Relatório 6 Estrutura Atômica Cores dos Íons na Chama e Fluorescência

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INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO CIÊNCIA E TECNOLOGIA
FLUMINENSE CAMPUS ITAPERUNA - RJ
LICENCIATURA EM QUÍMICA
QUÍMICA GERAL I
‘‘PRÁTICA 6 – ESTRUTURA ATÔMICA: CORES DOS ÍONS NA CHAMA E
FLUORESCÊNCIA.''
Relatório de aula prática
apresentado como parte do
requisito parcial da disciplina
Química Geral I ao Prof. Antonio
Sergio Nascimento Moreira da
graduação de Licenciatura em
Química, 1 período. Dos
discentes: Lucas de Oliveira
Vicente Mario, Maria Clara
Rodrigues de Souza, Mariana
Alves Rezende e Paulo Ricardo
Santana de Almeida.
ITAPERUNA-RJ
Julho/2022
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SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO 3
2. OBJETIVOS 4
3. MATERIAIS E MÉTODOS 5
3.1 Materiais utilizados
3.1.1 teste da chama
3.1.2 teste da fluorescência UV-vis 5
3.2 Métodos utilizados 5
3.2.1 Teste de chama 5
3.2.2 Teste de fluorescência UV-vis 5
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO 5
4.1 Resultados obtidos no teste de chama 5
4.2 Resultado dos procedimentos com fluorescência UV- vis 6
5. CONSIDERAÇÕES FINAIS 10
6. REFERÊNCIAS 11
1. INTRODUÇÃO
Perante a evolução dos modelos atômicos e os progressos que a descoberta
da radioatividade estava obtendo, era de cada vez mais conhecimento, as diversas
propriedades que a matéria poderia ter.
Decorrente ao conjunto de vários estudos de cientistas como, Dalton,
Rutherford, Planck e Röetgen, chegamos a um ponto principal, que foi apresentado
por Niels Bohr. Bohr determinou, que os elétrons ficam localizados em órbitas
circulares ao redor de um núcleo central, com energias específicas, dentro de cada
órbita. Você pode se questionar, como acontece o deslocamento desses elétrons
pelos orbitais? Bohr também teve uma conclusão! Assim como é mostrado na Figura
1, ele afirma, que acontece uma transição eletrônica: o átomo, quando presente
em seu nível fundamental, o mais estável, por ser de menor energia, ao absorver
uma certa quantidade de energia, um fóton, realiza-se a passagem do elétron para
um orbital superior, estado menos estáveis e com mais energia (também conhecido
como excitado) (REIS, 2016).
Figura 1. Representação da transição eletrônica do átomo
Fonte: SANTANA, 2018
No momento em que se cessa essa absorção de energia, e o elétron retorna
para sua camada inicial ( a fundamental), também situada na Figura 1, acontece
uma certa emissão de energia. Podendo ser apresentada por meio da luz UV, em
forma de radiação, devido ao comprimento de onda (como é apresentado na Figura
2), ou pelo Teste de Chama, devido ao fóton emitido (situado na figura 3), pode-se
identificar os diferentes elementos químicos ali presentes (ATKINS; JONES, 2012).
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Figura 2. Espectro visível da luz e seus respectivos comprimentos de onda
Fonte: Só Biologia, 2022.
A excitação dos elétrons e sua emissão, se dá pelo fenômeno da
Luminescência: a emissão de radiação visível, ou não, que é gerada sem a
necessidade da elevação de altas temperaturas, podendo ser determinadas como;
Fluorescência: emissão da radiação após o fornecimento de energia. Ex:lâmpada
fluorescente.
Fosforescência: emissão da luz continua visível após um período de tempo,
mesmo com a fonte de energia desligada. Ex: interruptores (REIS,2016).
Sobre o Teste de Chama, com o auxílio do bico de bunsen, são identificadas
substâncias, por meio das cores emitidas. Bohr explica, que devido a ação de
aquecimento, que os átomos sofrem, ao serem submetidos por uma chama, os
elétrons são excitados pelo calor, fazendo subirem de nível. E ao voltarem para sua
origem, liberam determinada energia de luz, que é representada por uma específica
cor de cada elemento (PERUZZO; CANTO, 2006).
Figura 3. Teste de Chama
Fonte: MESSEDER; SANTOS; CASTRO, 2018
2. OBJETIVOS
Observar os espectros de emissão de alguns cátions metálicos na chama,
observar a emissão de fluorescência de alguns materiais do cotidiano e
correlacionar tais fenômenos com a estrutura.
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3. MATERIAIS E MÉTODOS
3.1 Materiais utilizados
3.1.1 Teste de chama
● Solução de nitratos de sódio (Na), potássio (K), cálcio (Ca) e Lítio (Li)
3.1.2 Teste da fluorescência UV-vis
● Acetato de etila
● Ácido clorídrico 10%
● Água tônica
● Ovo de galinha de casca marrom
● Folhas de hortelã
● Comprimido de vitaminas do complexo B
● Almofariz e pistilo
● Filtro de papel
● Béqueres de 250 mal
● Fonte de excitação UVA
3.2 Métodos utilizados
3.2.1 Teste de chama
1 - Testou-se cada uma das soluções contendo os cátions borrifando-as na
chama do bico de Busen.
3.2.2 Teste de fluorescência UV-vis
1 - Triturou-se as folhas verdes usando o almofariz e o pistilo.
2 - Em seguida, adicionou-se o acetato de etila.
3 - Filtrou-se a solução em um béquer.
4 - Apagou-se as luzes da sala e iluminou-se o filtrado com a luz negra.
5 - Iluminou-se a casca de um ovo marrom com a luz UV-A.
6 - Em seguida, quebrou-se o ovo, lavou-se as cascas e transferiu-se para um
béquer contendo aproximadamente 50 mL de acetato de etila.
7 - Iluminou-se novamente com a luz UV-A.
Adicionou-se aproximadamente 15 mL de solução de ácido clorídrico 10%.
8 - Iluminou-se o béquer novamente.
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9 - Iluminou-se, com a lâmpada UV-A, um béquer contendo água tônica.
10 - Por fim, triturou-se com o auxílio do almofariz e o pistilo, um comprimido
de complexo B e iluminou-se com a lâmpada UV-A.
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO
4.1 Resultados obtidos no teste de chama
Após observar-se como cada elemento reagia com a chama, foi possível
notar que cada elemento tinha uma cor específica como segue na tabela a seguir.
Tabela 1. Elementos e seus comprimentos de onda
Elemento Cor na
chama
Comprimento de onda das radiações
pelos elementos
Solução com potássio violeta 766,5 nm
Solução com cobre verde 577 - 492 nm
Solução com lítio rosa 671 nm
Solução com sódio laranja 589 nm
Fonte: De autoria própria, 2022
A cor observada em cada chama é uma característica no elemento presente na
substância aquecida. Isso acontece porque cada elemento é formado por um átomo
diferente e suas camadas eletrônicas possuem valores de energia bem definidos. No
caso, quando aquecemos um sal, o seu elétron salta de nível (pois ele absorve
energia da chama) e entra num estado excitado (que depois retorna para seu estado
instável). Porém com esse salto do elétron, essa liberação de energia produz cor na
forma de luz visível.
4.2 Resultado dos procedimentos com fluorescência UV- vis
Com as soluções diluídas prontas e expostas na luz ultravioleta visível foi
possível observar as seguintes cores.
Tabela 2. Amostras e suas respectivas cores na exposição com UV-vis
Amostras Aparência da coloração
da solução
Cor da solução com
exposição a UV-vis
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Solução de hortelã +
acetato de metila filtrada
Líquido esverdeado Cor vermelha
Solução de casca de ovo +
acetato de metila + ácido
clorídrico
Líquido transparente Cor Vermelha
Água tônica Líquido transparente Cor azul
Solução de complexo b +
água destilada
Líquido amarelo bem
escuro
Cor Verde
Fonte: De autoria própria, 2022
Foi possível observar que as substâncias (com a exposição ao ultravioleta
visível) apresentavam cores diferentes da coloração normal com tonalidade voltadas
para o fluorescente. As substâncias orgânicas, diferentes dos sais, se excitam
devido a quebra da sua dupla ligação.
Tarefas pós lab
1) Qual é a razão da emissão da luz por alguns cátions quando expostos a
chama do bico de Bunsen ?
R: A absorção de energia os elétrons libera para um estado de alta energia
(estado), no momento em que cessa essa adição de energia, esses elétrons
retornam à sua posição de origem, devolvendo a energia emitida sob a forma
de luz (que nós como cor). Como os átomos de cada elemento diferente
também possuem dispositivos com níveis de energia, a luz liberada em cada
caso será um comprimento de onda diferente, o que corresponde a cada cor.
2) Qual seria a melhor zona de aquecimento de um bico de Bunsen ?
R: Zona oxidante da chama (zona 2, mais quente)
3) Construa um círculo com as cores primárias e secundárias mostrando a
complementaridade entre elas.
R: Figura 4. Círculo com cores primárias e secundárias7
Fonte: Jornal NH, 2020
4) Por que, sob a luz negra das discotecas (luz UV-A), as roupas brancas
parecem brilhar com uma tonalidade azulada?
R: As lâmpadas negras são aparelhos que emitem luz no comprimento de
onda dos raios UV, que não são visíveis pelo olho humano. No entanto, ao
refletirem contra algum objeto branco, poderão causar o fenômeno da
fluorescência, isto é, poderão ser absorvidos pelo tecido que emitirá uma luz
em um comprimento de onda maior, mais para o espectro da luz visível. Desta
forma, a luz que era imperceptível ao olho humano, transforma-se em luz
visível, como se o objeto branco tivesse luz própria.
5) Compare os experimentos realizados com a emissão de luz observada
em interruptores elétricos e enfeites de parede.
R: Os interruptores elétricos atuais possuem a mesma semelhança com o
método estudado, pois se baseiam em fluorescência ( a luz ao se apagar,
apaga imediatamente. Diferente das luzes de antigamente que usavam
fosforescência (mesmo depois de desligar o interruptor, a luz demorava a se
apagar e era possível ver o interruptor brilhando no escuro.
6) Por que a Ciência necessita de modelos para explicar os fenômenos?
R: Por que o método científico refere-se a um aglomerado de regras básicas
dos procedimentos que produzem o conhecimento científico, quer um novo
conhecimento, quer uma correção (evolução) ou um aumento na área de
incidência de conhecimentos anteriormente existentes.
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7) Os modelos atômicos de Dalton e Thomson podem explicar o fenômeno
da luminescência? Explique.
R: Os modelos atômicos de Dalton e Thomson não podem explicar o
fenômeno de luminescência, pois nestes modelos não há distribuição de
elétrons por níveis de energia.
8) Quais evidências experimentais não podiam ser explicadas com os
modelos atômicos anteriores ao de Bohr?
R:Antes do modelo de Bohr, uma das evidências experimentais que não era
explicada era a existência dos espectros de linha, ou seja, as cores que os
elementos emitem quando atingidos por uma fonte de radiação. Após as
teorias de Planck e de Einstein sobre as energias quantizadas, Bohr deduziu
(na verdade, não necessariamente "deduziu", ele estudou muito antes de
chegar a essa conclusão") que os elétrons também estariam dispostos em
níveis quantizados de energia. Com essa suposição, Bohr explicou como os
elétrons se mantinham em suas órbitas ao redor do núcleo e não caíam
diretamente atraídos por ele.
9) Em que medida o modelo de Bohr explica a luminescência?
R: No modelo de Bohr, o átomo era composto por um núcleo e por elétrons
orbitando o núcleo. Quando um elétron mudava de órbita, ou ele gerava luz
(luminescência) ou ele absorvia luz. Quando um elétron salta de uma órbita
maior para uma menor ele gera luz, o inverso significa que ele absorveu luz.
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5. CONSIDERAÇÕES FINAIS
Pelos experimentos através do Teste de Chama e da luz UV-A, junto também
da didática e conceitos apresentados e explicados pelo professor, foi possível
entender a teoria atômica de Bohr e suas perspectivas. Dando ênfase, a como se
inicia o processo de transição eletrônica, e de como a absorção e emissão de
energia dos elétrons podem acontecer, possibilitando a identificação de diferentes
elementos ou substâncias, por suas cores específicas.
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6. REFERÊNCIAS
ATKINS, Peter; JONES, Loretta. Princípios de química: questionando a vida
moderna e o meio ambiente. 5 ª ed. Porto Alegre: Bookman, 2015. 1055 p.
Jornal NH. Como harmonizar as cores. Disponível em:
https://www.google.com/amp/s/jornalnh.com.br/amp/cotidiano/abc_pra_voce/decorac
ao/2020/11/18/como-harmonizar-as-cores.html. Acesso em: 20 jul. 2022.
MESSEDER, Jorge. Cardoso; SANTOS, Robert. Lucian. de Lima dos; CASTRO,
Denise. Leal de. Variações de ensaios de chamas como propostas
experimentais para o ensino de Química. Educação Química en punto de vista, v.
2, n. 1, p. 144-160, ago. 2018.
PERUZZO, Francisco. Miragaia; CANTO, Eduardo. Leite do. Química na
abordagem do cotidiano. 4 ª ed. São Paulo : Moderna, 2006. 408 p.
REIS, Martha. Química 2: ensino médio. 2 ª ed. São Paulo: Ática, 2016. 288 p.
SANTANA, Genilson, Pereira. Teste de chama com spray. Portal do professor.
Disponível em:
http://portaldoprofessor.mec.gov.br/storage/recursos/10951/TesteDeChama/Teste_de
_Chama.html. Acesso em: 20 jul. 2022.
Só Biologia. Luz - Componente indispensável da fotossíntese. Disponível em:
https://www.sobiologia.com.br/conteudos/bioquimica/bioquimica12.php. Acesso em:
20 jul .2022.
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http://portaldoprofessor.mec.gov.br/storage/recursos/10951/TesteDeChama/Teste_de_Chama.html
http://portaldoprofessor.mec.gov.br/storage/recursos/10951/TesteDeChama/Teste_de_Chama.html
https://www.sobiologia.com.br/conteudos/bioquimica/bioquimica12.php