Em uma atividade de Física, estudantes analisaram a luz emitida por um gás aquecido usando um espectroscópio…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Utilizar o conhecimento sobre as radiações e suas origens para avaliar as potencialidades e os riscos de sua aplicação em equipamentos de uso cotidiano, na saúde, no ambiente, na indústria, na agricultura e na geração de energia elétrica.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Em uma atividade de Física, estudantes analisaram a luz emitida por um gás aquecido usando um espectroscópio. O aparelho registrou linhas brilhantes em diferentes posições do espectro, correspondentes aos comprimentos de onda de 500 nm e 600 nm. Nesse experimento, foram consideradas apenas as posições das linhas, sem medições de intensidade. A energia associada a cada fóton pode ser calculada pela relação E = hc/?, em que h e c são constantes e ? é o comprimento de onda. Com base nos dados registrados e na relação apresentada, qual informação sobre a estrutura atômica pode ser obtida diretamente a partir de cada linha observada?
- A) A temperatura do gás no instante da observação espectral.
- B) A massa total dos núcleos presentes na amostra gasosa.
- C) O número de prótons existentes no núcleo de cada átomo.
- D) A quantidade de elétrons livres presentes no gás analisado.
- E) As energias associadas às transições eletrônicas entre níveis do átomo.
✅ Resposta correta: alternativa E
Resolução passo a passo
- Identificar o fenômeno. Um gás aquecido emite luz em linhas brilhantes discretas, isto é, em comprimentos de onda específicos (500 nm e 600 nm). Isso indica que o átomo só emite fótons com energias bem definidas.
- Aplicar a relação dada. Como E = hc/λ, cada comprimento de onda corresponde a uma energia do fóton. Com hc aproximadamente 1240 eV·nm, temos E de cerca de 2,48 eV para 500 nm e cerca de 2,07 eV para 600 nm. Esses valores são calculados diretamente das linhas, sem medir intensidades.
- Interpretar o significado físico. Segundo o modelo atômico de Bohr e a mecânica quântica, um fóton é emitido quando um elétron passa de um nível de energia mais alto para um mais baixo. A energia do fóton é igual à diferença entre os dois níveis. Portanto, cada linha informa diretamente a energia associada a uma transição eletrônica entre níveis do átomo. Esse é o dado sobre a estrutura atômica que se obtém da linha.
- Analisar as demais alternativas. A) A temperatura não é obtida diretamente de uma linha; ela afeta a excitação, mas não a posição da linha. B) A massa dos núcleos não se determina pela posição das linhas de emissão. C) O número de prótons (número atômico) não é dado pela energia de uma linha isolada, embora seja identificado de forma indireta pelo padrão de linhas de cada elemento. D) A quantidade de elétrons livres não é informada pela emissão de linhas espectrais, que vem de elétrons ligados que mudam de nível.
- Conclusão. A alternativa correta é a E, de acordo com o gabarito oficial.
💡 Dica: Considere o que a espectroscopia revela sobre os elétrons do átomo.
Alternativa por alternativa
O aluno pode achar que a posição da linha depende da temperatura do gás, como acontece com a intensidade ou a largura de algumas linhas. Ele confunde o que a temperatura altera com o que a posição da linha revela.
O aluno pode supor que a luz emitida vem dos núcleos e, por isso, deduz que a posição da linha informa a massa nuclear. Ele confunde a origem da emissão atômica com a estrutura do núcleo.
Por que engana: Confundir a análise espectroscópica com a identificação de prótons ou massa atômica, que não são informações diretas fornecidas por essa técnica.
O aluno pode associar qualquer informação espectral ao número de prótons, sem perceber que uma única linha só traz a energia de uma transição. Ele assume que o padrão de linhas identifica o elemento de forma direta, o que exige mais do que uma linha.
O aluno pode imaginar que a luz emitida é produzida por elétrons livres no gás e, assim, tenta contar esses elétrons pelas linhas. Ele não percebe que as linhas vêm de elétrons ligados que mudam de nível de energia.
Cada linha espectral corresponde à emissão de um fóton com determinado comprimento de onda. Como a energia do fóton é dada por E = hc/λ, a posição de cada linha permite calcular a diferença de energia entre dois níveis eletrônicos. Portanto, o espectro fornece diretamente as energias associadas às transições eletrônicas. O experimento descrito não mede intensidade, composição nuclear, quantidade de partículas livres ou temperatura.
Raio-X da questão
espectroscopia e estrutura atômica
diagnostico
espectroscopia · estrutura atômica
Revisar os princípios da espectroscopia e a estrutura atômica dos elementos.
Confundir a análise espectroscópica com a identificação de prótons ou massa atômica, que não são informações diretas fornecidas por essa técnica.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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