1. No início do século XX, a Física passou por transformações profundas que impactaram diretamente a compreensão da estrutura atômica. O modelo de Niels Bohr introduziu a ideia de níveis de energia quantizados para os elétrons, explicando com sucesso o espectro de emissão do hidrogênio. Posteriormente, a proposta de Louis de Broglie sugeriu que partículas materiais poderiam apresentar comportamento ondulatório. Esses avanços culminaram no desenvolvimento da Mecânica Quântica, na qual os elétrons são descritos por funções de probabilidade. Além disso, o Princípio da Incerteza de Heisenberg estabeleceu limites fundamentais para a determinação simultânea de grandezas físicas.
Com base nesses conceitos, assinale a alternativa correta:
A) Elétrons em órbitas estacionárias, segundo Bohr, emitem energia continuamente.
B) A dualidade onda-partícula aplica-se apenas a partículas sem massa.
C) Na mecânica quântica, o elétron é descrito por uma distribuição de probabilidade.
D) O princípio da incerteza permite determinar simultaneamente posição e velocidade exatas.
E) O modelo quântico elimina completamente a ideia de níveis energéticos discretos.

Passo 1

O enunciado pede para assinalar a alternativa correta entre cinco opções (A, B, C, D, E). Informação relevante fornecida no texto (resumida, pegando do próprio enunciado):
  • Bohr: introduziu órbitas estacionárias e níveis de energia quantizados para elétrons; explicou espectro do hidrogênio.
  • De Broglie: propôs que partículas materiais apresentam comportamento ondulatório.
  • Mecânica Quântica: descreve elétrons por funções de probabilidade.
  • Princípio da Incerteza de Heisenberg: estabelece limites fundamentais à determinação simultânea de grandezas físicas.
As alternativas são:
A) Elétrons em órbitas estacionárias, segundo Bohr, emitem energia continuamente.
B) A dualidade onda-partícula aplica-se apenas a partículas sem massa.
C) Na mecânica quântica, o elétron é descrito por uma distribuição de probabilidade.
D) O princípio da incerteza permite determinar simultaneamente posição e velocidade exatas.
E) O modelo quântico elimina completamente a ideia de níveis energéticos discretos.

Passo 2

Analisando a alternativa A: “Elétrons em órbitas estacionárias, segundo Bohr, emitem energia continuamente.”
Explicação didática: no modelo de Bohr (modelo semi‑clássico), uma órbita estacionária é justamente um estado em que o elétron NÃO emite radiação. A emissão só ocorre quando o elétron faz uma transição entre dois níveis de energia diferentes. Quando isso acontece, emite‑se um fóton cuja energia é a diferença entre os níveis. A regra de emissão é
\Delta E = E_i - E_f = h\nu,
onde \Delta E é a diferença de energia, h é a constante de Planck e \nu é a frequência do fóton. Portanto, a afirmação A está incorreta: órbitas estacionárias não emitem continuamente; a emissão ocorre em transições discretas.

Passo 3

Analisando a alternativa B: “A dualidade onda-partícula aplica-se apenas a partículas sem massa.”
Explicação didática: a ideia de de Broglie é que todo corpo em movimento tem comprimento de onda associado, dado por
\lambda = \frac{h}{p},
onde \lambda é o comprimento de onda, h é a constante de Planck e p é o momento (momentum) da partícula. Isso vale para elétrons, nêutrons, átomos e até moléculas (em condições apropriadas de experimento), não só para partículas sem massa. Partículas sem massa, como fótons, também têm comportamento ondulatório, mas a dualidade é geral para matéria em escala quântica. Logo, B é falsa.

Passo 4

Analisando a alternativa C: “Na mecânica quântica, o elétron é descrito por uma distribuição de probabilidade.”
Explicação didática: na Mecânica Quântica, o estado do elétron é descrito por uma função de onda \psi(\mathbf{r},t). A interpretação de Born afirma que o módulo ao quadrado da função de onda é a densidade de probabilidade de encontrar a partícula em uma posição:
\text{densidade de probabilidade} = |\psi(\mathbf{r},t)|^2.
Isso significa que não se pode, em geral, afirmar que o elétron tem uma trajetória clássica determinada; pode‑se apenas calcular probabilidades de encontrar o elétron em regiões do espaço. Essa descrição por distribuição de probabilidade é a essência da afirmação C, que portanto é correta. (Mais adiante na prova, lembre‑se: Born = |\psi|^2 é probabilidade.)

Passo 5

Analisando a alternativa D: “O princípio da incerteza permite determinar simultaneamente posição e velocidade exatas.”
Explicação didática: o Princípio da Incerteza de Heisenberg na sua forma usual para posição e momento diz
\Delta x\,\Delta p \ge \frac{\hbar}{2},
onde \Delta x é a incerteza na posição, \Delta p é a incerteza no momento linear, e \hbar é a constante de Planck reduzida. Como o momento e a velocidade estão relacionados por p=mv (para partículas não relativísticas), um limite na \Delta p implica limite na determinação de v. Portanto NÃO é possível determinar simultaneamente posição e velocidade exatas; quanto menor a incerteza em x, maior a incerteza em p (e em v). A alternativa D é falsa.

Passo 6

Analisando a alternativa E: “O modelo quântico elimina completamente a ideia de níveis energéticos discretos.”
Explicação didática: pelo contrário: a Mecânica Quântica fornece uma base mais sólida para a existência de níveis de energia discretos em sistemas ligados (como o átomo de hidrogênio). No caso de elétrons ligados, as soluções da equação de Schrödinger resultam em autovalores de energia discretos para estados ligados. O modelo quântico não elimina os níveis discretos — ele os explica e generaliza — então E é falsa.

Passo 7

Resumo rápido e dica para a prova (amigável e motivador): as alternativas A, B, D e E estão incorretas por motivos explicados; a alternativa C expressa corretamente o caráter probabilístico da descrição quântica do elétron via |\psi|^2. Anota aí: memorize a interpretação de Born ( |\psi|^2) e a desigualdade de Heisenberg \Delta x\,\Delta p \ge \hbar/2 — são muito cobradas. Força aí, tá quase!

Resposta

C

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