Buscar

Efeito Fotoelétrico e Raios Atômicos

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você viu 3, do total de 7 páginas

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Você viu 6, do total de 7 páginas

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Esse e outros conteúdos desbloqueados

16 milhões de materiais de várias disciplinas

Impressão de materiais

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

Prévia do material em texto

Efeito Fotoelétrico e Raio Atômico
Explicação do Efeito Fotoelétrico
 Foi Albert Einstein que explicou corretamente o efeito fotoelétrico em 1921, recebendo por isso o prêmio Nobel da Física. Segundo Einstein a energia de qualquer radiação luminosa (inclusive luz) não se espalha uniforme e continuamente pelo espaço mas, sim, concentrada em pequenos “pacotes”que carregam uma quantidade bem definida de energia. Cada um desses pacotes é denominado quantum de energia e esse modelo construído por Einstein recebeu o nome de teoria dos quanta. Quanta, em latim é plural de quantum, que significa “quantidade”. Esses quanta de energia radiante foram denominados de fótons. 
 O fóton, como qualquer partícula, possui uma certa energia (W), e a relação energia (W) e frequência (f), é proporcional e está relacionada por uma constante, a constante de Planck (h).
Observações:
*Elétron-volt (eV) e joule (J) são unidades de energia e a relação entre elas é 1 eV = 1,6.10-19 J. 
*A equação W = h.f é usada para calcular a energia de um fóton quando é dada a freqüência. Nessa equação a energia W é calculada em joule (J) quando o valor de h é substituído por h = 6,63. 
10-34 J.s e, em elétron-volt (eV) quando a constante de Planck h é substituída por h = 4,14.10-15 eV.
* A velocidade de uma onda (partícula, fóton) é calculada por v = c = λf isolando a frequência f = v/λ e substituindo na equação da energia (W = hf) você irá encontrar uma nova expressão para o cálculo da energia (W) em função do comprimento de onda (λ¹°
Condições para que ocorra o efeito fotoelétrico
 Como já vimos, o efeito fotoelétrico é interpretado como a absorção de um fóton pela matéria, levando à ejeção de um elétron. Os elétrons que giram à volta do núcleo são aí mantidos por forças de atração. Se eles receberem energia suficiente (energia mínima de extração), eles abandonarão as suas órbitas.
 O efeito fotoelétrico só surge se o metal receber um feixe de radiação com energia superior à energia mínima de remoção dos elétrons do metal, provocando a sua saída das órbitas o que pode ocorrer sem energia cinética (se a energia da radiação for igual à energia de remoção) ou com energia cinética,( se a energia da radiação exceder a energia de remoção dos elétrons).
 Essa energia mínima (Wmin) para extrair um elétron da placa metálica é denominada função trabalho e está relacionada com o tipo de metal utilizado. 
 Se a energia do fóton que incide (W = h.f) for maior que a função trabalho (Wmin) a energia em excesso será energia cinética (Ec), de modo que Wmin = W – Ec Wmin = h.f – Ec (equação fotoelétrica de Einstein).
Da equação W = h.f fo = W/h fo é a frequência mínima (frequência de corte) a partir da qual os elétrons são extraídos do metal. Assim, nenhum elétron é emitido pelo metal enquanto a frequência da luz (fótons) incidente não ultrapassar um certo limite de frequência, denominada frequência de corte (fo).
Gráfico da energia cinética do elétron extraído em função da frequência da radiação do (fóton, luz) incidente. A figura acima mostra o gráfico da energia cinética do elétron extraído em função da frequência da radiação do fóton (luz) incidente, para uma mesma placa metálica (célula fotoelétrica).
*fo é a frequência mínima (frequência de corte) necessária para produzir o efeito fotoelétrico.
*Se f = fo o elétron é liberado, mas sua energia cinética é nula.
 Para frequências inferiores a fo o fenômeno não ocorre (nenhum elétron é liberado).
 Porém, para valores superiores a fo, o número de elétrons arrancados é diretamente proporcional à intensidade da radiação eletromagnética incidente, ou seja, aumentando a intensidade “número” da radiação incidente no metal, aumenta-se o nível energético dos fótons incidentes, aumentando assim o número de elétrons arrancados.
 O modelo atômico de Rutherford dizia que o átomo seria formado por um núcleo com partículas positivas (prótons) e partículas neutras (nêutrons), além de uma eletrosfera, que seria uma região vazia onde os elétrons ficariam girando ao redor do núcleo. Porém, se o átomo fosse realmente assim, os elétrons, que são partículas negativas, iriam adquirir um movimento na forma de espiral e chocariam-se com o núcleo.
 Mas o estudo da natureza da luz proporcionou novas descobertas que ajudaram no desenvolvimento do modelo atômico. Os cientistas descobriram que, quando os gases dos elementos químicos diferentes passam por um prisma, eles produzem espectros descontínuos com linhas ou raias finas de cores diferentes. As cores são, na realidade, ondas eletromagnéticas visíveis, sendo que cada cor possui um comprimento de onda diferente. Assim, cada uma das linhas observadas nos espectros dos elementos corresponde a um comprimento de onda.
 Por exemplo, se diferentes sais formados por diferentes elementos químicos forem colocados em uma chama de um Bico de Bunsen, notar-se-á que cada sal terá uma chama de uma cor diferente, conforme mostrado na figura abaixo:
Teste de chamas com cores diferentes (verde: cobre, rosa: lítio e amarelo: sódio)
 Niels Bohr relacionou os espectros de linhas dos elementos, principalmente o do hidrogênio, com a constituição do átomo. Assim, em 1913, ele propôs alguns postulados que alteraram a visão do modelo atômico de Rutherford. Basicamente ele mostrou que os elétrons movem-se ao redor do núcleo atômico em órbitas circulares que possuem uma energia bem definida e característica, sendo, portanto, um nível de energia ou camada eletrônica. Para cada elétron são permitidas somente certas quantidades de energia, com valores múltiplos inteiros do fóton (quantum de energia).
 Ele também mostrou que quando todos os elétrons dos átomos estão se movimentando em seus níveis respectivos de menor energia, o átomo está no seu estado fundamental, que é o mais estável. Mas se o elétron absorve fótons, ele salta de um nível mais próximo do núcleo para um de maior energia, mais externo. Esse é o estado ativado ou estado excitado. Mas ele é instável e o elétron logo emite a energia excedente, retornando para o nível de menor energia.
 Conforme a imagem seguinte mostra, para os elementos conhecidos até o momento, a quantidade máxima de níveis de energia são sete, sendo representados pelas letras K, L, M, N, O, P e Q:
 Esse modelo, chamado de modelo atômico de Rutherford-Bohr, explica todos os fatos mencionados anteriormente. Por exemplo, cada elemento possui um espectro descontínuo porque os níveis de energia são quantizados, ou seja, possuem quantidades de energia definidas. Cada energia corresponde a um comprimento de onda.
 Além disso, no experimento do teste de chama mencionado ocorre o seguinte: quando colocamos no fogo, os elétrons recebem energia e saltam para um nível mais externo. Mas como esse nível é instável, eles perdem essa energia na forma de radiação eletromagnética visível, que é a luz de cor distinta que visualizamos. Como os níveis de energia são diferentes de elemento para elemento, cada um emite uma cor em um comprimento de onda diferente.
 Só para citar um exemplo, veja a figura abaixo. Observe que quando o elétron volta da órbita 4 para a 1, a luz emitida é de cor azul, quando ele volta da órbita 3 para a 1, a cor é verde, e da 2 para a 1, produz luz vermelha:
Fonte: https://www.manualdaquimica.com/quimica-geral/modelo-atomico-rutherford-bohr.htm

Outros materiais