Questão 125 do ENEM 2024

2º dia · Ciências da Natureza

As placas que indicam saída de emergência brilham no escuro, pois apresentam substâncias que fosforecem na cor amarelo-esverdeada após exposição à luz ambiente, conforme a figura.

Placa de sinalização de saída de emergência com o pictograma estilizado de uma pessoa correndo em direção a uma porta

Esse fenômeno ocorre pela presença do sulfeto de zinco (\ce{ZnS}), dopado com prata ou cobre, na superfície da placa.

Zinc Sulphide Phosphorescence. Disponível em: https://physicsopenlab.org. Acesso em: 8 nov. 2023 (adaptado).

O aparecimento do brilho nessas condições ocorre como consequência de

  1. A
    colisões interatômicas.
  2. B
    coloração dos átomos.
  3. C
    transições eletrônicas.
  4. D
    reações nucleares.
  5. E
    reflexão da luz.
Resolução comentada

O brilho no escuro descrito é a fosforescência, um tipo de luminescência. Ela pode ser entendida pelo modelo atômico de Bohr, em que os elétrons ocupam níveis de energia quantizados.

  1. Durante a exposição à luz ambiente, os elétrons do \ce{ZnS} dopado (com Ag ou Cu) absorvem energia e passam para níveis mais energéticos (estado excitado).
  2. Ao ficar no escuro, esses elétrons retornam aos níveis de menor energia, de forma lenta, porque ficam retidos em estados intermediários.
  3. Nesse retorno, a diferença de energia entre os níveis é emitida como luz, aqui na cor amarelo-esverdeada. Isso explica por que o brilho persiste mesmo sem fonte de luz.

Portanto, o fenômeno é consequência de saltos de elétrons entre níveis de energia, isto é, de transições eletrônicas.

As outras opções não explicam a emissão de luz no escuro: colisões não geram luz duradoura, a cor não é uma causa, reações nucleares envolvem o núcleo (radioatividade) e a reflexão exigiria luz incidindo no momento, o que não ocorre no escuro.

Alternativa C.

Pegadinha: A alternativa E engana por confundir emitir luz com refletir luz, mas a placa brilha no escuro, quando não há luz para refletir.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • Acolisões entre átomos estão ligadas a energia térmica e cinética, não à emissão de luz por absorção prévia de luz.
  • Ba cor é o resultado da luz emitida, não a causa do brilho; átomos não são 'coloridos'.
  • Dreações nucleares alteram o núcleo e liberam radiação de alta energia; a fosforescência envolve só a eletrosfera.
  • Ena reflexão a luz só é devolvida enquanto há luz incidindo; no escuro não haveria brilho.

Assuntos: modelo atômico de Bohr, fosforescência, transições eletrônicas.

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