Em um laboratório de química, um pesquisador recebeu uma substância desconhecida. E resolveu fazer uma investigação inicial. Para isso ele lembrou-se das aulas de Química Geral e resolveu fazer uma análise qualitativa para ter uma ideia do composto que estava presente e aplicou o teste de chama na amostra. Ao fazer o teste o pesquisador verificou uma luz verde saindo do bico de Bunsen. Ajude o pesquisador a determinar qual o metal que tem maior probabilidade de ser encontrado na amostra. E, com base no teorema de Bohr, explique o fenômeno que ocorre durante o teste de chama que leva à cor específica emitida ao pelo composto desconhecido na chama.
Passo 1
Beleza, vamos recapitular rapidinho o que o enunciado pede. Temos uma substância desconhecida, o pesquisador faz o teste de chama e vê uma chama verde. A matéria envolvida é Química Inorgânica (testes de chama) e Física Atômica (modelo de Bohr). Pra resolver, a gente vai precisar:
- Saber quais metais dão chama verde;
- Entender o modelo de Bohr: como o elétron absorve energia, salta de nível e depois emite um fóton ao voltar, gerando cor.
Passo 2
Qual metal dá chama verde?
- Na prática de laboratório, cobre (Cu) é o mais comum que dá chama esverdeada.
- Outros como boro e tálio também podem, mas a gente assume cobre por ser o mais frequente em análises iniciais.
Logo, o metal com maior probabilidade é o CU (cobre).
Passo 3
Agora, explicando com o modelo de Bohr o que rola na chama:
- O elétron do átomo de cobre, quando esquenta na chama, absorve energia térmica e “salta” de um nível de energia mais baixo (
) para um nível mais alto ( ). - Esse estado excitado é instável; o elétron volta para um nível mais baixo, e essa diferença de energia
é emitida como um fóton de luz. - A cor verde que vemos tem comprimento de onda típico entre 495 nm e 570 nm. A energia do fóton é dada por
onde
-
é a constante de Planck ( ), -
é a velocidade da luz ( ), -
é o comprimento de onda (por exemplo, 520 nm = ).
- Ao calcular dá algo em torno de
ou cerca de 2,4 eV, compatível com transições eletrônicas em cobre.
Resposta
O metal mais provável é o cobre (Cu). Segundo o modelo de Bohr, a chama verde vem dos elétrons do cobre que, ao serem excitados pelo calor, saltam de níveis de energia mais baixos para mais altos e, ao retornarem, emitem fótons verdes cuja energia
corresponde à diferença entre esses níveis.