Explique a aparência dos não-metais com a interação da luz.

Passo 1

O enunciado pede para explicar por que os não-metais exibem cores e brilhos diferentes dos metais quando iluminados. Trata-se de óptica e interação luz-matéria, usando conceitos de níveis eletrônicos, band gap e tipos de reflexão (especular versus difusa).

Passo 2

Metais têm elétrons livres que respondem coletivamente ao campo elétrico da luz, gerando forte reflexão especular e, por isso, brilho metálico. Não-metais não possuem elétrons livres em banda de condução; seus elétrons estão vinculados em bandas de valência e condução separadas por um band gap.

Passo 3

Quando um fóton de energia \,h\nu, atinge um não-metal:
  • Se h\nu < E_g (band gap), o fóton não tem energia suficiente para excitar elétrons e passa pelo material (transmissão) ou é desviado (refração).
  • Se h\nu \approx E_g, ocorre absorção seletiva de certas cores, e o restante da luz é transmitido ou refletido, gerando cor característica ao material.
  • Se h\nu > E_g, pode haver absorção forte seguida de emissão não-especular (fluorescência em alguns casos) ou aquecimento.

Passo 4

Além da absorção seletiva, a topografia da superfície dos não-metais costuma ser áspera em escala ótica, promovendo reflexão difusa: a luz é espalhada em muitas direções, o que imprime um aspecto fosco em vez de brilhante.

Passo 5

Assim, os não-metais aparecem transparentes ou translúcidos quando o band gap é maior que a energia da luz visível, ou coloridos se absorvem seletivamente partes do espectro, e quase nunca apresentam o brilho especular típico dos metais devido à falta de elétrons livres e à reflexão difusa por superfícies rugosas.

Resposta

A aparência dos não-metais—fosca, transparente ou colorida—decorre da ausência de elétrons livres (sem reflexão especular intensa), da absorção seletiva de fótons conforme o band gap ( h\nu comparado a E_g) e da reflexão difusa causada pela rugosidade da superfície.

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