que afirma que as órbitas dos elétrons não são necessariamente circulares, emitindo radiações com cores diferentes, dependendo da forma de sua órbita.
d) Einstein, que afirma que os elétrons mudam de massa em função da velocidade, o que interfere na cor que emitem.
e) Bohr, que refere que os elétrons, ao retornarem para órbitas mais internas, emitem radiações na faixa do espectro eletromagnético, podendo se manifestar na forma de luz colorida.
7. Um fato corriqueiro ao se cozinhar arroz é o derramamento de parte da água de cozimento sobre a chama azul do fogo, mudando-a para uma chama amarela. Essa mudança de cor pode suscitar interpretações diversas, relacionadas às substâncias presentes na água de cozimento. Além do sal de cozinha (NaC), nela se encontram carboidratos, proteínas e sais minerais.
Cientificamente, sabe-se que essa mudança de cor da chama ocorre pela
a) reação do gás de cozinha com o sal, volatilizando gás cloro.
b) emissão de fótons pelo sódio, excitado por causa da chama.
c) produção de derivado amarelo, pela reação com o carboidrato.
d) reação do gás de cozinha com a água, formando gás hidrogênio.
e) excitação das moléculas de proteínas, com formação de luz amarela.
Texto para a questão 8.
A luz branca é composta por ondas eletromagnéticas de todas as frequências do espectro visível. O espectro de radiação emitido por um elemento, quando submetido a um arco elétrico ou a altas temperaturas, é descontínuo e apresenta uma de suas linhas com maior intensidade, o que fornece “uma impressão digital” desse elemento. Quando essas linhas estão situadas na região da radiação visível, é possível identificar diferentes elementos químicos por meio dos chamados testes de chama.
A tabela apresenta as cores características emitidas por alguns elementos no teste de chama:
035.920 – 155432/21 espectros atômicos. Nesse modelo, Bohr introduziu uma série de postulados, dentre os quais, a energia do elétron só pode assumir certos valores discretos, ocupando níveis de energia permitidos ao redor do núcleo atômico. Considerando o modelo de Bohr, os diferentes espectros atômicos podem ser explicados em função a) do recebimento de elétrons por diferentes elementos.
b) da perda de elétrons por diferentes elementos.
c) das diferentes transições eletrônicas, que variam de elemento para elemento.
d) da promoção de diferentes elétrons para níveis mais energéticos.
e) da instabilidade nuclear de diferentes elementos.
9. Alguns seres vivos possuem um interessante mecanismo em seu organismo: reações químicas utilizam a energia (proveniente dos alimentos) para excitar elétrons de átomos de determinadas moléculas. Esse fenômeno é chamado de bioluminescência. O caso mais conhecido é dos vaga-lumes. Há evidências de que eles utilizam os sinais luminosos para se comunicar com os parceiros do sexo oposto. A emissão de luz tem, portanto, finalidade relacionada ao acasalamento dos vaga-lumes.
Tito e Canto. Química. vol. 1. 2009.
Sobre o efeito da bioluminescência, faça o que se pede.
a) Aponte o modelo atômico segundo o qual se pode (http://www.muyinteresante.com.mx) revela a criação de um sorvete que brilha no escuro. Ele é produzido
I. Os elétrons estão em constante movimento ao redor do núcleo, com velocidade e posição bem definidas;
II. O núcleo é composto por uma massa positiva em que os elétrons encontram-se incrustados;
III. Os elétrons, ao sofrerem excitação, pulam de uma camada mais externa para a mais interna;
IV. Átomos de um mesmo elemento químico apresentam mesma massa e propriedades iguais.
São afirmativas incorretas:
a) II e IV, apenas.
b) III e IV, apenas.
c) II, III e IV.
d) I, II e IV.
12. Os fundamentos da estrutura da matéria e da atomística baseados em resultados experimentais tiveram sua origem com John Dalton, no início do século XIX.
Desde então, no transcorrer de aproximadamente 100 anos, outros cientistas, tais como J. J. Thomson, E.
Rutherford e N. Bohr, deram contribuições marcantes de como possivelmente o átomo estaria estruturado.
Com base nas ideias propostas por esses cientistas, marque (V) para verdadeira e (F) para falsa.
( ) Rutherford foi o primeiro cientista a propor a ideia de que os átomos eram, na verdade, grandes espaços vazios constituídos por um centro pequeno, positivo e denso com elétrons girando ao seu redor. perfeitas e indivisíveis, tais como “bolas de bilhar”.
A partir deste estudo surgiu o termo “átomo” que significa “sem partes” ou “indivisível”.
( ) O modelo atômico de Bohr foi o primeiro a envolver conceitos de mecânica quântica, em que a eletrosfera possuía apenas algumas regiões acessíveis denominadas níveis de energia, sendo ao elétron proibido a movimentação entre estas regiões.
( ) Rutherford utilizou em seu famoso experimento uma fonte radioativa que emitia descargas elétricas em uma fina folha de ouro, além de um anteparo para detectar a direção tomada pelos elétrons.
Assinale a alternativa correta, de cima para baixo.
a) F – V – V – V – F dinamarquês Niels Henrick Davis Bohr cujos trabalhos contribuíram decisivamente para a compreensão da estrutura atômica e da física quântica. A respeito do modelo atômico de Bohr, assinale a alternativa correta.
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a) Os átomos são, na verdade, grandes espaços vazios constituídos por duas regiões distintas: uma com núcleo pequeno, positivo e denso e outra com elétrons se movimentando ao redor do núcleo.
b) Os elétrons que circundam o núcleo atômico possuem energia quantizada, podendo assumir quaisquer valores.
c) É considerado o modelo atômico vigente e o mais aceito pela comunidade científica.
d) Os saltos quânticos decorrentes da interação fóton-núcleo são previstos nesta teoria, explicando a emissão de cores quando certos íons metálicos são postos em uma chama (excitação térmica).
e) Os átomos são estruturas compostas por um núcleo pequeno e carregado positivamente, cercado por elétrons girando em órbitas circulares.
14.
Um aluno recebeu, na sua página de rede social, uma foto mostrando fogos de artifícios.
No dia seguinte, na sequência das aulas de modelos atômicos e estrutura atômica, o aluno comentou com o professor a respeito da imagem recebida, relacionando-a com o assunto que estava sendo trabalhado, conforme mostra a foto.
Disponível em: http://weheartit.com. Adaptado.
Legenda das cores emitidas
Na Ba Cu Sr Ti
Amarelo Verde Azul Vermelho Branco metálico O aluno comentou corretamente que o modelo atômico mais adequado para explicar a emissão de cores de alguns elementos indicados na figura é o de
a) Rutherford-Bohr.
b) Dalton.
c) Proust.
d) Rutherford.
e) Thomson.
15.
O cientista dinamarquês Niels Böhr aprimorou, em 1913, o modelo atômico de E. Rutherford, usando a teoria de Max Planck. Em 1900, Planck já havia admitido a hipótese de que a energia não seria emitida de modo contínuo, mas em quantum, isto é pacote ou porção de energia. Surgiram, assim, os postulados de Böhr e as explicações sobre os aspectos atômicos dos elementos químicos.
Considerando-se os postulados de N. Böhr, as explicações sobre os espectros atômicos e em relação à emissão de cor vermelha no teste de chama pelo cloreto de estrôncio, SrC2(s), é correto afirmar:
a) A luz vermelha emitida pelo cloreto de estrôncio está relacionada à cor branca do sal que reúne todas as cores dos espectros atômicos.
b) Ao absorverem quanto de energia da chama, os elétrons do íon Sr2+(g) retornam a um nível de energia mais interno.
c) Os elétrons do cátion Sr2+(g), ao retornarem de um nível de energia mais externo para outro mais interno, emitem energia, sob forma de radiação eletromagnética.
d) A emissão de luz vermelha é propriedade dos cátions de metais alcalinos terrosos.
e) O número de raias espectrais diminui com o crescimento do número atômico dos elementos químicos porque, com o aumento da temperatura da chama, cresce o número de transições eletrônicas.
16. Até algum tempo atrás, adolescentes colecionavam figurinhas que brilhavam no escuro. Essas figuras apresentam em sua composição uma substância chamada sulfeto de zinco (ZnS). Esse fenômeno ocorre porque alguns elétrons que compõe os átomos desta substância absorvem energia luminosa e “saltam” para níveis de energia mais externos. No escuro, esses elétrons retornam aos seus níveis de origem liberando energia luminosa e fazendo a figurinha brilhar. Este fenômeno pode ser explicado considerando o modelo atômico proposto por
a) Thomson. d) Bohr.
b) Dalton. e) Linus Pauling.
c) Lavoisier.
17. No conto “O pirotécnico Zacarias”, de Murilo Rubião, o protagonista descreve eventos relacionados à sua morte.
Nesse momento, a visão de Zacarias, repleta de cores, assemelha-se a fogos de artifício. Esse trecho encontra-se transcrito a seguir.
A princípio foi azul, depois verde, amarelo e negro. Um negro espesso, cheio de listras vermelhas, de um vermelho compacto semelhante a fitas densas de sangue. Sangue pastoso com pigmentos amarelados, de um amarelo esverdeado, tênue, quase sem cor.
RUBIÃO, Murilo. Obras completas.
São Paulo: Companhia de Bolso, p.14-15. 2010.
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O fenômeno subatômico que pode explicar e se relacionar com a visão da personagem é a
a) premissa de que o elétron pode ser descrito como uma onda, e não como uma partícula. Tal ideia resultou na proposição de equações matemáticas que são complexas e de difícil solução, conhecidas como funções de onda.
b) emissão de um feixe de partículas positivamente carregadas direcionado a uma fina folha de ouro, mostrando que essas partículas ou se chocavam ou se desviavam quando em contato com a folha de ouro.
c) absorção de energia pelo elétron, quando passa de um nível menos energético para um nível mais energético e, a seguir, a consequente liberação dessa energia, quando o elétron volta ao seu nível original.
d) desintegração de partículas, o que tem como consequência a emissão de raios que escureciam o papel fotográfico mesmo protegido da exposição à luz, sendo que as substâncias que emitiam esses raios ficaram conhecidas como radioativas.
e) emissão de um feixe de elétron passa através de um campo elétrico e de um campo magnético, havendo uma deflexão dos dois campos citados em direção oposta, calculando-se a relação carga-massa, balanceando- se o efeito desses campos.
18. A polícia científica utiliza o luminol para auxiliar nas investigações, pois esse composto permite detectar a presença de sangue. O luminol é misturado ao peróxido de hidrogênio em meio básico e borrifado na cena do crime. Se houver vestígios de sangue, ocorrerá a luminescência (emissão de luz), pois o ferro presente na hemoglobina atua como catalisador dessa reação. Esse fenômeno ocorre porque o produto dessa reação se encontra em um estado de energia mais elevado, em função de os elétrons sofrerem transições para níveis mais energéticos. Ao retornarem para níveis menos energéticos, há liberação de energia na forma de luz.
De acordo com o exposto sobre a ação do luminol e com base nos conhecimentos sobre modelos atômicos, é correto afirmar que a luminescência está de acordo com a descrição do modelo atômico proposto por:
a) Dalton b) Thomson c) Pauling d) Rutherford e) Bohr
19. Alguns seres vivos possuem um interessante mecanismo, a exemplo das reações que utilizam a energia proveniente dos alimentos para excitar elétrons de átomos em determinadas moléculas. Esse fenômeno é conhecido como bioluminescência e ocorre nos vaga-lumes, em algumas espécies de fungos e de cogumelos, e de cnidários.
Os fenômenos da bioluminescência, da emissão de luz dos lasers e dos luminosos de neônio têm como fundamento os postulados do modelo atômico proposto por N. Böhr, e ocorre quando o elétron, no átomo, a) se desloca de um nível de menor energia para outro
de maior energia e libera radiação na região do infravermelho.
b) libera energia na forma de ondas eletromagnéticas, ao retornar de uma órbita estacionária para outra interna.
c) permanece entre níveis de energia e passa a emitir energia luminosa, quando excitado.
d) se movimenta em órbitas estacionárias e emite luz ultravioleta.
e) se move livremente ao redor do núcleo em trajetórias elípticas.
20. A lâmpada de vapor de sódio, utilizada na iluminação pública, emite luz amarela. Esse fenômeno ocorre, porque o átomo emite energia quando o elétron
a) passa de um nível de energia mais externo para um mais interno.
b) passa de um nível mais interno para um mais externo.
c) colide com o núcleo.
d) é removido do átomo para formar um cátion.
e) permanece em movimento em um mesmo nível de energia.