9 - Questões e Exercícios

Aula 9 - 3 ºAno - 3º Bim.
1- Qual é a estrutura constituinte da matéria?

2- Sobre o modelo de Thomson, responda:
a) Qual foi a experiência utilizada por Thomson para construir seu modelo?
b) Qual foi a novidade introduzida com o modelo de Thomson?

3- Sobre o modelo de Rutherford, responda:
a) Qual foi a maior surpresa durante a realização do experimento de espalhamento de partículas alfa?
b) Qual foi o modelo sugerido para resolver este problema?

4- Como era esperado que um átomo emitisse radiação eletromagnética? Como ele realmente emite? Como o modelo de Bohr explica a emissão e absorção de radiação eletromagnética pelo átomo?

5- Qual era o problema com a estabilidade do átomo que os dois primeiros postulados de Bohr resolveram?

6- Qual é o valor de n que segue do primeiro postulado de Bohr de um elétron com velocidade 3 x 10 el(6) m/s. Dados: Massa do elétron = 9,11 x 10 el(– 31) kg utilize 10 x 10 el(– 31) kg para simplificar, Raio atômico = 1 x 10 el(– 10) m (modelo de Thomson) e utilize = 1 x 10 el(– 34) J.s.

7- O comprimento de onda do azul está na faixa dos valores entre 450 e 500 nm. Sabe-se que um átomo de Hidrogênio emite uma onda azul quando decai para o segundo nível atômico. A partir de qual nível ele decai? Dica: calcule a freqüência desta luz, a energia (em J), depois a energia (em eV) e então calcule a diferença de energia entre o nível desconhecido e o segundo nível para conhecer o nível inicial.

8- Um átomo de Carbono (Z = 6) está ionizado, ficou com apenas um elétron.

a) Qual é a energia de ligação de um elétron na terceira camada deste átomo?
b) Se o elétron decair para a segunda camada irá absorver, ou emitir radiação eletromagnética?
c) Calcule a energia desta radiação?
d) Qual é a freqüência desta radiação?
e) Em qual faixa do espectro eletromagnético se encontra esta radiação? Se estiver no visível, qual é a cor?

8 - Espectroscopia

Aula 8 - 3º Ano - 3º Bim.


Um método muito utilizado para analisar a composição de um material desconhecido é a espectroscopia, este método consiste em comparar o espectro de emissão ou de absorção deste material desconhecido com os espectros característicos dos elementos químicos. Como cada elemento químico tem o seu espectro característico, pode-se determinar a composição do material.

Muitas vezes o material analisado contém uma mistura de átomos diferentes, então temos o espectro de vários elementos químicos sobrepostos. De acordo com a posição das linhas de emissão, ou de absorção, no espectro eletromagnético podemos determinar quais são os elementos presentes no material analisado, e comparando a intensidade relativa destas linhas (da luz emitida em cada uma das freqüências) podemos determinar a proporção destes elementos.


8.1- Como o espectro característico é obtido:



O espectro de emissão, ou absorção, de um determinado elemento químico pode ser obtido experimentalmente, aquecendo-se este elemento até que seja obtida uma luz visível (ou de outra faixa do espectro depende do tipo de detector que temos disponível) e esta luz é analisada com um espectroscópio, com esquema de funcionamento mostrado na figura.

É possível também obtermos o espectro de emissão, ou absorção de um elemento químico teoricamente, utilizando a equação a seguir, temos a energia de cada um dos níveis eletrônicos de qualquer átomo que contenha apenas um elétron, em função do número atômico (Z) deste átomo.

A energia obtida por esta equação tem unidade de eV. Esta equação é válida apenas para átomos com um único elétron, para átomos com mais de um elétron é necessário considerar a relação entre os elétrons, e isto não será considerado.

8.2 - Exercícios:

1 – Sobre um átomo de Hélio (Z = 2) ionizado (está com apenas 1 elétron) responda as seguintes questões:

a) Qual é a energia de ligação do elétron na terceira camada deste átomo?

b) Se este elétron decair para a segunda camada, ele emite, ou absorve radiação eletromagnética?

c) Qual é o valor da energia desta radiação eletromagnética?

2 – Sobre um átomo de Lítio (Z = 3) ionizado (está com apenas 1 elétron) responda as questões:


a) Qual é a energia de ligação do elétron na segunda camada deste átomo?

b) Se este elétron decair para a quarta camada, ele emite, ou absorve radiação eletromagnética?

c) Qual é o valor da energia desta radiação eletromagnética?

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Link para baixar as aulas de 1 a 9 em pdf, em um único arquivo (não precisa de winrar).

Contém os textos das aulas e a resolução dos exercícios das aulas 3, 4 e 5.

O nome do arquivo é "Aulas de 1 a 8", mas tem até a aula 9.

http://rapidshare.com/files/143950062/Aula_1_a_8.pdf.html

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Por: Felipe Novaes.

7 - Câmera Digital

Aula 7 - 3º Ano - 3º Bim.



Quando vários átomos se unem eles fazem ligações químicas, então compartilham elétrons. A camada responsável pelas ligações químicas dos elementos é a camada de valência deste elemento. Quando estes átomos estão ligados as camadas de valências se sobrepõem, e temos uma banda de valência. Se o material formado for condutor, temos também, uma banda de condução, onde estão os elétrons livres do material, responsáveis pela condução de eletricidade.

Quando a luz proveniente do ambiente, focalizada por uma lente, atinge o detector metálico, excita alguns de seus elétrons da banda de valência, então eles passam para a banda de condução com a energia correspondente à freqüência da luz incidente. Estes elétrons na banda de condução com uma certa energia vão constituir uma corrente elétrica, que depois excitará os átomos da tela produzindo a imagem. Este fenômeno em que a luz é capaz de produzir uma corrente elétrica é denominado efeito foto-elétrico.

Existe um conjunto de minúsculos detectores, onde cada um deles é responsável por captar um pedaço da imagem, cada um deles constituindo um pixel da imagem.

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Por: Felipe Novaes.

6 - Laser

Aula 6 - 3º Ano - 3º Bim.

Uma bateria estabelece um campo elétrico entre seus pólos e gera uma corrente elétrica. Os elétrons constituintes desta corrente, quando colidem com um átomo transferem sua energia para os elétrons deste átomo, excitando-o.

Quando esses elétrons voltam ao estado fundamental emitem radiação eletromagnética com uma energia específica, o valor da energia da transição eletrônica realizada.

Esta radiação eletromagnética atinge outro átomo excitando-o, quando ele retorna ao estado fundamental emite radiação eletromagnética, que vai, então, atingir outro átomo.

Estes átomos ficam confinados em uma cavidade ótica (um local fechado revestido de espelhos) então ocorre um efeito em cascata, a emissão de luz por um átomo estimula a emissão de luz por outros átomos, então, após um certo tempo temos uma luz monocromática (com uma única freqüência, já que todas as emissões de radiação eletromagnética correspondem a mesma transição eletrônica), coerente (em fase) e colimada, um feixe fino porque foi concentrado na cavidade ótica e sai por uma pequena abertura, e ainda passa por um tubo colimador revestido de espelhos. A luz do laser por ser concentrada, tem muito mais potência do que a luz das lâmpadas convencionais.
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Pro: Felipe Novaes.

5 - Transições Segundo o Modelo de Bohr

Aula 5 - 3º Ano - 3º Bim.

5.1 - Energia das Transições:

A tabela mostra a energia correspondente a cada nível (órbitas) do átomo de Hidrogênio. Repare que o valor da energia é negativo, isto significa que o elétron está preso ao átomo e esta é a energia de ligação. Para retirar um elétron de seu átomo é necessário fornecer energia a ele, com o valor correspondente a sua energia de ligação.


5.2 - Espectro Eletromagnético:

A radiação eletromagnética pode ser distribuída na forma de um espectro de acordo com sua energia e consequentemente sua frequência e comprimento de onda, o espectro eletromagnético pode ser visto na figura 1. Está representado em ordem crescente de energia e frequência da esquerda para direita, e em ordem crescente de comprimento de onda da direita para esquerda.




5.3 - Exercícios:

1- Um elétron "pula" do primeiro para o segundo nível eletrônico de um átomo de Hidrogênio.

a) Este elétron absorve, ou emite radiação eletromagnética?

b) Qual é o valor da energia da radiação em (J)?

c) Esta energia corresponde a qual freqüência?

d) Qual é o comprimento de onda desta radiação?

e) Esta radiação está em qual faixa do espectro eletromagnético?

f) Se esta radiação estiver na faixa do visível, corresponde a qual cor aproximadamente?

2- Responda as mesmas questões para uma transição do primeiro para o quinto nível eletrônico do Hidrogênio.
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Obs. Para melhor visualizar o espectro eletromagnético baixe a aula em pdf no link abaixo.
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Link para baixar, em pdf, as aulas de 1 a 5 do terceiro bimestre:
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Por: Felipe Novaes.