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Veja na tabela a seguir os elementos químicos responsáveis por certas colorações de fogos de artifício: AS CORES DO SHOW Coloração Elemento químico Amarelo Sódio (Na) Azul-esverdeado Cobre (Cu) Branco-metálico Magnésio (Mg) Vermelho Cálcio (Ca) Vermelho-carmim Estrôncio (Sr) Verde Bário (Ba) Violeta Potássio (K) Fonte: Agnaldo Arroio, doutor em físico-química pelo IQSC-USP, Instituto de Química de São Carlos-USP. AMORIM, Cristina; NOGUEIRA, Paulo; JUSTE, Marília. Como funcionam os fogos de artifício? Galileu. Disponível em: <http://revistagalileu.globo.com/Galileu/0,6993,ECT669619-1716-9,00.html>. Acesso em: 28 dez. 2016. (Adaptado.) Os shows de fogos de artifício de hoje em dia estão cada vez mais elaborados. Vemos um ver- dadeiro espetáculo cronometrado e planejado nos mínimos detalhes, mas o que não muda é a profusão de cores que inunda o céu noturno. Com os colegas, faça uma pesquisa na internet sobre alguns shows de fogos de artifício famosos no mundo. Quais elementos químicos vocês identificaram nesses espetáculos? Quais são os pro- cedimentos necessários para garantir a segurança das pessoas e do meio ambiente nesses locais? Teste de chama Material » Béquer » Fio de tungstênio (ou um filamento de lâmpada incandescente) » Cloreto de sódio (NaCl) » Cloreto de cálcio (CaCl2) » Sulfato de cobre (CuSO4) » Bico de Bunsen Procedimento 1. Mergulhar o fio de tungstênio nos sais. 2. Levar a chama do bico de Bunsen. 3. Observar e anotar a cor emitida. Discuss‹o a) Quais são as cores observadas nos referidos sais? NaCl: amarelo; CaCl2: alaranjado; CuSO4: verde-escuro. b) Como você explicaria as cores observadas? Quando os átomos são colocados na chama, o calor excita os elétrons, ou seja, faz com que passem para um nível de maior energia. Ao retornarem aos níveis energéticos iniciais, há liberação de energia na forma de luz. ATIVIDADE PRÁTICA Professor, comente que os fogos de artifício são compostos de pólvora e determinados sais, os quais são responsáveis pelas diferentes cores emitidas nos shows. Obedecer às normas de armazenamento dos fogos, estabelecer uma distância mínima do público em relação ao conjunto de fogos de artifício e adquirir somente produtos devidamente certificados são algumas das medidas de segurança que podem ser citadas. 713 Q U ÍM IC A » M Ó D U LO 1 0 PH9_EF2_QUI_C2_705a717_M10.indd 713 1/2/18 6:18 PM PRATICANDO O APRENDIZADO 1 Caracterize o modelo atômico de Dalton. O átomo é uma esfera maciça, rígida, indivisível, indestrutível e eletricamente neutra. 2 Caracterize o modelo atômico de Thomson. O átomo é uma esfera de massa positiva com elétrons incrustados em seu interior e em sua superfície. 3 Caracterize o modelo atômico de Rutherford. O átomo possui uma pequena região central de carga positiva, denominada núcleo, que concentra a maior parte do átomo, e que é rodeada por elétrons girando em uma região ampla, denominada eletrosfera. 4 Caracterize o modelo atômico de Bohr. O átomo possui uma região central denominada núcleo, de carga positiva. Os elétrons encontram-se na eletrosfera divididos em camadas (níveis de energia ou estados estacionários), girando em órbitas circulares com energia constante. 5 Associe as colunas: ( A ) Modelo atômico de Dalton ( B ) Modelo atômico de Thomson ( C ) Modelo atômico de Rutherford ( D ) Modelo atômico de Bohr ( D ) Átomos possuem elétrons que se movimentam ao redor do nú- cleo limitado de órbitas circulares. ( B ) Átomos são de carga elétrica positiva, que apresenta elétrons uniformemente distribuídos. ( A ) Átomos são esferas maciças e indivisíveis. ( C ) Átomos possuem um pe- queno núcleo com carga elétrica positiva e uma eletrosfera, com carga elétrica negativa. APLICANDO O CONHECIMENTO Veja, no Manual do Professor, o gabarito comentado da questão sinalizada com asterisco. 1 (UEG-GO – Adaptada) Para termos ideia sobre as di- mensões atômicas, em escala macroscópica, podemos considerar que, se o prédio central da Universidade Es- tadual de Goiás, em Anápolis, fosse o núcleo do átomo de hidrogênio, a sua eletrosfera poderia estar a aproxi- madamente 1 000 km. Dessa forma, o modelo atômi- co para matéria é uma imensidão de vácuo com altas forças de interação. Considerando-se a comparação apresentada no enunciado, a presença de eletrosfera é coerente com que modelo atômico? Segundo os modelos de Thomson e Dalton, o átomo não tinha eletrosfera. Somente a partir do modelo proposto por Rutherford foi constatado que o átomo possuía um núcleo denso, positivo e pequeno, com os elétrons girando ao redor, em uma eletrosfera. Esse modelo foi aperfeiçoado por Bohr, que afirmou que os elétrons giravam em níveis ou camadas definidos de energia. 6 O que é necessário para que o elétron salte de uma camada de menor energia para outra de maior energia? O elétron deve absorver energia. 7 O que é necessário para que o elétron salte de uma camada de maior energia para outra de menor energia? O elétron deve emitir energia, seja na forma de luz visível, seja de radiação. 8 De acordo com o que foi estudado, quais são as partí- culas atômicas que estão no núcleo do átomo? Prótons e nêutrons. 9 Das três partículas atômicas estudadas, indique a de menor massa. Elétron. 714 Q U ÍM IC A » M Ó D U LO 1 0 PH9_EF2_QUI_C2_705a717_M10.indd 714 1/2/18 6:18 PM 2 (G1-Cefet-MG – Adaptada) O filme “Homem de Ferro 2” retrata a jornada de Tony Stark para substituir o metal pa- ládio, que faz parte do reator de seu peito, por um metal atóxico. Após interpretar informações deixadas por seu pai, Tony projeta um holograma do potencial substituto, cuja imagem se assemelha à figura abaixo (Figura 12). Figura 12. Complete o quadro abaixo, indicando o número do modelo que mais se aproxima das ideias de Dalton, Thomson, Rutherford e Bohr. DALTON THOMSON RUTHERFORD BOHR VI II V I 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 formado 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 Bohr 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. Figura 13. Figura 12. Essa imagem é uma representação de qual modelo atômico? A imagem é uma representação do modelo de Rutherford, que acreditava que o átomo seria composto de um núcleo positivo e muito pequeno, rodeado por elétrons se movimentando na eletrosfera. Rutherford sugeriu que o átomo fosse como o sistema solar, no qual o Sol seria o núcleo e os planetas seriam os elétrons. 3 (Uern – Adaptada) “O processo de emissão de luz dos vaga-lumes é denominado bioluminescência, que nada mais é do que uma emissão de luz visível por organis- mos vivos. Assim como na luminescência, a biolumi- nescência é resultado de um processo de excitação eletrônica, cuja fonte de excitação provém de uma rea- ção química que ocorre no organismo vivo”. A partir da informação do texto, que modelo atômico pode explicar a emissão de luz visível pelos vaga-lumes? O modelo atômico de Bohr pode explicar o fenômeno de emissão deluz visível pelos vaga-lumes. 4 (Unicid-SP) Ao tratar da evolução das ideias sobre a natureza dos átomos, um professor apresentou as se- guintes informações e figuras (Figura 13): R e p ro d u ç ã o /V e s ti b u la r C e fe t- M G R e p ro d u ç ã o /V e s ti b u la r U n ic id 715 Q U ÍM IC A » M Ó D U LO 1 0 PH9_EF2_QUI_C2_705a717_M10.indd 715 1/2/18 6:18 PM 5 (UFG-GO) Observe o trecho da história em quadrinhos a seguir (Figura 14), no qual há a representação de um modelo atômico para o hidrogênio. 8 (UFG-GO – Adaptada) No conto “O pirotécnico Za- carias”, de Murilo Rubião, o protagonista descreve eventos relacionados à sua morte. Nesse momento, a visão de Zacarias, repleta de cores, se assemelha a fogos de artifício. Esse trecho encontra-se transcrito a seguir: A princípio foi azul, depois verde, amarelo e negro. Um negro espesso, cheio de listras vermelhas, de um ver- melho compacto semelhante a fitas densas de sangue. Sangue pastoso com pigmentos amarelados, de um ama- relo esverdeado, tênue, quase sem cor. RUBIÃO, Murilo. Obras completas. São Paulo: Companhia de Bolso, p. 14-15. 2010. Qual fenômeno subatômico pode explicar e se relacio- nar com a visão da personagem? O fenômeno subatômico que pode explicar a visão da personagem é a transição eletrônica, caracterizada pela absorção de energia pelo elétron, quando passa de um nível menos energético para um nível mais energético e, a seguir, a consequente liberação dessa energia, quando o elétron retorna para níveis de menor energia. 6 (UFG-GO – Adaptada) Os modelos atômicos são elabo- rados no intuito de explicar a constituição da matéria e têm evoluído ao longo do desenvolvimento da ciência, desde o modelo filosófico dos gregos, passando pelos modelos de Dalton, Thomson, Rutherford e Bohr, até o modelo atual. Qual é a principal característica do mo- delo mais recente dentre os citados? A principal característica do modelo de Bohr, que é o mais recente entre os citados, é a quantização dos níveis de energia dos elétrons. 7 (UFG-GO – Adaptada) Leia o poema apresentado a seguir: Pudim de passas Campo de futebol Bolinhas se chocando Os planetas do sistema solar LEAL, Murilo Cruz. Soneto de hidrogênio. São João del Rei: Editora UFSJ, 2011. O poema faz parte de um livro publicado em homenagem ao Ano Internacional da Química. A composição metafórica presente nesse poema remete a quais modelos atômicos? A composição metafórica do poema se refere aos modelos atômicos propostos por Thomson, Dalton e Rutherford, respectivamente. Átomos Às vezes São essas coisas Em química escolar R e p ro d u ç ã o /V e s ti b u la r U F G WATCHMEN. São Paulo: Abril, n. 2, dez. 1988. Figura 14. Qual o modelo atômico escolhido pela personagem no último quadrinho? Explique-o. O modelo atômico apresentado é o modelo de Bohr. No modelo de Bohr, os elétrons giram em torno do núcleo, em níveis específicos de energia, chamados de níveis ou camadas. No caso do modelo do átomo de hidrogênio apresentado, o elétron gira em torno do núcleo, na camada K. 716 Q U ÍM IC A » M Ó D U LO 1 0 PH9_EF2_QUI_C2_705a717_M10.indd 716 1/2/18 6:18 PM 1 (Udesc – Adaptada) Os fundamentos da estrutura da matéria e da atomística baseados em resultados expe- rimentais tiveram sua origem com John Dalton, no início do século XIX. Desde então, no transcorrer de aproximadamente 100 anos, outros cientistas, tais como J. J. Thomson, E. Rutherford e N. Bohr, deram contribuições marcantes de como possivelmente o átomo estaria estruturado. Com base nas ideias pro- postas por esses cientistas, marque (V) para verdadeira e (F) para falsa. ( ) Rutherford foi o primeiro cientista a propor a ideia de que os átomos eram, na verdade, grandes es- paços vazios constituídos por um centro pequeno, positivo e denso com elétrons girando ao seu redor. ( ) Thomson utilizou uma analogia inusitada ao com- parar um átomo com um “pudim de passas”, em que estas seriam prótons incrustados em uma massa uniforme de elétrons dando origem à atual eletrosfera. ( ) Dalton comparou os átomos a esferas maciças, perfeitas e indivisíveis, tais como “bolas de bilhar”. A partir deste estudo surgiu o termo “átomo”, que significa “sem partes” ou “indivisível”. ( ) O modelo atômico de Bohr foi o primeiro a envol- ver conceitos de mecânica quântica, em que a ele- trosfera possuía apenas algumas regiões acessíveis denominadas níveis de energia, sendo ao elétron proibida a movimentação entre estas regiões. Assinale a alternativa correta, de cima para baixo. a) F-V-V-V b) V-V-F-V c) F-V-V-F d) V-F-F-F e) V-F-F-V 2 (G1-Cefet-MG) Sobre a evolução do modelo atômico, afirma-se: III. De acordo com os postulados de Bohr, os elétrons emitem energia quando saltam de um estado ener- gético para outro mais interno. III. Após a descoberta da radioatividade, Rutherford propôs que o átomo é maciço, esférico, descontínuo e formado por um fluido com carga positiva, no qual estão dispersos os elétrons. III. Thomson realizou experimentos com tubos catódi- cos que permitiram concluir que o átomo é formado por duas regiões distintas: o núcleo e a eletrosfera. IV. Segundo Dalton, a matéria constitui-se de pequenas partículas esféricas, maciças e indivisíveis denomi- nadas átomos. São corretas apenas as proposições: a) I e II. b) I e IV. c) II e III. d) III e IV. e) II e IV. 3 (Mack-SP) Comemora-se, neste ano de 2011, o centená- rio do modelo atômico proposto pelo físico neozelandês Ernest Rutherford (1871-1937), prêmio Nobel da Quí- mica em 1908. Em 1911, Rutherford bombardeou uma finíssima lâmina de ouro com partículas alfa, oriundas de uma amostra contendo o elemento químico polônio. De acordo com o seu experimento, Rutherford concluiu que: a) o átomo é uma partícula maciça e indestrutível. b) existe, no centro do átomo, um núcleo pequeno, denso e negativamente carregado. c) os elétrons estão mergulhados em uma massa ho- mogênea de carga positiva. d) a maioria das partículas alfa sofria um desvio ao atravessar a lâmina de ouro. e) existem, no átomo, mais espaços vazios do que preenchidos. 4 (UPE) Um laboratório brasileiro desenvolveu uma técnica destinada à identificação da origem de “balas perdidas”, comuns nos confrontos entre policiais e bandidos. Tra- ta-se de uma munição especial, fabricada com a adição de corantes fluorescentes, visíveis apenas sob luz ultra- violeta. Ao se disparar a arma carregada com essa mu- nição, são liberados os pigmentos no atirador, no alvo e em tudo o que atravessar, permitindo rastrear a trajetó- ria do tiro. Adaptado de MOUTINHO, Sofia. À caça de evidências. Ciência Hoje, maio, 24-31, 2011. Qual dos modelos atômicos a seguir oferece melhores fundamentos para a escolha de um equipamento a ser utilizado na busca por evidências dos vestígios desse tipo de bala? a) Modelo de Dalton. b) Modelo de Thomson. c) Modelo de Rutherford-Bohr. d) Modelo de Dalton-Thomson. e) Modelo de Rutherford-Thomson. DESENVOLVENDO HABILIDADES Veja, no Manual do Professor, o gabarito comentado da quest‹o sinalizada com asterisco. 717 Q U ÍM IC A » M Ó D U LO 1 0 PH9_EF2_QUI_C2_705a717_M10.indd 717 1/2/18 6:18 PM