A partir do conhecimento adquirido sobre estrutura atômica e eletrônica responda:
a) Como podemos explicar a luminosidade que se emite quando um gás a baixa pressão, em um tubo de descarga, é submetido a uma alta voltagem. Descreva quais as observações experimentais que levaram a Thomson concluir que os raios catódicos se propagam em linha reta, que são dotados de massa e possuem carga negativa.
b) Explique a diferença entre número de massa, massa atômica e massa molecular, em seguida, a partir dos dados da tabela abaixo determine a massa atômica do magnésio.
Isótopo
Abundância
Massa
24
23,993
25
24,994
26
25,991
a) Como podemos explicar a luminosidade que se emite quando um gás a baixa pressão, em um tubo de descarga, é submetido a uma alta voltagem. Descreva quais as observações experimentais que levaram a Thomson concluir que os raios catódicos se propagam em linha reta, que são dotados de massa e possuem carga negativa.
b) Explique a diferença entre número de massa, massa atômica e massa molecular, em seguida, a partir dos dados da tabela abaixo determine a massa atômica do magnésio.
Isótopo | Abundância | Massa |
24 |
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23,993 |
25 |
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24,994 |
26 |
|
25,991 |
Passo 1
Beleza, aqui a gente tem dois pedaços do exercício, tá na vibe de estrutura atômica e eletrônica.
Conteúdo:
Conteúdo:
- (a) Emissão de luz em tubo de descarga e as descobertas do Thomson sobre raios catódicos.
- (b) Diferença entre número de massa, massa atômica e massa molecular + cálculo da massa atômica do magnésio a partir das abundâncias isotópicas.
O que vamos usar: no (a) a ideia de elétrons colidindo e emitindo fótons, mais experimentos de deflexão e sombras; no (b) média ponderada (massa atômica =).
Passo 2
Parte (a): emissão de luz e Thomson
- Num tubo com gás rarefeito e alta voltagem, elétrons são acelerados entre cátodo e ânodo. Quando esses elétrons batem nos átomos do gás, eles “tiram” elétrons desses átomos para níveis mais energéticos. Depois, esses átomos “relaxam” e devolvem a energia na forma de luz. É por isso que o tubo brilha em cores características do gás.
- Observações de Thomson sobre os raios catódicos:
- Linhas retas: colocando um obstáculo (tipo um pedaço de metal) fizera sombra na tela fluorescente do tubo, mostrando que o feixe vai em linha reta.
- Massa (momento): Thomson colocou uma rodinha leve (paddle wheel) no caminho dos raios catódicos e viu a rodinha girar, ou seja, esses feixes carregam momento, logo têm massa.
- Carga negativa: aplicando campos elétrico e magnético, ele desviou o feixe. Com as equações de força elétrica
e magnética , comparando a deflexão ele extraiu a razão e viu que a carga era negativa (o feixe ia pro ânodo positivo).
Passo 3
Parte (b1): definindo os conceitos
- Número de massa (
): soma de prótons + nêutrons num núcleo. Ex.: isótopo tem . - Massa atômica: média ponderada das massas de todos os isótopos de um elemento, levando em conta suas abundâncias naturais. Unidade: u (unidade de massa atômica).
- Massa molecular: soma das massas atômicas dos átomos que formam uma molécula. Ex.:
.
Passo 4
Parte (b2): cálculo da massa atômica do magnésio
Usamos a fórmula
Usamos a fórmula
Substituindo os dados (convertendo % em fração):
Fazendo as contas:
Somando tudo:
Resposta
(a) A luminosidade no tubo de descarga vem dos elétrons acelerados pela alta voltagem que colidem com átomos do gás, excitando-os; ao retornarem ao estado fundamental, emitem fótons. Thomson concluiu que os raios catódicos viajam em linha reta (formam sombra), têm massa (fazem girar uma rodinha) e carga negativa (desvio em campos elétricos e magnéticos e medida de
).
(b)
(b)
- Número de massa (
): prótons + nêutrons no núcleo. - Massa atômica: média ponderada das massas isotópicas.
- Massa molecular: soma das massas atômicas que compõem uma molécula.
Massa atômica do Mg calculada:.