LISTA DE EXERCÍCIOS. Data: Pré-Vestibular Química Prof. Me. Marcos Benfica Atomística Exercícios Complementares

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LISTA DE EXERCÍCIOS

Data: Pré-Vestibular Química Prof. Me. Marcos Benfica

Atomística – Exercícios Complementares

1. (Fuvest 2017) Na estratosfera, há um ciclo constante de criação e destruição do ozônio. A equação que representa a destruição do ozônio pela ação da luz ultravioleta solar (UV) é

3 UV 2

O ⎯⎯⎯→O +O

O gráfico representa a energia potencial de ligação entre um dos átomos de oxigênio que constitui a molécula de O₃ e os outros dois, como função da distância de separação r.

A frequência dos fótons da luz ultravioleta que corresponde à energia de quebra de uma ligação da molécula de ozônio para formar uma molécula de O₂ e um átomo de oxigênio é, aproximadamente,

Note e adote:

- E hf=

- E é a energia do fóton.

- f é a frequência da luz.

- Constante de Planck, h 6 10= × ⁻³⁴ J s⋅ a) 1 10× ¹⁵Hz

b) 2 10× ¹⁵Hz c) 3 10× ¹⁵Hz d) 4 10× ¹⁵Hz e) 5 10× ¹⁵Hz

2. (Acafe 2017) Baseado nos conceitos sobre distribuição eletrônica, analise os itens a seguir.

I. ₂₄Cr [Ar] 4s 3d= ² ⁴ II. ₂₉Cu [Ar] 4s 3d= ² ⁹ III. ₂₆Fe²⁺ =[Ar] 4s 3d² ⁴ Assinale a alternativa correta.

a) Todos os itens estão incorretos.

b) Todos os itens estão corretos.

c) Apenas I e II estão corretos.

d) Apenas III está correto.

3. (Upe-ssa 1 2017) Muitas informações veiculadas na internet contêm erros científicos. Um exemplo disso pode ser verificado em determinado blog sobre o ensino de química cujo conteúdo é transcrito a seguir:

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Os modelos atômicos são diferentes ideias, que surgiram durante o desenvolvimento da história da ciência, na tentativa de explicar a composição íntima da matéria. O primeiro modelo atômico da era moderna foi proposto por John Dalton, que considerava os átomos como esferas maciças e indivisíveis. A descoberta dos elétrons, partículas subatômicas de carga elétrica positiva, fez os cientistas provarem que o átomo era divisível, abrindo espaço para uma nova ideia, um modelo que ficou conhecido como pudim de passas, atribuído ao físico Ernest Rutherford. Esse modelo durou alguns anos, até que o cientista Niels Böhr propôs um modelo no qual os elétrons giravam ao redor de um núcleo com energia variável, ao percorrer uma órbita fixa. A partir desses elétrons, os átomos poderiam se unir para formar compostos em um fenômeno conhecido como ligação química, que ocorria em busca de aumentar a energia do sistema e com isso adquirir estabilidade.

Quantos erros científicos são encontrados no texto?

a) Um b) Dois c) Três d) Quatro e) Cinco

4. (Ufrgs 2017) No planeta Qo’noS, os elementos químicos são idênticos aos nossos, com nomes diferentes. Os cientistas desse planeta acabaram de descobrir um elemento por eles denominado incognitum, que tem, entre suas características:

- tendência a perder dois elétrons ao formar compostos;

- núcleo com quantidade muito maior de nêutrons em relação aos prótons.

Incognitum corresponde ao elemento Dados: ⁴⁵₂₁Sc; ¹³⁷₅₆ Ba; ⁹³₄₁Nb; ⁴⁰₂₀Ca; ⁷⁹₃₄Se.

a) Sc.

b) Ba.

c) Nb.

d) Ca.

e) Se.

5. (Ufpr 2017) As propriedades das substâncias químicas podem ser previstas a partir das configurações eletrônicas dos seus elementos. De posse do número atômico, pode-se fazer a distribuição eletrônica e localizar a posição de um elemento na tabela periódica, ou mesmo prever as configurações dos seus íons.

Sendo o cálcio pertencente ao grupo dos alcalinos terrosos e possuindo número atômico Z 20,= a configuração eletrônica do seu cátion bivalente é:

a) 1s 2 s 2 p 3 s² ² ⁶ ² b) 1s 2 s 2 p 3 s 3 p² ² ⁶ ² ⁶ c) 1s 2 s 2 p 3 s 3 p 4 s² ² ⁶ ² ⁶ ² d) 1s 2 s 2 p 3 s 3 p 4 s 3 d² ² ⁶ ² ⁶ ² ² e) 1s 2 s 2 p 3 s 3 p 4 s 4 p² ² ⁶ ² ⁶ ² ²

6. (Ufjf-pism 1 2017) O dia 5 de novembro de 2015 foi marcado pela maior tragédia ambiental da história do Brasil, devido ao rompimento das barragens de rejeitos, provenientes da extração de minério de ferro na cidade de Mariana/MG. Laudos técnicos preliminares indicam uma possível presença de metais como cromo, manganês, alumínio e ferro no rejeito.

Fonte: Disponível em: http://www.ibama.gov.br/phocadownload/noticias_ambientais/laudo_tecnico_preliminar.pdf.

Acesso em: 26/out/2016.

a) Qual o símbolo químico de cada um dos metais descritos acima?

b) Analise a distribuição eletrônica mostrada abaixo. A qual elemento químico presente no rejeito ela pertence?

2 2 6 2 6 2 5

1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d

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c) O alumínio normalmente é encontrado na natureza no mineral bauxita na forma de óxido de alumínio. O óxido de alumínio é uma substância iônica ou covalente? Escreva sua fórmula molecular.

d) O rejeito de mineração representa uma mistura homogênea ou heterogênea?

7. (G1 - cftmg 2017) A água de coco é um isotônico natural de sabor muito agradável consumido por atletas de corrida de rua.

Sua constituição é variada, apresentando carboidratos, vitaminas e sais minerais de cálcio, magnésio, potássio e sódio.

Considerando os metais na sua forma iônica, a soma do número de elétrons de todos os íons citados é igual a a) 56.

b) 62.

c) 100.

d) 106.

8. (G1 - cftrj 2017) As luzes de neônio são utilizadas em anúncios comerciais pelo seu poder de chamar a atenção e facilitar a comunicação. Essa luz se aproveitam da fluorescência do gás neônio, mediante a passagem de uma corrente elétrica.

Sobre o isótopo de número de massa 21 desse elemento químico, considere as afirmações a seguir.

I. Possui 10 prótons, 10 elétrons e 10 nêutrons;

II. É isoeletrônico do íon O ;²⁻

III. Sua camada mais externa encontra-se com o número máximo de elétrons.

É correto o que se afirma apenas em a) II;

b) I e II;

c) I e III;

d) II e III.

9. (G1 - utfpr 2017) Em 2016 a União Internacional de Química Pura e Aplicada (IUPAC) confirmou a descoberta de mais quatro elementos, todos produzidos artificialmente, identificados nas últimas décadas por cientistas russos, japoneses e americanos, e que completam a sétima fila da tabela periódica. Eles se chamam Nihonium (símbolo Nh e elemento 113), Moscovium (símbobo Mc e elemento 115), Tennessine (símbolo Ts e elemento 117) e Oganesson (símbolo Og e elemento 118). As massas atômicas destes elementos são, respectivamente, 286, 288, 294, 294.

Com base nas afirmações acima assinale a alternativa correta.

a) Esses elementos são representados por ¹¹³₂₈₆Nh,¹¹⁵₂₈₈Mc,¹¹⁷₂₉₄Ts e ¹⁸⁸₂₉₄Og.

b) Os elementos Tennessine e Oganesson são isóbaros.

c) Estes elementos foram encontrados em meteoritos oriundos do espaço.

d) Os elementos Tennessine e Oganesson são isótopos.

e) Os quatro novos elementos são isótonos entre si.

10. (Espcex (Aman) 2017) Munições traçantes são aquelas que possuem um projétil especial, contendo uma carga pirotécnica em sua retaguarda. Essa carga pirotécnica, após o tiro, é ignificada, gerando um traço de luz colorido, permitindo a visualização de tiros noturnos a olho nu. Essa carga pirotécnica é uma mistura química que pode possuir, dentre vários ingredientes, sais cujos íons emitem radiação de cor característica associada ao traço luminoso.

Um tipo de munição traçante usada por um exército possui na sua composição química uma determinada substância, cuja espécie química ocasiona um traço de cor correspondente bastante característico.

Com relação à espécie química componente da munição desse exército sabe-se:

I. A representação do elemento químico do átomo da espécie responsável pela coloração pertence à família dos metais alcalinos-terrosos da tabela periódica.

II. O átomo da espécie responsável pela coloração do traço possui massa de 137 u e número de nêutrons 81.

Sabe-se também que uma das espécies apresentadas na tabela do item III (que mostra a relação de cor emitida característica conforme a espécie química e sua distribuição eletrônica) é a responsável pela cor do traço da munição desse exército.

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III. Tabela com espécies químicas, suas distribuições eletrônicas e colorações características:

Considerando os dados contidos, nos itens I e II, atrelados às informações da tabela do item III, a munição traçante, descrita acima, empregada por esse exército possui traço de coloração

a) vermelho-alaranjada.

b) verde.

c) vermelha.

d) azul.

e) branca.

11. (Fepar 2017) O modelo atômico de Dalton, concebendo o átomo como uma bolinha maciça e indivisível, fez a Química progredir muito no século XIX. Mas o conhecimento sobre estrutura atômica evoluiu à medida que determinados fatos experimentais eram observados, gerando a necessidade de proposição de modelos atômicos com características que os explicassem. Assim, a cada grande descoberta, os cientistas foram elaborando novas teorias e novos modelos de átomos para ilustrar essas teorias.

Tendo como referência a evolução dos modelos atômicos, julgue as afirmativas.

( ) O sal de cozinha, NaC ,l emite luz de coloração amarela quando colocado numa chama, porque os elétrons do cátion Na ,+ ao receberem energia da chama, saltam de uma camada mais externa para uma mais interna, emitindo luz amarela.

( ) A concepção teórica de uma órbita definida para um elétron é inaceitável depois do conhecimento do princípio de Heisenberg.

( ) Uma partícula constituída por 16 prótons, 32 nêutrons e 18 elétrons é um ânion bivalente.

( ) O conjunto dos quatro números quânticos (n 3,= l =^1, m 0,= s 1 2)= pode representar o elétron mais energético de um metal alcalino.

( ) No modelo atômico atual, os elétrons têm, simultaneamente, caráter corpuscular e de onda.

12. (G1 - cftmg 2017) O elemento químico mais raro presente na superfície terrestre pertence ao grupo dos representativos. A previsão é que exista apenas cerca de 28 g desse elemento em toda a superfície da Terra, dificultando assim a definição das suas propriedades e características. A distribuição eletrônica, abreviada, desse elemento está representada a seguir, onde [Xe]

corresponde à distribuição eletrônica do gás nobre xenônio:

2 14 10 (n 1)

[Xe] 6s 4f 5d np ⁻

O elemento químico a que se refere o texto é o a) astato, At.

b) polônio, Po.

c) bismuto, Bi.

d) chumbo, Pb.

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TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO:

Leia o texto para responder à(s) questão(ões) a seguir.

Cinco amigos estavam estudando para a prova de Química e decidiram fazer um jogo com os elementos da Tabela Periódica:

- cada participante selecionou um isótopo dos elementos da Tabela Periódica e anotou sua escolha em um cartão de papel;

- os jogadores Fernanda, Gabriela, Júlia, Paulo e Pedro decidiram que o vencedor seria aquele que apresentasse o cartão contendo o isótopo com o maior número de nêutrons.

Os cartões foram, então, mostrados pelos jogadores.

56 16 40 7 35

26 8 20 3 17

Pedro Fernanda Gabriela Júlia Paulo

Fe O Ca Li Cl

13. (Fatec 2017) Observando os cartões, é correto afirmar que o(a) vencedor(a) foi a) Júlia.

b) Paulo.

c) Pedro.

d) Gabriela.

e) Fernanda.

14. (Unicid - Medicina 2016) Ao tratar da evolução das ideias sobre a natureza dos átomos, um professor, apresentou as seguintes informações e figuras:

Desenvolvimento histórico das principais ideias sobre a estrutura atômica 400 a.C. Demócrito A matéria é indivisível e feita de átomos.

350 a.C. Aristóteles A matéria é constituída por 4 elementos: água, ar, terra, fogo.

1800 Dalton Todo e qualquer tipo de matéria é formada por partículas indivisíveis, chamadas átomos.

1900 Thomson Os átomos dos elementos consistem em um número de corpúsculos eletricamente negativos englobados em uma esfera uniformemente positiva.

1910 Rutherford

O átomo é composto por um núcleo de carga elétrica positiva, equilibrado por elétrons (partículas negativas), que giram ao redor do núcleo, numa região denominada eletrosfera.

1913 Böhr A eletrosfera é dividida em órbitas circulares definidas; os elétrons só podem orbitar o núcleo em certas distâncias denominadas níveis.

1930 Schrödinger O elétron é uma partícula-onda que se movimenta ao redor do núcleo em uma nuvem.

1932 Chadwick O núcleo atômico é também integrado por partículas sem carga elétrica, chamadas nêutrons.

a) Complete o quadro abaixo indicando o número do modelo que mais se aproxima das ideias de Dalton, Thomson, Rutherford e Bohr.

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Dalton Thomson Rutherford Böhr

b) Considere a situação: uma solução aquosa de cloreto de bário e outra de cloreto de estrôncio são borrifadas em direção a uma chama, uma por vez, produzindo uma chama de coloração verde e outra de coloração vermelha, respectivamente. Como e a partir de que momento histórico as ideias sobre estrutura atômica explicam o resultado da situação descrita?

15. (G1 - ifce 2016) Os filósofos gregos foram os responsáveis pela criação do termo átomo, que significa não divisível. O átomo seria a menor parte da matéria, ou seja, não poderia ser mais dividida. Entretanto, esse conceito não é mais aceito. Diante dessa assertiva, sobre os átomos, é correto afirmar-se que

a) possuem partículas sem carga conhecidas por elétrons.

b) não podem ser desintegrados.

c) possuem partículas negativas chamadas de nêutrons.

d) apresentam o núcleo formado somente por prótons.

e) apresentam duas regiões distintas: núcleo e eletrosfera.

16. (Uece 2016) Em 1839, o físico Alexandre Edmond Becquerel (1820–1891) ao descobrir, experimentalmente, o efeito fotoelétrico, aos 19 anos de idade, jamais imaginou que estivesse criando um novo meio de captação de energia limpa. A energia solar incide sobre uma célula fotoelétrica atingindo elétrons e produzindo eletricidade que pode ser convertida em energia luminosa ou mecânica, por exemplo. Para garantir maior eficiência, o material usado na fabricação de uma célula fotoelétrica deve ter

a) alta densidade.

b) alta eletronegatividade.

c) baixo ponto de fusão.

d) baixa energia de ionização.

Gabarito:

Resposta da questão 1:

[A]

[Resposta do ponto de vista da disciplina de Física]

O gráfico mostra que a energia potencial de ligação tem valor mínimo, E_mín =− ×6 10⁻¹⁹ J.

Para quebrar a ligação, a energia potencial deve se tornar nula.

19 15

mín mín 34

E ( 6 10 )

E h f 0 f f 1 10 Hz.

h 6 10

−

− −− ×

+ = ⇒ = = ⇒ = ×

×

[Resposta do ponto de vista da disciplina de Química]

A energia de ligação ou dissociação da molécula é igual ao módulo da energia potencial na separação de equilíbrio r :₀

(7)

34 19

19 15

34

E | U | h f | U |

6 10 f 6 10 f 6 10 1 10 Hz

6 10

− −

−

=

× =

× × = ×

= × = ×

×

[A]

[I] Incorreta.

1 5

2 2 6 2 6 2 4

24

4s 3d

2 2 6 2 6 1 5

24

Cr : 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d

Cr : 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d (configuração mais estável) 14 2 43

[II] Incorreta.

1 10

2 2 6 2 6 2 9

29

4s 3d

2 2 6 2 6 1 10

24

Cu : 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d

Cr : 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d (configuração mais estável) 14 2 43

[III] Incorreta.

2 2 6 2 6 2 6

26

camada de valência

2 2 6 2 6 2

26

camada de valência

Fe : 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d

Fe : 1s 2s 2p 3s 3p 4s 1 2 3

1 2 3 ⁶

2 2 2 6 2 6 6

26

[Ar]

2 6

26

3d

Fe : 1s 2s 2p 3s 3p 3d Fe : [Ar] 3d

+

1 4 4 44 2 4 4 4 43

[D]

1. A descoberta dos elétrons, partículas subatômicas de carga elétrica positiva: os elétrons são partículas de carga negativa;

2. Modelo que ficou conhecido como pudim de passas, atribuído ao físico Ernest Rutherford: o modelo “pudim de passas” foi sugerido pelo cientista J. Thompson;

3. Böhr propôs um modelo no qual os elétrons giravam ao redor de um núcleo com energia variável: no modelo de Böhr os elétrons giravam ao redor do núcleo com energia fixa em suas órbitas.

4. A partir desses elétrons, os átomos poderiam se unir para formar compostos em um fenômeno conhecido como ligação química, que ocorria em busca de aumentar a energia do sistema e com isso adquirir estabilidade: as ligações químicas ocorrem para que os compostos diminuam sua energia e assim adquiram estabilidade.

[B]

Tendência a perder dois elétrons ao formar compostos: metal.

Núcleo com quantidade muito maior de nêutrons em relação aos prótons: bário (Ba).

45 137 93 40 79

21Sc; 56 Ba; 41Nb; 20Ca; 34Se Sc 45 21 24

Ba 137 56 81 (maior diferença) Ca 40 20 20

Se 79 34 45

⇒ − =

(8)

[B]

Configuração eletrônica do cátion bivalente do cálcio:

2 2 6 2 6 2

20

2 2 2 6 2 6 0

20

2 2 2 6 2 6

20

Ca : 1s 2s 2p 3s 3p 4s Ca : 1s 2s 2p 3s 3p 4s Ca : 1s 2s 2p 3s 3p

+ +

a) Cromo (Cr), manganês (Mn), alumínio ((A )l ) e Ferro (Fe).

b) A distribuição: 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d , Z 25,² ² ⁶ ² ⁶ ² ⁵ = pertence ao elemento manganês: ₂₅Mn.

c) O óxido de alumínio é um óxido iônico, de formula molecular: A O .l_{2 3} d) Heterogênea, contendo partes sólidas imersas em líquido.

[A]

20 2 12 2

19 11

Ca 18 e

Mg 10 e

K 18 e Na 10 e total 56 e

+ −

−

=

[D]

[I] Incorreta.

1021Ne 10 prótons 10 elétrons

A n p

n 21 10 11 nêutrons

= +

= − =

[II] Correta. Serão isoeletrônicos, ou seja, apresentam o mesmo número de elétrons.

21 2

10Ne O8

10 prótons 8 prótons 10 elétrons 10 elétrons

−

[III] Correta. O neônio por apresentar 10 elétrons, apresenta a camada de valência completa.

2 2 6

10Ne 1s 2s 2p= Resposta da questão 9:

[B]

[A] Incorreta. Os elementos possuem as seguintes representações: ₁₁₃²⁸⁶Nh,₁₁₅²⁸⁸Mc,₁₁₇²⁹⁴Ts e ²⁹⁴₁₈₈Og.

[B] Correta. Os elementos Tennessine e Oganesson, apresentam o mesmo número de massa, sendo, portanto, isóbaros.

[C] Incorreta. Todos os elementos citados no texto, são artificiais, ou seja, criados em laboratório, sob condições específicas.

[D] Incorreta. Os elementos Tennessine e Oganesson apresentam o mesmo número de massa, sendo, portanto, isóbaros.

[E] Incorreta. Isótonos são elementos que apresentam o mesmo número de nêutrons, os elementos citados no texto

apresentam, respectivamente, 173, 173, 177 e 106. Portanto, apenas os elementos Nihonium (Nh) e Moscovium (Mc) são isótonos.

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[B]

A representação do elemento químico do átomo da espécie responsável pela coloração pertence à família dos metais alcalinos- terrosos da tabela periódica, ou seja, família IIA ou grupo 2.

O átomo da espécie responsável pela coloração do traço possui massa de 137 u e número de nêutrons 81, ou seja, 56 prótons (137 81).− Trata-se do bário.

De acordo com a tabela:

Sal: cloreto de bário.

Distribuição eletrônica: ₅₆Ba : 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d² ² ⁶ ² ⁶ ² ¹⁰ 4p 5s 4d⁶ ² ¹⁰ 5p 6s⁶ ². Coloração característica: verde.

F – V – V – F – V.

[F] Os elétrons ao receberem uma determinada quantidade de energia saltam de uma camada mais interna (estado fundamental) para uma mais externa (estado excitado), ao retornarem ao estado fundamental emitem luz amarela.

[V] De acordo com o princípio de Heisenberg, não podemos determinar com precisão e simultaneamente a posição e a velocidade de uma partícula.

[V] O átomo está com 2 elétrons a mais que o número de prótons, ou seja, ganhou 2e ,⁻ tornando-se um ânion bivalente.

[F] O conjunto dos 4 números quânticos: (n 3,= l =^1, m 0,= s 1 2),= significa que o átomo em questão apresenta seu elétrons de diferenciação em 3p² ou 3p⁵ (conforme a orientação do spin), no primeiro caso irá pertencer a família dos metais alcalinos terrosos e no segundo caso irá pertencer a família dos halogênios.

[V] Segundo o modelo atualmente aceito, o elétron apresenta caráter dual de onda-partícula.

[A]

2 14 10 (n 1)

[Xe] 6s 4f 5d np

n 6 (sequência da distribuição eletrônica)

−

=

Assim, teremos:

2 14 10 (6 1) 85

[Xe] 6s 4f 5d 6p 85 At

− =

[E]

Sabendo que A=Z n,+ teremos que:

Fernanda: n 56 26 30= − = Gabriela: n 16 8 8= − = Júlia: n 40 20 20= − = Paulo: n 7 3= − =4 Pedro: n 35 17 18= − =

A vencedora será a Fernanda com 30 nêutrons.

a) Observe o quadro a seguir:

Dalton Thomson Rutherford Böhr

VI II V I

b) A partir de 1913 Niels Böhr, baseando-se no estudo do elemento químico hidrogênio, cria os seguintes postulados:

1º) Um átomo é formado por um núcleo e por elétrons extranucleares, cujas interações elétricas seguem a lei de Coulomb.

(10)

2º) Os elétrons se movem ao redor do núcleo em órbitas circulares.

3º) Quando um elétron está em uma órbita ele não ganha e nem perde energia, dizemos que ele está em uma órbita discreta ou estacionária ou num estado estacionário.

4º) Os elétrons só podem apresentar variações de energia quando saltam de uma órbita para outra.

5º) Um átomo só pode ganhar ou perder energia em quantidades equivalentes a um múltiplo inteiro (quanta).

O resultado da situação descrita no texto do enunciado pode ser explicado a partir do terceiro e do quarto postulado, ou seja, os elétrons absorvem energia e saltam de uma órbita para outra, ao voltarem para a sua órbita anterior liberam energia na forma de luz visível. Dependendo do elemento químico analisado, o comprimento de onda será diferente e consequentemente, a cor reconhecida no teste de chama também.

[E]

[A] Incorreta. Os elétrons apresentam carga negativa.

[B] Incorreta. A desintegração de um átomo pode acontecer, por exemplo, pelo bombardeio de seu núcleo.

[C] Incorreta. As partículas negativas são chamadas de elétrons e as neutras de nêutrons.

[D] Incorreta. O átomo apresenta prótons e nêutrons em seu núcleo, além de inúmeras subpartículas.

[E] Correta. O átomo apresenta duas regiões distintas: o núcleo, com partículas positivas e neutras e a eletrosfera, onde estão os elétrons.

[D]

Para garantir maior eficiência, o material usado na fabricação de uma célula fotoelétrica deve ter baixa energia de ionização, ou seja, os elétrons são liberados com maior facilidade.