Explique como são produzidas as cores dos fogos de artifício quando estouram.
Passo 1
Resumo do enunciado: a pergunta é “como as cores dos fogos de artifício aparecem na explosão?”.
Conteúdo da matéria: espectroscopia atômica e transições eletrônicas em metais.
O que vamos precisar: entender que, ao aquecer sais metálicos, seus elétrons sobem e descem de níveis de energia, emitindo luz de cores específicas (E = h·ν e λ = c/ν).
Conteúdo da matéria: espectroscopia atômica e transições eletrônicas em metais.
O que vamos precisar: entender que, ao aquecer sais metálicos, seus elétrons sobem e descem de níveis de energia, emitindo luz de cores específicas (E = h·ν e λ = c/ν).
Passo 2
Quando o fogo de artifício explode, a temperatura chega a vários milhares de graus. Essa energia térmica faz os elétrons dos átomos dos sais metálicos absorverem energia, pulando para níveis de energia mais altos.
Teoria aplicada: nível de energia . Ao retornar a um nível mais baixo, cada elétron emite um fóton cuja energia é
Teoria aplicada: nível de energia
onde
é a constante de Planck e
é a frequência da luz. Como
, podemos escrever
Passo 3
Cada metal tem “combinações” de níveis de energia próprias, então emite fótons com comprimentos de onda (
) diferentes. Na prática, a composição química do pó dos fogos inclui sais de metais que você adiciona justamente para obter a cor desejada:
- Estrôncio (Sr²⁺) → vermelho (
nm) - Bário (Ba²⁺) → verde (
nm) - Cobre (Cu²⁺) → azul (
nm) - Sódio (Na⁺) → amarelo (
nm)
Passo 4
Na fórmula do fogo de artifício, além desses sais coloridos, há um oxidante (ex.: nitrato de potássio) e um combustível. Quando estoura, o calor libera os elétrons dos sais, eles voltam e emitem luz caracterizada pela cor do íon metálico.
Resumindo, a cor vem da “assinatura” de emissão de cada metal.
Resumindo, a cor vem da “assinatura” de emissão de cada metal.
Resposta
As cores dos fogos de artifício surgem porque, na explosão, sais metálicos têm seus elétrons excitados a níveis mais altos e, ao voltarem, emitem fótons com comprimentos de onda específicos (E = h·ν, λ = c/ν). Cada metal (estrôncio, bário, cobre, sódio, etc.) dá uma cor diferente (vermelho, verde, azul, amarelo) por causa de seus níveis de energia únicos.