UFSC 2017 — questão 26 de Física
Enunciado em texto
As radiações características emitidas pelos átomos dos elementos ao serem aquecidos em uma chama ou submetidos a descargas elétricas foram investigadas exaustivamente no final do século XIX. Quando observada através de um espectroscópio, essa radiação forma um conjunto de linhas de várias cores ou comprimentos de onda, e as posições e as intensidades dessas linhas são características de cada elemento. O estudo dessas linhas é importante, ainda hoje, em campos como a astrofísica e foi fundamental para a compreensão da estrutura da matéria no início do século XX.
Sobre espectros atômicos, é correto afirmar que:
(01) espectros de emissão discretos são obtidos de luz proveniente de corpos densos e quentes (sólidos, líquidos e gases altamente comprimidos).
(02) espectros de emissão contínuos são obtidos por intermédio de aquecimento ou descargas elétricas em matéria pouco densa, como gases rarefeitos.
(04) espectros de absorção apresentam linhas escuras que representam os comprimentos de onda de gases relativamente frios e rarefeitos que se interpõem entre a luz proveniente de uma fonte que emite um espectro contínuo e um espectroscópio.
(08) o Modelo Atômico de Rutherford não explicava os espectros de emissão discretos.
(16) o Modelo Atômico de Bohr teve sucesso em explicar o espectro de emissão do hidrogênio ao propor que: os átomos emitem radiação quando um elétron sofre transição de uma órbita para outra e a frequência da radiação emitida está relacionada às energias das órbitas através da equação .
(32) as regularidades nos espectros foram inicialmente interpretadas por fórmulas obtidas empiricamente, como a série de Balmer, a de Paschen e a de Lyman.
(Enunciado: Vestibular UFSC 2017 — UFSC/COPERVE.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC), Comissão Permanente do Vestibular (COPERVE).
Resolução comentada
O que a questão pede: julgar afirmações sobre os tipos de espectro e sobre como os modelos atômicos os explicaram.
Os três tipos (leis de Kirchhoff da espectroscopia): corpo denso e quente → espectro contínuo; gás rarefeito aquecido ou excitado por descarga → espectro de linhas brilhantes (emissão discreta); gás frio e rarefeito na frente de uma fonte de espectro contínuo → espectro contínuo cortado por linhas escuras (absorção).
(01) Falsa. Corpos densos e quentes dão espectro contínuo. A afirmação trocou contínuo por discreto.
(02) Falsa. Gases rarefeitos excitados dão espectro discreto (de linhas). De novo, a troca.
(04) Verdadeira. O gás frio absorve exatamente os comprimentos de onda que ele próprio emitiria; essas cores faltam no espectro contínuo e aparecem como linhas escuras.
(08) Verdadeira. No modelo de Rutherford, o elétron em órbita acelerada deveria irradiar continuamente e espiralar até o núcleo; o modelo não explicava por que o átomo é estável nem por que emite só certas frequências.
(16) Falsa. A ideia está certa (emissão na transição entre órbitas), mas a equação não: no modelo de Bohr, a energia do fóton é a diferença entre as energias dos dois níveis,
A expressão , que mistura energia cinética e uma função trabalho, lembra a equação do efeito fotoelétrico, e não a do átomo de Bohr.
(32) Verdadeira. Balmer (1885) achou uma fórmula empírica para as linhas visíveis do hidrogênio; as séries de Lyman e de Paschen também foram descritas por fórmulas empíricas (do tipo da de Rydberg) antes de o modelo de Bohr (1913) explicá-las.
⚠️ A armadilha: a (16). O texto da afirmação está bem escrito e o aluno não olha a fórmula; é nela que está o erro.
A ideia em uma frase: denso e quente dá contínuo; gás rarefeito dá linhas; e no átomo de Bohr o fóton leva exatamente a diferença de energia entre dois níveis.
Resposta: soma 44 (04 + 08 + 32).
Vídeo em breve
A resolução em vídeo desta questão ainda não foi gravada. A explicação escrita acima está completa, passo a passo. Novos vídeos saem no canal do Professor Filatte.
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