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PRATICANDO O APRENDIZADO APLICANDO O CONHECIMENTO No caso do laser a gás, existe um meio ativo que gera luz (por exemplo, átomos de hélio e neônio). Uma lâmpada flash ou uma corrente elétrica cede energia aos átomos que constituem o gás (excita-os). Os elétrons dos átomos passam a ocupar estados de mais alta energia, característicos de cada átomo do gás. Ao retornarem aos seus estados originais de mais baixa energia, há emissão de fótons (luz). VALADARES, E. C.; MOREIRA, A. M. Ensinando física moderna no segundo grau: efeito fotoelétrico, laser e emissão de corpo negro. Cad. Cat. Ens. Fís. Disponível em: <https://disciplinas.stoa.usp.br/pluginfile.php/305130/mod_resource/content/1/FM%20-%20ensino.pdf>. Acesso em: 9 jan. 2017. Nesse texto, vimos breves exemplos de um assunto que abrange a Física e a Química: ondas mecânicas e ondas eletromagnéticas. Sem se aprofundar na teoria, pesquise em livros e na internet qual é a relação entre ondas eletromagnéticas e excitação eletrônica, luz e cor. Então, converse com o professor e os colegas como esse conhecimento pode ser aplicado em câmeras infravermelho e lasers de alta potência. 1 Quantos elétrons o subnível s comporta? 2 elétrons. 2 Quantos elétrons o subnível p comporta? 6 elétrons. 3 Quantos elétrons o subnível d comporta? 10 elétrons. 4 Quantos elétrons o subnível f comporta? 14 elétrons. 5 O que é elétron diferenciador? Elétron diferenciador é o elétron mais energético, ou seja, o último da distribuição eletrônica. 6 O que é camada de valência? Camada de valência é a última camada da eletrosfera ocupada por elétrons. 7 Qual é o critério de ordenação dos subníveis no diagra- ma de Linus Pauling? O critério de ordenação dos subníveis no diagrama de Linus Pauling é a ordem crescente de energia. 8 Qual é o número máximo de camadas que um átomo pode ter, considerando os elementos conhecidos atualmente? 7 camadas eletrônicas. 1 (UFJF/Pism-MG – Adaptada) O nitinol é uma liga me- tálica incomum, formada pelos metais Ni (Z 5 28) e Ti (Z 5 22). Sua principal característica é ser uma liga com memória. Essa liga pode ser suficientemente mo- dificada por ação de alguma força externa e retornar à sua estrutura original em uma determinada faixa de temperatura, conforme esquema abaixo: Escreva a distribuição eletrônica dos metais presentes no nitinol. 28Ni 5 1s 2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d8 22Ti 5 1s 2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d2 2 (USF-SP – Adaptada) O tecnécio (43Tc) é um elemento artificial de alto índice de radioatividade. Suas principais aplicações estão voltadas principalmente para a pro- dução de ligas metálicas e, em medicina nuclear, para a fabricação de radiofármacos. Escreva a distribuição eletrônica por subníveis de energia para o tecnécio. 43Tc 5 1s 2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d5 Veja, no Manual do Professor, o gabarito comentado da questão sinalizada com asterisco. R e p ro d u ç ã o /V e s ti b u la r U FJ F Figura 3. Professor, esclareça que todo corpo sólido com temperatura acima do zero absoluto emite radiação infravermelha. Essa radiação entra na câmera fotográfica e incide sobre uma superfície metálica, da qual retira elétrons, gerando um pulso de corrente. Atrás da placa fotoelétrica, uma malha de sensores capta os pulsos elétricos e transmite o sinal a uma tela. Esse sinal é processado e convertido em uma imagem monocromática. 736 Q U ÍM IC A » M Ó D U LO 1 2 PH9_EF2_QUI_C2_728a738_M12.indd 736 1/2/18 6:19 PM 3 (Uninove-SP – Adaptada) Um grupo de estudantes, ana- lisando as águas residuais de uma usina de tratamento e recuperação de despejos industriais, suspeitou que as águas pudessem conter íons bário. Para comprovar sua hipótese, utilizaram soluções aquosas de sulfato de sódio e de nitrato de potássio em testes com as águas residuais da usina. Escreva a distribuição eletrônica por subníveis de energia e por camadas para o íon bário (Ba21). 56Ba: 1s 2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 56Ba 21: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 K 5 2 L 5 8 M 5 18 N 5 18 O 5 8 4 Leia o texto a seguir para responder à questão. Cientistas criam aplicativo para identificar marfim ilegal O programa analisa os dados apresentados por um aparelho de laser que detecta a composição química e origem das presas dos elefantes Bangcoc – Pesquisadores da Tailândia desenvolvem um protótipo de aplicativo para celular que ajudará a detectar marfim ilegal graças a uma base de dados que permite localizar sua origem, informou a imprensa local nesta sexta-feira. Korakot Nganvongpani, chefe da equipe de cientistas da Universidade de Chiang Mai, afirmou que o programa analisa os dados apresentados por um apare- lho de laser que detecta a composição química das presas dos elefantes, segundo o jornal “Bangcoc Post”. O apare- lho identifica dez tipos de elementos químicos como magnésio (Z 5 12), silício (Z 5 14) e zircônio (Zr 5 40), que o aplicativo móvel analisa para comprovar se o mar- fim procede da África ou da Tailândia, o que pode permi- tir às autoridades certificar sua legalidade. […] Disponível em: <http://exame.abril.com.br/tecnologia/ cientistas-criam-aplicativo-para-identificar-marfim-ilegal/>. Acesso em: 11 jan. 2017. Quantos elétrons há na camada de valência do último elemento citado no texto? 40Zr 5 1s 2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d2 Há dois elétrons na camada de valência (5s2). 5 Os átomos 3x 2 5A e 6xD são isótopos. Sabendo-se que o átomo 6xD possui 44 nêutrons, escreva a distribuição eletrônica do átomo neutro D. A 5 p 1 n 6x 5 3x 2 5 1 44 → x 5 13 Substituindo x em 3x 2 5 → 34D: 1s 2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p4 6 Leia o texto a seguir para responder à questão. Toxinas na carne de tubarão […] Os resultados de um estudo realizado pela Universi- dade de Miami (EUA) mostraram concentrações de mer- cúrio (Z 5 80) e BMAA nas barbatanas e nos músculos de todas as espécies de tubarão analisadas em níveis que podem constituir uma ameaça para a saúde humana, re- latam os pesquisadores. Além disso, ainda que tanto o mercúrio quanto a BMAA isoladamente representem um risco para a saúde, em conjunto eles podem ter impactos tóxicos sinérgicos, aumentando a neurotoxicidade para o ser humano. Alimentos à base de tubarão – incluindo as barbatanas, cartilagem e carne – são amplamente consu- midos na Ásia e globalmente em comunidades asiáticas, como uma iguaria e como um elemento da medicina tra- dicional chinesa. […] Disponível em: <www.diariodasaude.com.br/news.php?article=carne-barbatana-tubarao- contem-altos-niveis-neurotoxinas&id=11624>. Acesso em: 11 jan. 2017. (Adaptado.) O texto cita um elemento químico. Qual é a configu- ração eletrônica do cátion bivalente desse elemento? 80Hg 21: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 4f14 5d10 7 Leia o texto a seguir para responder à questão. Cientistas desenvolvem alternativa sustentável para a bateria de lítio Para descobrir opções mais sustentáveis do que a ba- teria de lítio (Z 5 3), amplamente utilizada em eletrôni- cos como celulares, notebooks e câmeras digitais, cientis- tas do Instituto Nacional Ulsan de Ciência e Tecnologia, na Coreia do Sul, buscaram alternativas onde menos se esperava: na água do mar. Em um estudo publicado pelo periódico ACS Applied Materials & Interfaces, os nove pesquisadores explicaram a ideia por trás da “bateria de 737 Q U ÍM IC A » M Ó D U LO 1 2 PH9_EF2_QUI_C2_728a738_M12.indd 737 1/8/18 10:49 AM água do mar”: a água salgada funciona como um católi- to, que atua ao mesmo tempo como coletor de elétrons e eletrólito para transportar os íons da bateria. […] Disponível em: <http://revistagalileu.globo.com/Tecnologia/noticia/2017/01/cientistas- desenvolvem-alternativa-sustentavel-para-bateria-de-litio.html>. Acesso em: 11 jan. 2017. Qual é a configuração eletrônica por subníveis de ener- gia do elementomencionado no texto? 3Li: 1s 2 2s1 8 Um determinado átomo de um elemento químico muito usado em ligas de aço apresenta a seguinte configura- ção eletrônica para o cátion trivalente: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d7 Qual é o número atômico desse elemento? Se o cátion trivalente possui como distribuição 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d7, o átomo neutro (Z 5 p 5 e) possui como distribuição 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d8. Portanto, o número atômico é Z 5 28, e concluímos que o elemento químico em questão é o níquel. 1 (Uerj – Adaptada) Uma manifestação comum nas torci- das de futebol é a queima de fogos de artifícios coloridos de acordo com as cores dos times. Fogos com a cor vermelha, por exemplo, são produzidos com átomos de um metal cujo subnível mais energético, totalmente preenchido por elétrons, é o s. Assim, a torcida do Amé- rica, para saudar seu time com um vermelho brilhante, deverá usar fogos contendo o elemento cujo símbolo é: a) Li (Z 5 3) b) Na (Z 5 11) c) K (Z 5 19) d) Sr ( Z 5 38) e) Cs (Z 5 55) 2 (IFCE) Sabe-se que os elétrons de um átomo podem ser distribuídos em até 7 níveis, nomeados pelas le- tras K, L, M, N, O, P, Q. Cada nível pode conter até 4 subníveis, denominados s, p, d, f. O número máximo de elétrons que o subnível f pode possuir é: a) 14. b) 12. c) 10. d) 8. e) 6. 3 (IFCE) O elemento químico “X” apresenta 18 elétrons no terceiro nível energético. Diante dessa afirmativa, o menor número atômico possível para esse elemento químico, considerando-o sem carga, é: a) 26. b) 30. c) 36. d) 40. e) 56. 4 O cátion divalente de um determinado átomo possui 24 elétrons. Quantos elétrons há na camada de valência desse átomo neutro? a) 2. b) 8. c) 10. d) 18. e) 32. 5 (UFPR) As propriedades das substâncias químicas po- dem ser previstas a partir das configurações eletrônicas dos seus elementos. De posse do número atômico, po- de-se fazer a distribuição eletrônica e localizar a posição de um elemento na tabela periódica, ou mesmo prever as configurações dos seus íons. Sendo o cálculo pertencente ao grupo dos alcalinoterro- sos e possuindo número atômico Z = 20 a configuração eletrônica do seu cátion bivalente é: a) 1s2 2s2 2p6 3s2 b) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 c) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 d) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d2 e) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 4p2 DESENVOLVENDO HABILIDADES Veja, no Manual do Professor, o gabarito comentado da questão sinalizada com asterisco. 738 Q U ÍM IC A » M Ó D U LO 1 2 PH9_EF2_QUI_C2_728a738_M12.indd 738 1/2/18 6:19 PM