Modelos Atômicos Parte II - ENEM

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Problemas do modelo atômico de Rutherford 
 
O modelo de Rutherford conseguiu explicar satisfatoriamente, os 
resultados obtidos no experimento de bombardeamento de uma folha de ouro 
com partículas alfa. No entanto, a sua proposta de modelo entrou em choque 
com os conceitos da Física Clássica. Rutherford postulou que os elétrons 
giravam em torno do núcleo em órbitas circulares.Só que essa proposta não 
está de acordo com as Leis da Eletrodinâmica.De acordo com a 
eletrodinâmica,todo corpo carregado em movimento libera energia na forma 
de ondas eletromagnéticas.Sendo assim, os elétrons deveriam perder energia 
e acabariam colidindo com o núcleo,aniquilando o átomo. 
 
 
Evidentemente, isso não ocorre, pois o átomo é estável. 
Entretanto, o modelo de Rutherford não conseguia explicar o motivo disso. 
O modelo de Rutherford também não conseguia explicar a luz e suas cores 
emitidas pelos tubos de raios catódicos e testes de chama. Esse último 
consiste em colocar uma solução de uma substância química em uma chama 
bem quente.Os átomos, quando aquecidos emitem luzes de cores 
diferentes,ou seja, de diferentes frequências.A seguir são mostrados alguns 
elementos e as respectivas cores nos testes de chama,veja: 
 
Cobre(luz verde) 
lítio(vermelho carmim) 
Sódio(amarelo) 
Potássio(violeta) 
 
Como a coloração emitida é característica de cada átomo, esse 
teste permite identificar o tipo de átomo presente na solução. Como explicar 
essa emissão de luz como o modelo de Rutherford?Outro grande problema 
para o modelo de Rutherford eram os espectros atômicos. Espectro é a 
denominação dada à imagem que se forma quando um feixe de radiações 
eletromagnéticas, decomposto por dispersão, se projeta-se sobre um 
anteparo. Usando um feixe de luz branca de uma lâmpada incandescente e 
um prisma, obtemos um espectro contínuo semelhante ao arco-íris. Veja: 
 
 
 
Substituindo-se a luz branca por uma luz emitida por um teste de 
chama ou lâmpada de gás, obtemos um espectro diferente, descontínuo, 
formado por uma ou mais linhas coloridas separadas por espaços escuros. 
Esse tipo de espectro, contendo apenas radiações de comprimentos de onda 
específico, é denominado espectro atômico ou de linhas ou raiado. 
 
 
 
Cada linha do espectro possui um valor definido de λ e f, 
concluindo-se, portanto, que os átomos podem emitir apenas certas 
frequências. Da mesma forma que cada pessoa possui uma digital, cada 
átomo possui o seu espectro atômico descontínuo. 
Os espectros atômicos evidenciavam que deveria existir uma 
relação entre as linhas encontradas e a estrutura interna do átomo. No entanto, 
o modelo de Rutherford era muito simples e não permitia a explicação desse 
experimento. Todos esses problemas foram, em parte, explicados pelo 
próximo modelo atômico, o modelo de Niels Bohr. Mas antes de estudarmos 
o modelo de Bohr, temos que ver dois conceitos que revolucionaram a Física 
da época e que foram utilizados por Bohr. 
 
Nascimento da física quântica (moderna) 
 
Max Planck -Teoria dos quanta (1900) 
 
Os átomos não podem absorver ou emitir energia 
eletromagnética de forma contínua. A energia só pode ser emitida ou 
absorvida em "blocos" ou “pacotes”. Cada bloco unitário de energia 
denomina-se quantum. 
 
“A absorção e a emissão de energia eletromagnética 
pela matéria são quantizadas" 
 
Energia (quantum) = h.f 
 
h (constante de Planck) = 6,62.10-34J/Hz 
f = frequência 
 
A idéia de Planck mostrou que as trocas de energia entre a 
matéria e a radiação eletromagnética ocorriam de forma semelhante a 
subida ou descida de uma escada, que ocorre de degrau em degrau. 
 
Atenção! 
 
➢ Quantum quantidade mínima de energia que o átomo pode 
absorver ou emitir. 
➢ Os valores permitidos de energia que os átomos emitem e 
absorvem devem ser múltiplos de um quantum. 
➢ Quantização significa restrição de valores. 
 
Albert Einstein - Teoria do fóton 
 
Em 1905, Einstein postulou que a luz, considerada até então 
como uma onda, seria formada por partículas, denominadas fótons. De 
acordo com a proposta de Einstein para a radiação eletromagnética, 
podemos visualizar um feixe de luz como um feixe de fótons (pacotes de 
energia) com uma energia particular diretamente proporcional a frequência 
da luz. Por exemplo, um feixe de luz ultravioleta, f = 1016, possui fótons de 
maior energia do que um feixe de luz amarela, f = 1014. 
 
Energia (fóton) = h.f 
 
 
Resumo 
 
➢ Fóton nome dado as partículas que constituem as ondas 
eletromagnéticas (luz). 
➢ O fóton é indivisível. 
➢ Quanto maior a frequência, maior é a energia do fóton e menor é 
o comprimento de onda (λ) da radiação eletromagnética. 
➢ Quantum = quantidade mínima de energia que um átomo pode 
absorver ou emitir. Corresponde a energia de um fóton. 
➢ Fóton = partícula que constitui as ondas eletromagnéticas. 
 
 
 
Modelo atômico de Niels Bohr (modelo do átomo de hidrogênio) 
 
Em 1913 Bohr propôs um modelo atômico para o átomo de 
hidrogênio baseado em postulados. O modelo de Bohr foi baseado no estudo 
do espectro atômico do átomo de hidrogênio (espectro descontínuo). Bohr 
foi o primeiro a considerar conceitos da física moderna (energia quantizada 
e fóton) para explicar a estrutura do átomo. Bohr conclui que o fato do 
espectro do hidrogênio ser constituído por raias, indicava que os átomos 
desse elemento podiam emitir somente algumas frequências, portanto, só 
certas mudanças de energia eram possíveis dentro do átomo.Suas hipótese 
podem ser resumidas pelos seguintes postulados: 
 
Assista o vídeo sobre a descoberta do 
fóton 
 
https://youtu.be/C2NnkmFLgso 
 
https://youtu.be/C2NnkmFLgso
1)O elétron gira ao redor do núcleo em órbitas(níveis de energia) 
circulares de raios definidos denominadas órbitas estacionárias. 
 
 
2)Cada órbita estacionária possui um valor determinado de energia. 
Nessas órbitas o elétron pode se mover sem perder ou ganhar 
energia.Bohr demonstrou que a energia total do elétron em cada órbita, 
era quantizada é aumentava ao se afastar do núcleo. 
 
3)O elétron pode passar de uma órbita para outra, mediante absorção ou 
emissão de energia. A energia emitida ou absorvida é igual à diferença de 
energia entre os níveis envolvidos na transição (salto quântico ou 
eletrônico). 
 
 
De acordo com Bohr, cada linha ou raia do espectro atômico 
correspondia a uma transição eletrônica espectral.No entanto, o modelo de 
Bohr só foi capaz de explicar, de modo satisfatório, o espectro do hidrogênio 
e dos íons hidrogenóides (possuem apenas um elétron). Por isso, seu modelo 
ficou conhecido como o modelo do átomo de hidrogênio. 
 
Atenção ! 
➢ A energia é sempre emitida na forma de luz (fóton). 
➢ Quando se afasta do núcleo a energia dos níveis (órbitas) 
aumenta e a diferença de energia entre os níveis diminui. 
➢ O salto quântico(transição eletrônica) explica a emissão de luz 
nos fogos de artifícios, lâmpadas fluorescentes, lasers, aparelhos 
de raios-X, substâncias fosforescentes e fluorescentes, 
quimioluminescência e bioluminescência. 
➢ Fluorescência: a emissão de luz ocorre imediatamente após a 
absorção de energia. Tempo de relaxamento muito pequeno. 
➢ Fosforescência: a emissão de luz dura um longo período de 
tempo após a absorção de energia. Tempo de relaxamento mais 
longo. 
➢ O modelo de Bohr não é o modelo atômico atual, mas é o mais 
complexo cobrado pelo ENEM. 
 
 
 
 
 
Eercícios propostos 
 
01 - (UFRN) O Diodo Emissor de Luz (LED) é um dispositivo eletrônico 
capaz de emitir luz visível e tem sido utilizado nas mais variadas 
aplicações. A mais recente é sua utilização na iluminação de ambientes 
devido ao seu baixo consumo de energia e à sua grande durabilidade. 
Atualmente, dispomos de tecnologia capaz de produzir tais dispositivos 
para emissão de luz em diversas cores, como, por exemplo, a cor vermelha 
de comprimento de onda, V, igual a 629 nm, e a cor azul, decomprimento 
de onda, A, igual a 469 nm. A energia, E, dos fótons emitidos por cada um 
dos LEDs é determinada a partir da equação de Einstein E = hf onde h é a 
constante de Planck, e f é a frequência do fóton emitido. Sabendo ainda que 
c = f, onde c é a velocidade da luz no vácuo e , o comprimento de onda 
do fóton, é correto afirmar que 
 
a)o fóton correspondente à cor vermelha tem menos energia que o fóton 
correspondente à cor azul, pois sua frequência é menor que a do fóton de cor 
azul. 
b)o fóton correspondente à cor vermelha tem mais energia que o fóton 
correspondente à cor azul, pois sua frequência é maior que a do fóton de cor 
azul. 
c)o fóton correspondente à cor azul tem menos energia que o fóton 
correspondente à cor vermelha, pois seu comprimento de onda é maior que o 
do fóton de cor vermelha. 
d)o fóton correspondente à cor vermelha tem mais energia que o fóton 
correspondente à cor azul, pois seu comprimento de onda é menor que a do 
fóton de cor azul. 
 
02 - (UFTM MG) Fogos de artifício utilizam sais de diferentes íons 
metálicos misturados com um material explosivo. Quando incendiados, 
emitem diferentes colorações. Por exemplo: sais de sódio emitem cor 
amarela, de bário, cor verde e de cobre, cor azul. Essas cores são 
produzidas quando os elétrons excitados dos íons metálicos retornam para 
níveis de menor energia. O modelo atômico mais adequado para explicar 
esse fenômeno é o modelo de: 
 
a)Rutherford. b)Bohr. c)Thomson. d)Dalton. e)Millikan. 
 
03 - (PUC MG) Os interruptores brilham no escuro graças a uma 
substância chamada sulfeto de zinco (ZnS), que tem a propriedade de emitir 
um brilho amarelo esverdeado depois de exposta à luz. O sulfeto de zinco é 
um composto fosforescente. Ao absorverem partículas luminosas, os 
elétrons são estimulados e afastados para longe do núcleo. Quando você 
desliga o interruptor, o estímulo acaba e os elétrons retornam, aos poucos, 
para seus lugares de origem, liberando o seu excesso de energia na forma de 
fótons. Daí a luminescência.A partir das informações do texto, pode-se 
concluir que o melhor modelo atômico que representa o funcionamento dos 
interruptores no escuro é o de: 
 
a)Rutherford b)Böhr c)Thomson d)Heisenberg 
 
04 - (ESCS DF) Algumas substâncias, quando sujeitas a radiações 
ultravioletas, emitem luz visível. Os átomos dessas substâncias 
fluorescentes absorvem a radiação ultravioleta, invisível para o olho 
humano, e irradiam radiação visível para o ser humano. Esse fenômeno 
físico é chamado de fluorescência.Outras substâncias, chamadas 
fosforescentes, demoram de minutos a algumas horas para que ocorra a 
emissão de luz. Devido a essas propriedades - de fluorescência e 
fosforescência -, essas substâncias são utilizadas, por exemplo, para fazer 
com que ponteiros de relógios sejam visíveis à noite, para detectar 
falsificações em notas ou bilhetes, e nos uniformes dos garis.Esse fenômeno 
deve-se ao fato de que, após absorverem a radiação ultravioleta, os elétrons: 
 
a)passam a uma nova órbita, liberando o seu excesso de energia na forma de 
fótons; 
b)se mantêm em sua órbita, liberando energia na forma de fótons; 
c)relaxam e voltam à sua órbita inicial, liberando o seu excesso de energia na 
forma de fótons; 
d)se mantêm em sua órbita, absorvendo energia na forma de ondas 
eletromagnéticas; 
e)escapam de sua órbita, liberando energia térmica. 
 
05 - (UPE PE) Um laboratório brasileiro desenvolveu uma técnica 
destinada à identificação da origem de “balas perdidas”, comuns nos 
confrontos entre policiais e bandidos. Trata-se de uma munição especial, 
fabricada com a adição de corantes fluorescentes, visíveis apenas sob luz 
ultravioleta. Ao se disparar a arma carregada com essa munição, são 
liberados os pigmentos no atirador, no alvo e em tudo o que atravessar, 
permitindo rastrear a trajetória do tiro.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 Thompson. 
c)Modelo de Bohr. 
Assista os vídeos sobre quimioluminescência e 
teste de chama 
 
https://youtu.be/1H8FxgjX86g 
https://youtu.be/gfgIRj-c7RE 
 
 
https://youtu.be/1H8FxgjX86g
https://youtu.be/gfgIRj-c7RE
d)Modelo de Dalton-Thompson. 
e)Modelo de Rutherford- Thompson. 
 
06 - (UNICAMP SP) Glow sticks ou light sticks são pequenos tubos 
plásticos utilizados em festas por causa da luz que eles emitem. Ao serem 
pressionados, ocorre uma mistura de peróxido de hidrogênio com um éster 
orgânico e um corante. Com o tempo, o peróxido e o éster vão reagindo, 
liberando energia que excita o corante, que está em excesso. O corante 
excitado, ao voltar para a condição não excitada, emite luz. Quanto maior a 
quantidade de moléculas excitadas, mais intensa é a luz emitida. Esse 
processo é contínuo, enquanto o dispositivo funciona. Com base no 
conhecimento químico, é possível afirmar que o funcionamento do 
dispositivo, numa temperatura mais baixa, mostrará uma luz 
 
a)mais intensa e de menor duração que numa temperatura mais alta. 
b)mais intensa e de maior duração que numa temperatura mais alta. 
c)menos intensa e de maior duração que numa temperatura mais alta. 
d)menos intensa e de menor duração que numa temperatura mais alta. 
 
07 - (PUC RS) A aceitação histórica da ideia de que a matéria é composta 
de átomos foi lenta e gradual. Na Grécia antiga, Leucipo e Demócrito são 
lembrados por terem introduzido o conceito de átomo, mas suas propostas 
foram rejeitadas por outros filósofos e caíram no esquecimento. No final do 
século XVIII e início do século XIX, quando as ideias de Lavoisier 
ganhavam aceitação generalizada, surgiu a primeira teoria atômica 
moderna, proposta por _______. Essa teoria postulava que os elementos 
eram constituídos de um único tipo de átomo, enquanto que as substâncias 
compostas eram combinações de diferentes átomos segundo proporções 
determinadas. Quase cem anos depois, estudos com raios catódicos levaram 
J. J. Thomson à descoberta do _______, uma partícula de massa muito 
pequena e carga elétrica _______, presente em todos os materiais 
conhecidos. Alguns anos depois, por meio de experimentos em que uma 
fina folha de ouro foi bombardeada com partículas alfa, Rutherford chegou 
à conclusão de que o átomo possui em seu centro um _______ pequeno, 
porém de massa considerável.As palavras que preenchem as lacunas correta 
e respectivamente estão reunidas em 
 
a)Dalton – elétron – negativa – núcleo 
b)Bohr – cátion – positiva – elétron 
c)Dalton – nêutron – neutra – próton 
d)Bohr – fóton – negativa – ânion 
e)Dalton – próton – positiva – núcleo 
 
08 - (UFPB) A polícia científica utiliza o luminol para auxiliar nas 
investigações, pois esse composto permite detectar a presença de sangue. O 
luminol é misturado ao peróxido de hidrogênio em meio básico e borrifado 
na cena do crime. Se houver vestígios de sangue, ocorrerá a luminescência 
(emissão de luz), pois o ferro presente na hemoglobina atua como 
catalisador dessa reação. Esse fenômeno ocorre porque o produto dessa 
reação se encontra em um estado de energia mais elevado, em função de os 
elétrons sofrerem transições para níveis mais energéticos. Ao retornarem 
para níveis menos energéticos, há liberação de energia na forma de luz.De 
acordo com o exposto sobre a ação do luminol e com base nos 
conhecimentos sobre modelos atômicos, é correto afirmar que a 
luminescência está de acordo com a descrição do modelo atômico proposto 
por: 
 
a)Dalton b)Thomson c)Pauling d)Rutherford e)Bohr 
 
09 - (UEFS BA) 
 
 
O cientista dinamarquês Niels Böhr aprimorou, em 1913, o modelo atômico 
de E.Rutherford, usando a teoria de Max Planck. Em 1900, Planck já havia 
admitido a hipótese de que a energia não seria emitida de modo contínuo, 
mas em quantum, isto é pacote ou porçãode energia. Surgiram, assim, os 
postulados de Böhr e as explicações sobre os aspectos atômicos dos 
elementos químicos.Considerando-se os postulados de N. Böhr, as 
explicações sobre os espectros atômicos e em relação à emissão de cor 
vermelha no teste de chama pelo cloreto de estrôncio, SrCl2(s), é correto 
afirmar: 
 
a)A luz vermelha emitida pelo cloreto de estrôncio está relacionada à cor 
branca do sal que reúne todas as cores dos espectros atômicos. 
b)Ao absorverem quanta de energia da chama, os elétrons do íon Sr2+(g) 
retornam a um nível de energia mais interno. 
c)Os elétrons do cátion Sr2+(g), ao retornarem de um nível de energia mais 
externo para outro mais interno, emitem energia, sob forma de radiação 
eletromagnética. 
d)A emissão de luz vermelha é propriedade dos cátions de metais alcalinos 
terrosos. 
e)O número de raias espectrais diminui com o crescimento do número 
atômico dos elementos químicos porque, com o aumento da temperatura da 
chama, cresce o número de transições eletrônicas. 
 
 
10 - (FEPECS DF) A bioluminescência é o processo de emissão de luz fria 
e visível por organismos vivos com função de comunicação biológica. Ela 
ocorre principalmente no ambiente marinho, embora também ocorra no 
ambiente terrestre em organismos como vagalumes e fungos. A 
luminescência é produzida pela reação de oxidação de uma molécula 
orgânica genericamente chamada de luciferina. Essa reação, altamente 
exotérmica, é catalisada por enzimas genericamente chamadas de 
luciferases.De acordo com o texto, no processo de bioluminescência 
descrito, ocorre: 
 
a)absorção de calor; 
b)produção de gás oxigênio na oxidação da luciferina; 
c)diminuição dos estados de oxidação dos átomos de carbono; 
d)transições eletrônicas durante a reação de oxidação provocada pelas 
luciferases; 
e)aumento da energia de ativação da reação provocado pelas luciferases. 
 
11 - (ENEM) Pesquisadores conseguiram estimular a absorção de energia 
luminosa em plantas graças ao uso de nanotubos de carbono. Para isso, 
nanotubos de carbono “se inseriram” no interior dos cloroplastos por uma 
montagem espontânea, através das membranas dos cloroplastos. Pigmentos 
da planta absorvem as radiações luminosas, os elétrons são “excitados” e se 
deslocam no interior de membranas dos cloroplastos, e a planta utiliza em 
seguida essa energia elétrica para a fabricação de açúcares. Os nanotubos de 
carbono podem absorver comprimentos de onda habitualmente não 
utilizados pelos cloroplastos, e os pesquisadores tiveram a ideia de utilizá-
los como “antenas”, estimulando a conversão de energia solar pelos 
cloroplastos, com o aumento do transporte de elétrons. 
Nanotubos de carbono incrementam a fotossíntese de plantas. 
Disponível em: http://lqes.iqm.unicamp.br. Acesso em: 14 nov. 2014 
(adaptado). 
 
O aumento da eficiência fotossintética ocorreu pelo fato de os nanotubos de 
carbono promoverem diretamente a 
 
a)utilização de água. 
b)absorção de fótons. 
c)formação de gás oxigênio. 
d)proliferação dos cloroplastos. 
e)captação de dióxido de carbono. 
 
12- (ENEM) Um fato corriqueiro ao se cozinhar arroz é o derramamento 
de parte da água de cozimento sobre a chama azul do fogo, mudando-a para 
uma chama amarela. Essa mudança de cor pode suscitar interpretações 
diversas, relacionadas às substâncias presentes na água de cozimento. Além 
do sal de cozinha (NaCl), nela se encontram carboidratos, proteínas e sais 
minerais.Cientificamente, sabe-se que essa mudança de cor da chama 
ocorre pela 
 
a)reação do gás de cozinha com o sal, volatilizando gás cloro. 
b)emissão de fótons pelo sódio, excitado por causa da chama. 
c)produção de derivado amarelo, pela reação com o carboidrato. 
d)reação do gás de cozinha com a água, formando gás hidrogênio. 
e)excitação das moléculas de proteínas, com formação de luz amarela. 
 
13 - (ENEM) Um teste de laboratório permite identificar alguns cátions 
metálicos ao introduzir uma pequena quantidade do material de interesse 
em uma chama de bico de Bunsen para, em seguida, observar a cor da luz 
emitida.A cor observada é proveniente da emissão de radiação 
eletromagnética ao ocorrer a 
 
a)mudança da fase sólida para a fase líquida do elemento metálico. 
b)combustão dos cátions metálicos provocada pelas moléculas de oxigênio 
da atmosfera. 
c)diminuição da energia cinética dos elétrons em uma mesma órbita na 
eletrosfera atômica. 
d)transição eletrônica de um nível mais externo para outro mais interno na 
eletrosfera atômica. 
e)promoção dos elétrons que se encontram no estado fundamental de energia 
para níveis mais energéticos. 
 
GABARITO: 
 
01) Gab: A 
02) Gab: B 
03) Gab: B 
04) Gab: C 
05) Gab: C 
06) Gab: C 
07) Gab: A 
08) Gab: E 
09) Gab: C 
10) Gab: D 
11) Gab: B 
12) Gab: B 
13) Gab: D