Transições eletrónicas

2009 E. Indique o valor da energia da radiação emitida na transição eletrónica entre os

níveis n = 3 e n = 2 do átomo de hidrogénio, com base nos valores de energia desses níveis, respetivamente –0,24 × 10–18 _{J e 0,54 × 10}–18 _J.

2009 1F. As potencialidades da espetroscopia, como método de análise utilizado para

detetar e identificar diferentes elementos químicos, foram descobertas no século XIX, e desenvolvidas depois por vários investigadores, nomeadamente por Gustav Kirchoff que, a partir de estudos iniciados em 1859, provou a existência do sódio na atmosfera solar.

Nas lâmpadas de vapor de sódio, muito usadas nos candeeiros de iluminação pública, ocorre emissão de luz de cor amarela. A corrente elétrica, que passa através do vapor de sódio, faz deslocar os eletrões dos átomos de sódio para níveis energéticos mais elevados. Quando aqueles eletrões descem pela escada

energética, ocorre a emissão de radiação de frequências bem definidas, originando,

entre outras riscas em zonas diferenciadas do espetro eletromagnético, duas riscas brilhantes na zona do amarelo, que são características do sódio, permitindo identificá-lo.

Cada elemento químico possui, de facto, o seu próprio padrão de riscas espetrais, que funciona como uma impressão digital. Não há dois elementos com o mesmo espetro, tal como não há duas pessoas com as mesmas impressões digitais.

Fazendo a análise espectral da luz que nos chega das estrelas, captada pelos telescópios, é possível determinar as suas composições químicas. Descobriu-se, assim, que os elementos constituintes das estrelas são os mesmos que existem na Terra.

John Gribbin, Um Guia de Ciência para quase toda a gente, Edições Século XXI, 2002 (adaptado) Máximo Ferreira e Guilherme de Almeida, Introdução à Astronomia e às Observações Astronómicas, Plátano Edições Técnicas, 6.a _{edição, 2001 (adaptado)}

a) Selecione a única alternativa que contém os termos que preenchem,

sequencialmente, os espaços seguintes, de modo a obter uma afirmação equivalente à expressão «(...) aqueles eletrões descem pela escada

energética (...)».

Aqueles eletrões transitam de níveis energéticos _____ para níveis energéticos _____, assumindo valores _____ de energia.

(A) inferiores ... superiores ... contínuos (B) superiores ... inferiores ... contínuos (C) inferiores ... superiores ... discretos (D) superiores ... inferiores ... discretos

b) Indique, com base no texto, o que se deverá observar no espetro de

absorção do sódio, na região do visível.

c) Descreva como é possível tirar conclusões sobre a composição química das

estrelas, a partir dos seus espetros, tendo em conta a informação dada no texto.

2009 2F. Na figura está representado um diagrama de níveis de energia, no qual estão

assinaladas algumas transições eletrónicas que podem ocorrer no átomo de hidrogénio.

a) Selecione a única alternativa que apresenta o valor da energia de ionização

do hidrogénio, expresso em J mol–1_.

(A) 2,18 × 105 _{J mol}–1 _{(B) 7,86 × 10}6 _{J mol}–1

(C) 1,09 × 105 _{J mol}–1 _{(D) 1,31 × 10}6 _{J mol}–1

b) Considere que um átomo de hidrogénio se encontra no primeiro estado

excitado (n = 2) e que, sobre esse átomo, incide radiação de energia igual a 3,6 × 10–19 _J.

Indique, justificando, se ocorrerá a transição do eletrão para o nível energético seguinte.

2010 I Os hidrocarbonetos são

compostos químicos constituídos por átomos de carbono (um dos elementos mais abundantes no espaço interestelar) e de hidrogénio (o elemento mais abundante no Universo).

A figura representa um diagrama de níveis de energia do átomo de hidrogénio.

Selecione a única opção que apresenta o valor da energia da radiação envolvida na transição do eletrão, do nível energético correspondente ao primeiro estado excitado do átomo de hidrogénio, para o nível energético correspondente ao estado fundamental do mesmo átomo.

(A) 0,30 × 10–18 _{J (B) 2,18 × 10}–18 _J

2010 I. Apesar das enormes distâncias que nos separam das estrelas, os astrónomos

conseguem obter uma grande quantidade de informação a partir da luz que nos chega desses astros.

A composição química da atmosfera das estrelas pode ser determinada por comparação dos espetros da radiação por elas emitida com os espetros dos elementos químicos conhecidos.

A figura representa, à mesma escala, parte de um espetro atómico de emissão e parte de um espetro atómico de absorção.

Por que motivo se pode concluir que os dois espetros apresentados se referem a um mesmo elemento químico?

2011 2F. Na figura está representado o espetro da estrela Rigel na região do visível.

a) Selecione a única opção que contém os termos que preenchem,

sequencialmente, os espaços seguintes.

O espetro representado na figura resulta da sobreposição de um espetro de _______ contínuo e de um conjunto de riscas negras resultantes da _______ de radiação pelas espécies presentes na atmosfera da estrela.

(A) absorção ... absorção (B) emissão ... emissão (C) absorção ... emissão (D) emissão ... absorção

b) O espetro de emissão do hélio atómico na região do visível apresenta, entre

outras, uma risca a 587 nm e uma risca a 667 nm. Conclua, justificando a partir da informação fornecida, se é provável que o hélio esteja presente na atmosfera da estrela Rigel.

2011 2F. O espetro de emissão do átomo de hidrogénio apresenta uma risca vermelha

originada por uma transição eletrónica que envolve a emissão de radiação de energia igual a 3,03 × 10–19 _J.

O nível energético, n, para o qual o eletrão transita e a variação de energia, ΔE, associada a essa transição eletrónica são, respetivamente,

(A) n = 3 e ΔE = +3,03 × 10–19 _{J (B) n = 2 e ΔE = +3,03 × 10}–19 _J

2011 E. O hidrogénio é o elemento mais abundante no Universo. A figura representa o

diagrama de níveis de energia do átomo de hidrogénio, no qual está assinalada uma transição eletrónica.

a) A variação de energia associada à transição eletrónica assinalada é (A) –2,4 × 10–19 _{J (B) –1,4 × 10}–19 _J

(C) –1,0 × 10–19 _{J (D) –3,8 × 10}–19 _J

b) Selecione a única opção que contém os termos que preenchem,

sequencialmente, os espaços seguintes.

A transição eletrónica assinalada no diagrama representado na figura origina uma risca na região do ______ no espetro de ______ do átomo de hidrogénio.

(A) infravermelho ... absorção (B) ultravioleta ... emissão (C) infravermelho ... emissão (D) ultravioleta ... absorção 2012 I. Na figura está representado um

diagrama de níveis de energia do átomo de hidrogénio.

A figura seguinte representa parte do espetro de emissão do átomo de hidrogénio, na região do visível.

Calcule, para a transição eletrónica que origina a risca assinalada pela letra R na última figura, a energia do nível em que o eletrão se encontrava inicialmente. Apresente todas as etapas de resolução.

2014 1F. A tabela seguinte apresenta os valores de energia dos níveis n = 1, n = 2, n = 3 e n = 4 do átomo de hidrogénio. n En / J 1 –2,18 × 10–18 2 –5,45 × 10–19 3 –2,42 × 10–19 4 –1,40 × 10–19

a) Qual é a energia mínima necessária para remover o eletrão de um átomo de

hidrogénio no estado fundamental?

b) Considere um átomo de hidrogénio no estado fundamental, no qual incide

radiação de energia 1,80 × 10–18 _{J. Conclua, justificando, se ocorre ou não,}

transição do eletrão.

c) As transições eletrónicas no átomo de hidrogénio originam riscas

diferenciadas nos espetros atómicos deste elemento.

O espetro de emissão do átomo de hidrogénio na região do visível apresenta, entre outras riscas, uma risca a uma energia de 4,84 × 10–19 _J.

Considerando a transição que origina essa risca, a energia do nível em que o eletrão se encontrava inicialmente pode ser calculada pela expressão

(A) (–5,45 × 10-19 _{+ 4,84 ×10}–19_{) J} (B) (–5,45 × 10-19_{– 4,84} × 10–19_{) J} (C) (–2,18 × 10-19 _{+ 4,84 × 10}–19_{) J} (D) (–2,18 × 10-19_{– 4,84 × 10}–19_{) J} 1.2.5 Quantização da energia

(secção sem itens nas provas nacionais realizadas entre 2008 e 2014)