1ª ATIVIDADE DE QUÍMICA QUÂNTICA

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1ª ATIVIDADE DE QUÍMICA QUÂNTICA – 15/09/2021 -DATA DE ENTREGA: 29/09/21 
Pesquise os assuntos e responda as questões abaixo: 
 
I Atividade de Química Quântica 
 
1) Um objeto físico chamado corpo negro sempre parece ser negro? Explique o 
sentido físico para o termo negro. 
O corpo negro é um objeto que absorve toda radiação eletromagnética que é incidida 
sobre ele, porém sua refletividade é nula, por isso é usado o termo ‘’negro’’. Logo, o objeto que 
recebe esse nome nem sempre parece ser negro, porque apesar de não ter cor para reflexão ele 
pode ter cor para emissão por estar aquecido. 
2) Explique por que cavidades formadas por carvões em brasa parecem mais 
brilhantes que os próprios carvões. É a temperatura em tais cavidades apreciavelmente maior 
do que a temperatura da superfície de um carvão incandescente exposto? 
As cavidades entres os carvões podem ser consideradas corpos negros. São necessárias 
apenas essas pequenas fissuras para que uma fração de radiação emitida pela cavidade saia dela 
e seja detectada. As radiações eletromagnéticas de um corpo negro estão exclusivamente 
ligadas a temperatura, quanto maior temperatura do objeto maior a radiação. Como essas 
cavidades são mais “brilhantes” logos elas possuem maior temperatura, já que estão emitindo 
maior radiação na região do visível. 
3) Se olharmos para o interior de uma cavidade cujas paredes são mantidas a uma 
temperatura constante, os detalhes do interior não são visíveis. Explique por que isso 
acontece com base no modelo do corpo negro. 
O que ocorre nessa situação é que toda a radiação vai sendo completamente absorvida 
nas paredes do corpo. Já que o corpo foi aquecido existe a emissão de radiação que ocorre 
através do orifício, este que é o próprio corpo negro. O corpo negro absorve toda radiação que 
é incidida sobre ele, por isso não é possível ver detalhes do interior. 
4) Há grandezas quantizadas na física clássica? É a energia quantizada na física 
clássica? Faz sentido falar de quantização da carga em física? Em que isto é diferente da 
quantização da energia? 
Existem grandezas quantizadas na física clássica, por exemplo, aquelas que são relativas 
a fenômenos ondulatórios: por exemplo, as frequências de uma corda esticada entre dois 
pontos fixos. Já a ideia de energia quantizada só surgiu com a mecânica quântica, com os 
postulados de Planck e depois com a demonstração do efeito fotoelétrico, com Einstein. 
A carga elétrica é quantizada, ou seja, o módulo de carga de um corpo é determinado 
por um múltiplo inteiro de uma quantidade de carga: a carga fundamental. A carga fundamental 
é o menor valor de carga elétrica que existe na natureza. 
 
5) Para que os efeitos quânticos fossem perceptíveis no dia a dia de nossas vidas, qual 
deveria ser a ordem de grandeza mínima da constante de Planck? 
Para que fosse possível perceber os efeitos quânticos no dia a dia, tendo como resposta 
em comprimento de onda utilizando a equação de de Broglie, esses resultados deveriam ser 
apresentados na região do visível, logo a constante de Planck deveria ser na ordem de grandeza 
de 10-6. 
6) Nas experiências do efeito fotoelétrico, a corrente (número de elétrons 
emitidos por unidade de tempo) é proporcional à intensidade da luz. Pode esse 
resultado isolado ser usado para faz uma distinção entre as teorias quântica e clássica? 
Foi Einstein quem explicou, com o efeito fotoelétrico, a hipótese de que a luz é formada 
por pacotes de energia, chamados atualmente de fótons. A explicação dada por ele sobre a 
corrente elétrica ser proporcional a intensidade foi apenas uma das suas três respostas para 
refutar as hipóteses levantadas pela teoria clássica sobre a luz; as outras duas explicações foram 
a de que quando a energia cinética do fotoelétron for nula, o fóton doador precisa ter uma 
energia necessária para ejetar os elétrons e quando a frequência for menor do que f0, os fótons 
incidentes não teriam energia suficientes para doar os elétrons, não vencendo a atração 
eletrostática da placa emissora, e não formando a corrente de descarga. A outra explicação era 
a de que não há retardamento entre o momento da incidência da luz e a formação da corrente 
elétrica porque a energia é absorvida pelos elétrons da placa emissora de uma só vez, em 
pacotes inteiros. Esses três pontos, juntos, foram capazes de fazer distinção da física clássica da 
física quântica, e não o primeiro ponto isolado. 
 
7) Por que a natureza ondulatória da matéria não nos é aparente em nossas 
observações diárias? Se, na fórmula de de Broglie, fizermos obteremos os resultados clássicos 
para partículas macroscópicas? O comprimento de onda de de Broglie pode ser menor do que 
uma dimensão linear da partícula? Pode ser maior? Há necessariamente alguma relação entre 
essas grandezas? 
Toda matéria pode se comportar como onda, segundo de Broglie, porém segundo sua 
equação matemática, que correlaciona a constante de Planck com quantidade de movimento, o 
valor do comprimento de onda para matérias muito grandes pode ser desprezado por ser 
comprimentos muito pequeno. Esse comprimento de onda se intensifica quanto menor for a 
partícula. Ele, então, propôs que aquilo que chamamos de partículas ou corpos, por serem feitos 
de matéria, seriam, na verdade, ondas de matéria, de maneira que o comportamento dual (isto 
é, ora de onda, ora de partícula ou corpúsculo), até então apenas associado à radiação 
eletromagnética, também se aplicaria à lmatéria. Assim, para a matéria também a energia está 
relacionada com a freqüência de uma onda associada, De acordo com De Broglie, todos os 
corpos − elétrons, fótons, átomos, balas de metralhadoras, pessoas, animais ou planetas − 
possuem um comprimento de onda dado por uma relação p h λ = , onde p = m.v . Na relação de 
De Broglie, grandezas características de partículas (energia e momentum) estão agora 
associadas a grandezas características de ondas (frequência e comprimento de onda), através 
da constante de Planck (h). Se todos os corpos apresentam, além de propriedades 
corpusculares, também propriedades ondulatórias, por que não dá pra ver isso no nosso 
cotidiano? Se isso acontece, as balas que saem de uma metralhadora, ao invés de seguirem em 
linha reta, deveriam apresentar efeitos típicos de difração e de interferência, como padrões de 
franjas obtidos com feixes de metralhadora. 
 
8) Um elétron é uma partícula? É uma onda? Explique como podemos descrever seu 
comportamento. 
 
Incrivelmente, o elétron possui comportamento dual, porém eles não se comportam 
nem como partículas clássicas nem como ondas clássicas, embora, dependendo do experimento 
que se realize, revelem possuir propriedades de ambas. Ora o elétron apresenta características 
compatíveis com o eletromagnetismo clássico, assim como as radiações eletromagnéticas 
compartilham com as partículas clássicas um caráter corpuscular da forma como Einstein 
postulou: pacotes de energia para a radiação. 
Os elétrons possuem tanto características de partícula (como ocuparem uma 
posição no espaço e serem dotados de massa) quanto de onda (como serem 
perturbações no espaço e estarem sujeitos aos fenômenos de reflexão, refração, 
difração, interferências e etc.). Por isso que é considerado tanto como onda quanto 
como partícula. 
9- Segundo a filosofia operacional, æ não podemos prescrever uma operação 
exequível para determinação de uma grandeza física, devemos renunciar a essa grandeza, 
como não tendo realidade física. Quais são as vantagens e as desvantagens desse ponto de 
vista em sua opinião? Significa que o que não podemos medir não existe? 
O fato de a teoria quântica não apresentar valores exatos, mas apenas probabilidades 
de resultados levou a uma celebre discussão filosófica e intelectual entre Einstein e Bohr. De 
fato, usando funções de onda complexas não é possível representar uma grandeza física. Por 
isso são utilizadasestratégicas algébricas para transformar essa função complexa numa função 
real. Essa função possui um significado físico e fornece a probabilidade, por unidade de volume, 
de se encontrar a partícula na vizinhança e num determinado instante de tempo; por isso é 
chamada de densidade de probabilidade. Eu acredito que grandezas imensuráveis não deixam 
de existir apenas por serem imensuráveis. Na verdade, só não é possível medi-las sem que haja 
interferência em sua posição ou tempo, logo a medida não será mais real depois da 
interferência.