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PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 50 da UFG 2008

Prova objetiva · Física: Física quântica: fóton e efeito fotoelétrico

A análise da espectroscopia de emissão da radiação de um planeta tem seu espectro de emissão (transições eletrônicas, dos elétrons em níveis mais excitados para os de mais baixa energia) ilustrado na figura abaixo, na qual as linhas espectrais das quatro primeiras transições estão em ordem crescente de tamanho para cada elemento presente na amostra.

Gráfico do espectro de emissão mostrando a transição (eixo vertical de 0 a 4) em função do comprimento de onda em Angstrons (eixo horizontal de 800 a 980).

A tabela a seguir fornece a energia das transições de alguns elementos químicos na região pelo espectro, em termos de comprimentos de onda.

Elemento \lambda (Å) das transições atômicas
1a 2a 3a 4a
Au925,72946,03950,39957,78
Ga829,60958,67960,57969,19
Ge822,97835,08850,50862,23
H926,25930,75937,80949,74
Hg893,08915,83923,39940,80
Sb691,20764,43814,85849,39
Se828,50832,70906,60912,90
Si805,10820,52843,72845,78
Sn899,92917,40935,63945,83

FONTE: LIDE, David R. Handbook of Chemistry and Physics. 76th Ed. New York: CRC Press, 1995.

Com base no espectro de emissão e nos dados da tabela, conclui-se que esse planeta contém os seguintes elementos:

  1. A
    H, Ge , Sb e Sn.
  2. B
    H, Se, Si e Sn.
  3. C
    Au, Ga, Se e Sb.
  4. D
    Au, Ga, Ge e Hg.
  5. E
    H, Sb, Si e Hg.
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Resolução comentada

Cada elemento deixa no espectro uma sequência de quatro linhas, com alturas 1, 2, 3 e 4 (da 1ª à 4ª transição). Para identificá-lo, é preciso achar no gráfico as quatro linhas nos comprimentos de onda da tabela, cada uma na altura certa.

Leitura do gráfico, altura 1: ~822, ~829, ~893 e ~925 Å.
Altura 2: ~835, ~915, ~946 e ~958 Å.
Altura 3: ~850, ~923, ~950 e ~960 Å.
Altura 4: ~862, ~940, ~958 e ~969 Å.

Comparando com a tabela:

  1. Ge: 822,97 (1), 835,08 (2), 850,50 (3), 862,23 (4). Todas presentes, logo Ge está na amostra.
  2. Hg: 893,08 (1), 915,83 (2), 923,39 (3), 940,80 (4). Todas presentes, logo Hg está na amostra.
  3. Au: 925,72 (1), 946,03 (2), 950,39 (3), 957,78 (4). Todas presentes, logo Au está na amostra.
  4. Ga: 829,60 (1), 958,67 (2), 960,57 (3), 969,19 (4). Todas presentes, logo Ga está na amostra.

Os outros elementos falham. H teria 926,25 (1), mas a linha em 930,75 (2) não aparece. Sb teria 691,20, fora do gráfico. Se, Si e Sn também têm linhas ausentes (por exemplo, 917,40 de Sn e 820,52 de Si não aparecem na altura 2).

Portanto, os elementos são Au, Ga, Ge e Hg.

Alternativa D.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • AH, Sb e Sn não têm as quatro linhas no gráfico (Sb tem 691,20 Å, fora da faixa).
  • BH, Se, Si e Sn têm linhas ausentes no espectro; por exemplo, 917,40 Å de Sn não aparece.
  • CAu e Ga estão corretos, mas Se e Sb não aparecem completos (Sb: 691,20 Å está fora do gráfico).
  • EH e Sb não aparecem completos; só o Hg dessa lista é de fato identificado.

Assunto: Física quântica: fóton e efeito fotoelétrico.

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Fonte: UFG 2008 · 1ª etapa. Prova oficial ↗