Questão 08. Quantas das afirmações a seguir estão corretas?
I) A descoberta da radioatividade foi o que sustentou o modelo atômico de Thomson.
II) A descoberta das partículas alfa foi de fundamental importância para a descoberta do núcleo de átomos.
III) Foi interpretando o “espectro descontínuo” (espectro de linhas) que Bohr propôs a existência dos “estados estacionários” (níveis de energia).
IV) Quando o elétron de um átomo salta de uma camada mais externa para outra mais próxima do núcleo, há emissão de energia.
(A) 0
(B) 1
(C) 2
(D) 3 (E) 4

Passo 1

O enunciado pede que eu conte quantas das quatro afirmações I–IV estão corretas e escolha entre as opções dadas (A)-(E).
As afirmações são:
  • I) A descoberta da radioatividade foi o que sustentou o modelo atômico de Thomson.
  • II) A descoberta das partículas alfa foi de fundamental importância para a descoberta do núcleo de átomos.
  • III) Foi interpretando o “espectro descontínuo” (espectro de linhas) que Bohr propôs a existência dos “estados estacionários” (níveis de energia).
  • IV) Quando o elétron de um átomo salta de uma camada mais externa para outra mais próxima do núcleo, há emissão de energia.
Informações relevantes fornecidas pelo enunciado:
  • Há quatro afirmações a serem julgadas como verdadeiras ou falsas.
  • O resultado final pedido é quantas dessas afirmações estão corretas, com alternativas (A) 0, (B) 1, \text{(C)} 2, (D) 3, (E) 4.

Passo 2

Analisando a afirmação I: “A descoberta da radioatividade foi o que sustentou o modelo atômico de Thomson.”
Explicação e verificação passo a passo:
  • O modelo de Thomson (o chamado “pudim de passas” ou “plum pudding”) foi proposto por J. J. Thomson por volta de 1904 para explicar a existência do elétron dentro do átomo e distribuir carga positiva de forma difusa.
  • A descoberta da radioatividade por Becquerel e trabalhos de Curie ocorreram no fim do século XIX (por volta de 1896 em diante). Isso mostrou que átomos podem emitir partículas, mas não forneceu evidência de uma distribuição difusa de carga positiva como no modelo de Thomson.
  • Pelo contrário: experimentos posteriores com partículas alfa (especialmente o espalhamento de Rutherford em 1909–1911) contradisseram o modelo de Thomson, porque mostraram fortes desvios indicando uma concentração de massa e carga positiva muito pequena — o núcleo.
  • Portanto, a descoberta da radioatividade não foi o que “sustentou” o modelo de Thomson; ela não validou esse modelo e, de fato, investigações com partículas radioativas levaram à sua refutação.
Conclusão do Passo: a afirmação I é falsa.

Passo 3

Analisando a afirmação II: “A descoberta das partículas alfa foi de fundamental importância para a descoberta do núcleo de átomos.”
Explicação e verificação passo a passo:
  • As partículas alfa foram identificadas e estudadas por Rutherford e colaboradores; Rutherford classificou as emissões alfa e beta e usou alfa como projetil experimental.
  • Rutherford e sua equipe fizeram o famoso experimento de espalhamento de partículas alfa contra lâminas de ouro (experimento de Geiger–Marsden sob orientação de Rutherford).
  • Observou-se que a maioria das partículas alfa passava quase sem desvio, mas algumas eram fortemente desviadas e algumas até voltavam na direção de incidência. Isso só é explicável se a maior parte da massa e carga positiva do átomo estiver concentrada numa pequena região (o núcleo), com o restante do átomo sendo muito vazio.
  • Assim, o uso de partículas alfa foi literalmente o método experimental que permitiu inferir a existência do núcleo e estimar seu tamanho e carga.
Conclusão do Passo: a afirmação II é verdadeira.

Passo 4

Analisando a afirmação III: “Foi interpretando o ‘espectro descontínuo’ (espectro de linhas) que Bohr propôs a existência dos ‘estados estacionários’ (níveis de energia).”
Explicação e verificação passo a passo (didático sobre espectro e Bohr):
  • Observação experimental: átomos (por exemplo, hidrogênio) emitem luz em linhas discretas com frequências bem definidas (espectro de linhas). Esses padrões não são contínuos.
  • Antes de Bohr, fórmulas empíricas (como a série de Balmer) descreviam as frequências, mas não explicavam por que eram discretas.
  • Bohr, em 1913, propôs que o elétron no átomo pode existir apenas em certos “estados estacionários” com energias quantizadas; enquanto estiver num desses estados, o elétron não emite radiação (postulado da não-radiação em estados estacionários).
  • A emissão (ou absorção) ocorre somente quando o elétron salta entre dois estados estacionários; a energia do fóton emitido é igual à diferença das energias desses estados.
  • Para o hidrogênio, Bohr obteve níveis de energia dados por, para n=1,2,3,\dots:
E_n = -\dfrac{13,6\,\text{eV}}{n^2}.
A frequência do fóton emitido numa transição n_i\to n_f é dada por
h\nu = E_{n_i}-E_{n_f}.
  • Essa teoria explicou por que o espectro é descontínuo: só existem certas diferenças de energia possíveis.
Conclusão do Passo: a afirmação III é verdadeira.

Passo 5

Analisando a afirmação IV: “Quando o elétron de um átomo salta de uma camada mais externa para outra mais próxima do núcleo, há emissão de energia.”
Explicação e verificação passo a passo (didático sobre transições eletrônicas):
  • Camadas eletrônicas podem ser rotuladas por números quânticos principais n=1,2,3,\dots. Uma “camada mais externa” corresponde a um n maior; uma “camada mais próxima do núcleo” corresponde a um n menor.
  • A energia de um elétron ligado em geral diminui (torna-se mais negativa) quando ele vai para um nível com n menor; isto é, o estado mais interno tem menor energia.
  • A mudança de um elétron de um nível inicial de maior energia E_{i} (mais externo) para um nível final de menor energia E_{f} (mais interno) libera energia igual à diferença:
\Delta E = E_{i}-E_{f} > 0.
  • Essa energia é emitida tipicamente na forma de um fóton de frequência \nu tal que h\nu=\Delta E. Portanto há emissão de energia.
  • Exemplo concreto: no hidrogênio, a transição n=3\to n=2 libera energia correspondente a um fóton na linha H_\alpha da série de Balmer.
Conclusão do Passo: a afirmação IV é verdadeira.

Passo 6

Contagem final das afirmações verdadeiras:
  • I: falsa
  • II: verdadeira
  • III: verdadeira
  • IV: verdadeira
Total de afirmações corretas: 3. A alternativa correspondente é (D).

Resposta

(D) 3

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