Atividades de Física 3 para as Turmas 2A/2B

 Atividades de Física para as Turmas 2A/2B 

PESQUISA

1. O que são ondas? Dê exemplos.

2. O que são ondas mecânicas e ondas eletromagnéticas? Dê exemplos.

3. Explique o funcionamento de um forno de micro-ondas.

4. Quais são as propriedades e características do som e da luz?

5. Como funcionam o radar e o sonar?

Experiência: A Cor da Chama

Objetivo: Verificar a coloração característica dos cátions dos elementos químicos que constituem algumas substâncias.

Fundamento Teórico

A Cor da Chama

A cor da chama depende basicamente do elemento químico em maior abundância no material que está sendo queimado. A mais comum, vista em incêndios e em simples velas, é a chama amarela, resultado da combustão de um material que contém sódio e que, por causa disso,emite luz amarela quando aquecido a altas temperaturas. Vemos com mais freqüên­cia esse tipo de labareda porque o sódio é o elemento químico mais comum nas atividades humanas.

A explicação para o fenômeno da cor da chama é que os elétrons dos átomos absorvem energia térmica (calor) e saltam para níveis ou ca­madas de maior energia da eletrosfera do átomo (estado excitado). Ao retornarem para os seus níveis internos de menor energia iniciais (estado fundamental), esses elétrons excitados liberam a energia recebida na forma de luz.

Ao repetirmos esse procedimento usando compostos de outros elementos metálicos em vez do sódio, percebemos que cada um deles produz uma cor característica ao ser colocado na chama. Esse efeito é utilizado em um procedimento de laboratório denominado teste da chama.

Compostos de	Cor da chama
Sódio	Amarelo
Potássio	Violeta
Cálcio	Vermelho-tijolo
Estrôncio	Vermelho-carmim
Bário	Verde-amarelado
Cobre	Azul-esverdeada
Chumbo	Azul-pálido

O teste da chama pode ser usado na detecção de certos elementos químicos em amostras de rochas, solo e na análise de substâncias de composição desconhecida. É um importante método de identificação, principalmente de cátions metálicos, utilizado na análise química. Neste ensaio, ocorrem as interações atômicas através dos níveis e subníveis de energia. Quando um objeto é aquecido, ele emite radiação, que pode ser observada através da sua cor. Um exemplo é o aquecimento de metais nas indústrias metalúrgicas, quando eles emitem uma cor vermelha intensa.

Os metais também reagem com oxigênio do ar, queimando. A combustão depende do contato das partículas do metal com o oxigênio do ar atmosférico e do tipo de metal.  O ferro na forma de palha de aço, apresenta um conjunto de fios finos que oferece uma superfície de contato do ferro com o oxigênio maior do que se estivesse na forma de uma placa ou barra.

Quando se queima palha de aço, verifica-se a presença de fagulhas amarelo-alaranjadas.O comportamento esperado na queima de um sal ou de outro composto de ferro é, portanto, o de apresentar coloração amarela-alaranjada.

 Os vulcões emitem predominantemente luzes amarelo-alaranjadas e vermelho-alaranjadas devido a composição das rochas fundidas, que se originam em profundidades abaixo da crosta terrestre, as quais dão origem ao magma, sendo sua composição química de ferro e níquel derretidos.

O ensaio de chama pode ser utilizado na identificação de minerais. Sabe-se que esse simples teste teve importância histórica como sendo um dos testes empregados na detecção de certos elementos em amostras minerais. Atualmente há técnicas bem mais modernas, mas algumas delas ainda se baseiam em princípios científicos relacionados ao teste da chama, como a alteração na camada de valência dos elétrons em átomos quando em estado excitado.  

Sempre que não há uma boa aproximação entre os resultados obtidos nas colorações catiônicas com os teóricos, deve-se buscar uma maior pureza dos compostos em análise, estar atento para que o fio utilizado não interfira nos resultados e limpar devidamente este fio, para que uma amostra não interfira na outra. Recomenda-se ainda deixar o cátion sódio por último, pois o mesmo contamina as demais amostras.

Fogos de Artifício

Desde a invenção da pólvora negra no século IX pelos chineses, sabe-se que determinados materiais, quando queimados, produzem chamas coloridas. Foram porém os italianos e alemães que, na Idade Média, deram mais cores e efeitos às chamas. Eles aprenderam a adicionar compostos metálicos na pólvora, ob­tendo variada gama de cores e efeitos.

As diferentes colorações dos fogos de artifício são dadas por compostos de elementos químicos apropriadosque são adiconados à mistura ex­plo­siva (pólvora). A cor que um elemento dá aos fogos de artifício é a mesma que ele possui no teste da chama. No momento em que a pólvora explode, a energia excita os elétrons desses átomos. Quando retornam aos seus níveis ou camadas de menor energia, liberam luz colorida: exatamente a cor que vemos no teste da chama.

Procedimento:

Ø     Link para assistir aos vídeos das experiências sobre a cor da chama e os fogos de artifício:

https://youtu.be/OMe_X-oh2mc

https://youtu.be/VK-mzVXPYRE

  

Questões

1) Por que a cor da chama varia de um material para outro ?

2) Por que a chama mais comum é a chama de cor amarela ?

3) Em fogos de artifício, as diferentes colorações são obtidas quando  se adicionam sais de diferentes metais às misturas explosivas. Assim, para que se obtenha a cor verde é utilizado cobre, enquanto para a cor vermelha, utiliza-se o estrôncio. A emissão de luz com cor caracte­rística para cada elemento deve-se:

A) aos elétrons desses íons metálicos, que absorvem energia e saltam para níveis mais exter­nos e, ao retornarem para os níveis internos, emitem radiações com coloração característica.

B) às propriedades radioativas desses átomos metálicos.

C) aos átomos desses metais, que são capazes de decompor a luz natural em um espectro con­tínuo de luz visível.

D) à baixa eletronegatividade dos átomos metálicos.

E) aos elevados valores de energia de ionização dos átomos metálicos.

4) Quais são as aplicações práticas (usos) do teste da chama ?

5) Como são obtidas as diferentes colorações dos fogos de artifício ?

6) Se a palha de aço é constituída principalmente pelo metal ferro, por que “pega fogo” e por que os vulcões emitem predominantemente luzes amarelo-alaranjadas ?

7) O que devemos fazer quando não há uma boa aproximação entre os resultados obtidos nas colorações dos cátions dos elementos químicos constituintes das amostras das substâncias com os teóricos ?

Instruções: Fazer as atividades no Word ou foto da resolução no caderno e enviar para o e-mail:

Atividadesdefisicaequimica10@gmail.com.