COLEGIO SALESIANO DOM BOSCO                AL UNO(A):                                                                     ...
Onda    e uma    perturba<;ao que se propaga transportando energia, mas nao materia.                                      ...
I     A freqiiencia de uma onda e 0 numero de oscilac;6espor unidade de tempo.   A unidade mais comum usada internacionalm...
o ESPECTRO                                      ELETROMAGNETICO.      Aseguir aparece um:~~quema do espectro eletroinagnet...
Voce pode estar se perguntando por que interrompemos 0 estudo do Momo para falar   sabre ondas. Acontece que, para continu...
Alguns exemplos de espectros atomicos sac re rd       ceber~as linhas obtidas dependem do elemento utilrz:~~nt,a. os.a seg...
• A transl<;av ae retorno do eletron ao nivel inicial se faz acompanhar da                                                ...
Algumas aplica~oes do -:nodelo        de Bohr               .31111 Interpreta~ao da cor no teste        da chama          ...
Quando ,Homos de estroncio SaDsubmetidos ao teste da chama, eles emitem uma mis-                 tura de todas as cores qu...
·FLUORESCENCIA E FOSFORESCENCIA               Alguns 1TIat~riais,quando absory~m radiaao ultravioleta ou outras formas de ...
3.. Bioluminescencia:    5                                              a luz emitida      pelos vaga-Iumes    Alguns sere...
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Lista quimica gregorio

  1. 1. COLEGIO SALESIANO DOM BOSCO AL UNO(A): ....... N° . . ~SALESIANO ANO: 1° TURMA: . ENSINO MEDIO - TRIMESTRE: IIDOM BOSCO PROFESSOR(A) . . . APOSTILA DE QUIMICA No~oes de espectroscopia de luz visivel 1.. No~oes sabre ondas 1 Considere uma piscina em que a agua esteja em perfeito repouso e em cuja superficie flutue um peda<;o de rolha de corti<;a.Com a ponta do dedo, alguem movimenta a rolha para cima e para baixo, num movimento peri6dico. Sobre a superficie da agua Ira se formar uma serie de circulos concentricos que parecem mover-se a partir do ponto em que esta a mlha. Vma visao lateral mostrauma serie de eleva<;6es(chamadas de cristas) e depress6es (chama- das de vales). Esse conjunto de cristas e vales se propagando constitui uma onda. Sentido de propaga.;:ao da onda Se houver outra rolha flutuando a uma certa distancia -ciaprimeira, notaremos que ela, inicialmente em repouso, passara a oscilar para cima e para baixo sem se movimentar na dire- <;aode propaga<;ao da onda. Rolha cuja oscila.;:ao e consequencia da propaga.;:ao da onda _. Vma vez que essa segunda rolha nao se move na dire<;aode propaga<;ao da onda, concluf- mos que a agua nao esta caminhando junto com a onda, ou seja, a onda nao transporta materia. No entanto, 0 fato de essa rolha, inicialmente em repouso, passar a oscilar revela que a onda transferiu energia para ela. Assim, podemos dizer que:
  2. 2. Onda e uma perturba<;ao que se propaga transportando energia, mas nao materia. -~::.:. ,.,- .~> . , .... .. ...,.....).t·;I. -;,.· ·.. ·,:·· __ ,.;:.:.,~: . I _ ·.; ;"..;~.:, ~y-:< Gutro exemplo de onda podeni ser observado se duas pessoas segurarem as pontas de uma corda e uma delas fizer oscilar a sua extremidade de maneira periodica. As ondas na corda e na superffcie da agua podem ser vistas par nos. Ha, por outro lado, outras ondas que nao podem ser vistas, como e 0 caso do som e das ondas de radio e televisao.: fA Onda se propagando na superffcie da agua, provocada poronc;:a bebendo agua. 1~2Caracteristicas de uma onda rodas as ondas, tern tres grandezas que as caracterizam: velocidade (v), freqiiencia (f) ecomprimento de onda (A). Essas tres grandezas se relacionam por meio de uma formula que voce estudara com maisdetalhesno seu curso de Flsica: Onda se propagando na corda com velocidade v • ComprimentoMovimento rftmico de sobe-e-desce. de onda (A)Quanto maior 0 numero de ..••Dizer que a corda de um violino, colocada embalanc;:adas corda por unidade de na vibrac;:aopelo musico, emite uma onda sonora detempo, maior sera a freqiiencia (f) freqiiencia 440 Hz (Ie-se 440 hertz) significa dizerda onda que se propaga na corda. que essa onda sonora produzida pelo instrumento realiza 440 oscilac;:6es a cada segundo.
  3. 3. I A freqiiencia de uma onda e 0 numero de oscilac;6espor unidade de tempo. A unidade mais comum usada internacionalmente para expressar a freqiiencia de umaonda e 0 hertz, simbolizado por Hz, que equivale a uma ascila9aa par segundo. 1.3 Ondas eletromagneticas As ondas numa corda necessitam de urn meio material para se prop agar, e esse meio e apr6pria corda. E 6bvio que, se nao houver corda, nao havera ondas. Uma situac;ao analogaacontececom as ondas na superffcie da agua. Urn exemplo menos 6bvio e 0 do som. Ele conse-gue propagar-se em s6lidos, Hquidos e gases. Contudo nao se propaga no vacuo, 0 que de-monstra que ele, assim como as ondas na corda e na superficie da agua, depende de urn rneiomaterial para se prop agar. Chamamos de ondas mecanicas aquelas ondas que, como 0 sorn, necessitam de um meio material para se prop agar. Nao iie propagam no vacuo. Ja a luz, por sua vez, e urn tipo de onda que pode propagar-se no ar eno vacuo. A luz e urn exemplo de onda eletromagnetica. As ondas eletromagneticas sao aquelas que nao necessitam de urn meio material para se propagar. Conseguem se propagar no vacuo. o som nao se propaga no vacuo porque e uma onda medinica Qutros exernplos de ondas eletromagneticas sac as ondas de radio ede teve, as microondas, os raios X, gama, infravermelhos e ultravioleta.Todas as ondas eletromagneticas possuem a mesrna velocidade de prop a-gaC;ao vacuo. Seu valor e 3,0 108 m/s. No ar, essa velocidade e pratica- nomente a mesma. Como a velocidade de todas as ondas eletromageticas e a me sma,uitlizando a expressao v = A • f conclufmos que para elas 0 comprimentode onda (A) e a freqiiencia .(f)SaDinversamente proporcionais: A velocidade e a mesma para todas as A luz se propaga no vacuo porque e uma onda ondas Quanto menor 0 comprimento de onda, eletromagnetica eletromagneticas maior a freqiiencia, e vice-versa. As ondas eletromagneticas diferern quanta a freqiiencia, que pode variar significativa- mente de uma onda para outra. Q esquema abaixo mostra 0 espectro eletromagnetico e os nomes aTtibufdos as suas varias ondas, dependendo da freqiiencia.
  4. 4. o ESPECTRO ELETROMAGNETICO. Aseguir aparece um:~~quema do espectro eletroinagnetico, mostrando os diferentes nomes dados as ondas.eletrorn:agneticas dependendo da freqiiencia. Para cOl1lP~een~~r:o~squema, lembre-se de que 104 significa 10.000, 106 significa 1.000.000, e assim porcHa.Ilt~.•. ,, , r;:t:r~ yrr- -..~n;; I (~r J .•.••• qm(-;." Forno de microondas CUIDADOl •• tv Cui dado =C-3-.- ~ c:. Acentuado risco ,.~ .... , , ExplosOes nucleares , de cancer de pele ,, e materiais radioativos ,, , Cornunicac;:ao , via satelite , , , , , , : Forno e fogao - - - ~ Lampadas para Aparelhos para _____________ ~. • .J : : bronzeamento I I ;- radiografias , ~n:; -,. : i(= Comprimento de:onda (rn) : I I108 107 106 105 10· 103 102 10 : 10-1 1O-21O-~ 10-4 1O-~1O~6 10~~ 10-08 10-9, 10~,(j1O~111O~121O-1~1O-1.1o-1510-16 1010 10" 10 12 Freqiiencia (Hz): , ,, , , , ! ,,;~* . 1013 104 105 106 107 108109 10201021 1 an 1023 1024 , , "I " , ", , , Parte visivel do espectro eletromagnetico (espectro visivel) Frequencia (Hz) , ii.~ , Usos maritimos e aeronauticos Radio AM Radio FM Radio maritimo, . , .~ , aeronautico e movel ~ l Canais deN ~ :;! 0> ~ Radio maritimo, aeronautico, movel e faixa-cidadao ---~ : : :+re-""•••••.• m •••••"*+== "". """•. =,-->~~~~ ~: I I 6 7 10 10 Frequencia (Hz) "::i~
  5. 5. Voce pode estar se perguntando por que interrompemos 0 estudo do Momo para falar sabre ondas. Acontece que, para continuarmos, precisamos ter a seguinte informa<;;ao: as on- das eletromagneticas transportam energia e, quanto maior for a £reqiiencia da onda, maior sera a energia transportada por ela*. , Observe atentamente 0 esquema do espectro eletromagnetico, em especial a parte que mastra a luz visivel. Perceba que ha diferen<;;asna £reqiiencia das divers as ondas de luz visivel. ~ i_" -_?_·~_·~_~_·~_:_·~_:_i ... _-_:._gn_e~_~_~~_.~_~:_~ ~ __ -------l t ~~J,a? f Velocidad:, de 1 Comprimento ") ~ FreqiH~ncia ""1 .J L!~ ~L j Y I .19"~~L,.. l·~-~·J Constante ~.Inversamente proporcionai:l "t~~";;;",~J;;.:::;~.~;:;;:.:l~~jI1.. Espectros atomicos 4 Se a luz de uma lampada comum (de filamento incandescente) atravessar um prisma, elasera decomposta em varias cores, que sac popularmente conhecidas como arco-iris. Cientifica-mente, 0 que se obtem e chamado de espectro da luz vlsivel. Filme Lampada comum fotOgrafiCO~ Contudo, se repetirmos essa experiencia utilizando a luz proveniente de umq lampada degas (tubo de raios cat6dicos), nao obteremos 0 espectro completo. Apenas algumas linhas esta-rao presentes, correspondendo somente a algumas freqiiencias das ondas de luz visivel. Essaslinhas formam 0 espectro de linhas ou espectro atomico.
  6. 6. Alguns exemplos de espectros atomicos sac re rd ceber~as linhas obtidas dependem do elemento utilrz:~~nt,a. os.a segUlr. Com~ voce pode per- fato e que acontece! E os cientistas da e dR 9 E mtn ante por que lSS0acontece. 0 observac;6es. Coube a um cientista dinanfa~qC~ .eN.u~h~fhr°rdnao conseguiam explicar essas A es, le so, propor uma resposta ~d~ . , . .•. 1 Frequeneia (Hz) £. Representa<;:aode espee t ros atomleos (ou espeetros de linhas) obtidos co m a Iguns e Iementos. A o modelo de Rutherford, proposto em 1911,apesar de esclarecer satisfato- riamente os resultados da experiencia de dispersao de particulas aHa, possula algumas deficil~ncias,como, por exemplo, nao explicar os espectros at6micos. Em 1913, Niels Bohr propos urn outro modelo, mais completo, que conseguia explicar 0 espectro de linhas. Em seu modelo, Bohr incluiu uma serie de postulados (postulado e uma afirma<;aoaceita como verdadeira, sem demonstrac;ao): • as eh~tronsnos atomos movimentam-se ao redor do nucleo em trajet6rias circulares, chamadas de camadas au niveis. • Cada um desses roveis tem urn valor determinado de energia. • Nao e permitido a urn eletron permanecer entre dois desses roveis. • Um eletron pode passar de urn rovel para outro de maior energia, desde que absorva energia externa (ultravioleta,luz vislvel, infravermelho etc.).f!I, Foto do dinamarques Quando isso acontece, dizemos que 0 eletron foi excitado e que ocorreuNiels Bohr (1885-1962), uma transi<;aoeletronica (veja a ilustra<;ao esquematica @).Premio Nobel em 1922.
  7. 7. • A transl<;av ae retorno do eletron ao nivel inicial se faz acompanhar da liberac;ao de energia na forma de ondas eletromagneticas (veja a ilustra- c;ao@), por exemplo, como luz visivel ou ultravioleta. No retorno ao A abson;:ao de estado fundamental energia excita ocorre libera~ao o eletron. ·,; de energia. I Uma novidade relevante cia teoriade Bohr esta na afirmac;ao de a ~." .. energia dos eletrons ser quantizada, isto e, ter apenas alguns determinados valores. "" " . Utilizando a modelo de Bohr podem-se explicar os espectros atomicos. Primeiramente as ;eletronssao excitados na lampada de gas e, a seguir, ao retornarem aos niveis de men or ener- ~a, liberam energia na forma de luz. Como a cor da luz emitida depende da diferen~a de energiaentre as niveis envolvidos na transic;ao (veja a ilustra~ao ©) e como essa diferen~a yaria de elemento para elemento, a luz apresentara cor caracteristica para cad a elemento qui- .mico.0 modelo atomico de Rutherford, modificado par Bohr, e tambem conhecido como mo- ,delo de Rutherford-Bohr. Retorno do Representa~ao dos nfveis de energia eletron excil,lclo e das transic;:6es eletr6nicas 13r is :~~~~:: I =1-~: ... " I IVV~ ~--. ::> ·t - - ~ Cores .; ~! 2° nfvel / diferentes ::; w 12 /llvel ~ Representac;:ao de espectro de Iinhas (cada linha corresponde a uma transic;:aol ANALOGIAS PARA A QUANTIZAC;AO z 0..",-", w~. .~ ... ~" 0<> ~ ~~- ,. :.....• Pessoa parada Pessoa parada w "" numa rampa numa escala ~ al ::>, ;:;Ospes de uma pessoa parada numa rampa poliem estar· ~qua1qtier." 1. Asb~ia~~~b ~~ndida;def~rma"•.•• TaJtura do solo (no minima zero e no maximo a altura da rampa). . " " .. qu~ntizada:>fbala,2balas, 3 balas,lt~~:::~:~F<";: . . _ ", 4balasetc.Valores como 2,34 balas, ~;:Jaas pes de uma pessoa parada numa escada podem apresentar ape- ou 4,98 baIas nao sac oferecidos : ;-:nas alguns valores de altura em rela<;aoao solo. . pelo vendedor.
  8. 8. Algumas aplica~oes do -:nodelo de Bohr .31111 Interpreta~ao da cor no teste da chama Colo"Oo I."oj ~_ Considere a seguinte experiencia: na ponta de urn fio de platina coloca~se ~ .,. / " ---umapequena amostra de cloreto de s6dio (NaCl) e leva-se a cha:na de ~ blCO 11 "" ~ ;, Fio de~;atina comde Bunsen, segurando-o com urn pregador de madeira para nao se quermar. ,~ uma argollnha na A observa<;aomacrosc6pica que se faz e que a chama, inicialmente azul i ponta, contendobem clara, quase transparente, adquire urna intensa color~<;~olaranja. R~petin- ",. composto de s6dio " :j~ido-seesse procedimento, porem utilizando brometo ~e sodio ~aBr) oU.lOdeto ~desodio (NaI), tambem se observa que a chama adqwre colora<;aolaranJa. Bica de Bunsen Como 0 fio de platina levado it chama sem a presen<;ado sal nao produz colora<;aona chama, isso parece indicar que 0 s6dio deve ser 0 responsavel pela colora<;ao.De fato, ao repetir esse proce- dimento com sais de alguns outros elementos metalicos, percebe-se que cada urn deles produz urna cor caracterfstica ao ser submetido it chama (veja a tabela 1). TA~i0tJ~: emitidas pelos atomos de alguns elementos no teste da chama Cores Elemento Cor Elemento S6dio Laranja Bario Potassio Violeta Cobre Azul-esverdeada CaIcio Vermelho-tijolo Cesio Azul-clara Estroncio Vermelho-carmim o procedimento que descrevemos e conhecido como teste da chama. Ele teve importancia hist6rica como um dos testes empregados na detec<;ao de certos elementos em amostras de minerais. (Atualmente ha tecnicas bem mais modernas, algumas das quais se baseiam em prin- dpios cientificos relacionados ao teste da chama.) [I ~~ A cor no teste da chama e urna caracteristica do elemento analisado. Como explicar 0 aparecirnento de cor caracteristica no teste da chama? Segundo 0 modela de Bohr, quando os atomos de sodio sao colocados na chama, 0 calor excita os elt~trons, ista e, . faz com que passem para niveis de maior energia. Ao voItarem aos niveis iniciais, liberam energia na forma de luz. Observe 0 espectro at6mico do s6dio: Boo- Representa~ao do espectro atomico do s6dio. Como voce pode perceber, a luz emitida pelos eletrons do s6dio ao voltarem para niveis de menor energia e laranja, exatamente a cor que vemos no teste da chama ao usar 0 s6dio. Veja, agora, 0 espectro de linhas do estr6ncio:
  9. 9. Quando ,Homos de estroncio SaDsubmetidos ao teste da chama, eles emitem uma mis- tura de todas as cores que aparecem nesse espectro. Tal mistura e percebida pela visao hu- mana como urn vermelho-carmim. Urn elemento quimico tern suas linhas coloridas caracterfs- ticas no espectro atomico. Da mesma maneira, ele tera sua cor caracterfstica ao ser submetido ao teste da chama. 3m3 ~uminosos e lampada$ . O~ ~uminosos de neonio e as lfunpadas de vapor de sodio au mercurio sao~ISP?SltiVOSaseados no tuba de raios catodicos (pagina 114).Neles, ha uma subs- bt~Cla no esta~o gas~so (gas_neOni?,vapor de sadio e vapor de mercurio, respec-tivamer:te), cUJoseletrons sao eXCltadospor a<;aoda corrente eJetrica. Quandoesses eletrons retornam, ha a emissao de luz. Nos l~o~os de.gas neonio, a luz emitida e vermelha, e, nas lampadas de vapor de S?dlO,e laranJa. Nas lampadas de vapor de mercUrio, tambem conheci-.d~s como l.ampadas flu~re~ce~:es,ha libera<;aode quantidade apreciavel de radia-<;aoultravI,?le:a, que ~ao e visivel. A pintura que reveste tais lampadas contem.uma ~ubstancia especIal (denominada fluorescente), que absorve tal radia<;aoereemite luz branca, visivel.
  10. 10. ·FLUORESCENCIA E FOSFORESCENCIA Alguns 1TIat~riais,quando absory~m radiaao ultravioleta ou outras formas de radiaao, emitein de volta luz visiveh EsseJenomeno echamado genericamente de luminesd~ncia. Quando a emissao. ocorre imediatamenteapos a incidencia da radiaao ultravioleta, 0 fenomeno e chamado de fluor~sc~ncia;se, par outro lado,a emissao demorar alguns segtmdosou ate mesmo al- gumashoras, chamamos de fosforesd~ncia. Os interruptores de luz eos ponteiros de relogio que brilham no escuro baseiam-se na fosforescencia. ~ as rel6gios feitos de material fosforescente sao visiveis no eSCUfO grac;as ao retorno gradual dos eletrons excitados durante 0 tempo em que 0 dispositivo esteve iluminado. A palavra laser vem do ingles light amplification by stimulated emission ofradiation, que significa "amplificaao da luz por emissao estimulada de radia- hud"ao". 0 mais simples, e mais antigo, dos aparelhos desse tipo e 0 laser de rubi. ll1CL](st,lvel o rubi e urn solido de formula Al203 contendo pequenas quantidades defans Cr3+, responsaveis pela sua cor vermelha caracteristica. No laser de rubi,eletrons dos ions Cr3+ sac excitados atraves de uma lampada tipo flash. Navolta, esses eletrons ficam presos num nivel energetico intermediario (chama-do de estado metaestrivel) onde podem permanecer alguns segundos. Par meio de urn artiffcio, esses eletrons sac forados a retomar simulta-neamente para 0 estado fundamental, num processo denominado emissiio esti- J!i>. Esquema que mostra um dos processos de emissao de luz em ummulada de radiar;iio. Atraves dela, pode-se obter urn feixe de luz de alta intensi- laser.dade e de fr~qi.ienciabem definida, chamado de luz laser.A A luz laser possui larga aplicac;ao A Leitores ("players") A Tratamento ocular de retinopatia causadaem pequisa, na industria, na medicina, de CD, CD-ROM e DVD pela diabetes.no entretenimento. Na foto, laser utilizam a luz laser.em laborat6rio de pesquisa.
  11. 11. 3.. Bioluminescencia: 5 a luz emitida pelos vaga-Iumes Alguns seres vivos possuem urn interessante mecanismo em seu organismo: rea<;:6es qui-micasutilizam a energia (proveniente dos alimentos) para excitar eletrons de atomos de deter-minadas moleculas. Quando os eIetrons voltam ao estado fundamental, ha enussao de luz.Essefenomeno e chama do de bioluminescencia. o caso mais conhecido de bioluminescencia e 0 dos vaga-Iumes (ou pirilampos). Ha eviden-ciasde que eles utilizam os sinais luminosos para se comunicar com os parceiros do sexo oposto.A emissao de luz tern, portanto, finalidade relacionada ao acasalamento dos vaga-Iumes. Ha outras especies de seres vivos, como, por exemplo, alguns fungos, vermes e cnidarios,que tambem apresentam bioluminescencia. Porem os cientistas ainda nao esclareceram, emmuitos casos, qual 0 papel que ela desempenha na vida desses organismos. ~ Os qufmicos ja conseguiram reproduzir em laboratorio as rea~6es de bioluminescencia, como, par exemplo,}~ Vaga-Iumes emitem luz A Cogumelo bioluminescente a noite, em aquelaspor meio da f1aresta tropical da Costa Rica. responsaveis pel abioluminescencia. luz emitida pelos vaga-Iumes.

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