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
, atinge um não-metal:
- Se
(band gap), o fóton não tem energia suficiente para excitar elétrons e passa pelo material (transmissão) ou é desviado (refração). - Se
, ocorre absorção seletiva de certas cores, e o restante da luz é transmitido ou refletido, gerando cor característica ao material. - Se
, 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 (
comparado a
) e da reflexão difusa causada pela rugosidade da superfície.