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Questão 25 da FUVEST 2024

1ª fase · Química: Modelos atômicos

Quando uma solução de \ce{NaCl} é colocada em contato com uma chama, observa-se uma luz amarela (figura I). Quando esse mesmo experimento é realizado na presença de uma lâmpada de \ce{Na}, a chama aparenta estar preta (figura II).

Duas fotografias de experimentos lado a lado: (I) Chama de lamparina amarela sobre fundo claro, com seta indicando "chama amarela" e legenda "(I) Chama na presença de solução de NaCl."; (II) A mesma lamparina diante de uma lâmpada de sódio acesa de cor laranja-amarelada, na qual a chama aparenta estar preta/escura contra o fundo alaranjado, com setas indicando "lâmpada de Na" e "chama preta", e legenda "(II) Chama na presença de solução de NaCl, irradiada com lâmpada de Na."

Considerando que um material emite e absorve radiação em um mesmo comprimento de onda, assinale a afirmação correta sobre o experimento.

  1. A
    Na figura (I), a chama é amarela devido à absorção de luz pelos átomos de \ce{Na}; enquanto, em (II), a chama está preta porque o \ce{Na} deixa de absorver quando a chama é irradiada pela lâmpada de sódio.
  2. B
    Na figura (I), a chama é amarela porque esta é a cor de qualquer chama; enquanto, em (II), a chama está preta porque o \ce{Na} absorve a energia da chama.
  3. C
    Na figura (I), a chama é amarela porque esta é a cor de qualquer chama; enquanto, em (II), a chama está preta devido à combustão incompleta.
  4. D
    Na figura (I), a chama é amarela devido à emissão de luz pelos átomos de \ce{Na}; enquanto, em (II), a chama está preta devido à combustão incompleta.
  5. E
    Na figura (I), a chama é amarela devido à emissão de luz pelos átomos de \ce{Na}; enquanto, em (II), a chama está preta porque os átomos de \ce{Na} da chama absorvem a luz proveniente da lâmpada de \ce{Na}.
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Resolução comentada

Na chama com \ce{NaCl}, o calor excita os elétrons dos átomos de sódio para níveis mais energéticos. Ao voltarem ao nível de origem, eles emitem luz em comprimentos de onda bem definidos, principalmente o amarelo (cerca de 589\ \text{nm}). É por isso que a chama da figura (I) é amarela.

O enunciado diz que o material absorve e emite no mesmo comprimento de onda. Então os átomos de \ce{Na} da chama também absorvem luz de 589\ \text{nm}.

Na figura (II), a lâmpada de sódio emite exatamente essa radiação amarela. Seguindo o raciocínio:

  1. A luz da lâmpada atravessa a chama.
  2. Os átomos de \ce{Na} da chama absorvem essa luz e excitam seus elétrons.
  3. Esses átomos reemitem a luz em todas as direções, então muito pouca luz segue na direção do observador.
  4. A chama deixa passar pouca luz amarela e contrasta com o fundo iluminado, parecendo escura, "preta".

Os itens que falam em combustão incompleta ou em "cor de qualquer chama" não explicam por que a cor depende do sódio nem por que ela muda com a lâmpada de \ce{Na}.

Alternativa E.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • ADiz que a cor amarela vem da absorção, mas ela vem da emissão; e o Na não deixa de absorver, ele absorve a luz da lâmpada.
  • BA cor amarela não é a de qualquer chama; ela se deve ao sódio, e a absorção não é da energia da chama, e sim da luz da lâmpada.
  • CAtribui o amarelo a qualquer chama e o preto à combustão incompleta, sem relação com o sódio.
  • DAcerta a emissão em (I), mas explica o preto por combustão incompleta, que não tem relação com a lâmpada de Na.

Assunto: Modelos atômicos.

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