Como é possível relacionar o teste da chama com o modelo de átomo de Bohr é as cores por nós observadas?

Índice

Introdução

O modelo atômico de Bohr foi proposto por Niels Bohr, em 1913, e relaciona a distribuição dos elétrons na eletrosfera com a sua quantidade de energia.

Esse modelo, também conhecido como modelo quântico, é baseado na teoria quântica de Max Planck, que diz que a energia é liberada na forma de “pacotes”, não na forma contínua. Esses “pacotes” de energia ficaram conhecidos como quantum de energia.

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Postulados de Bohr

Os postulados de Bohr são os seguintes:

• Os elétrons percorrem órbitas circulares ao redor do núcleo, denominadas órbitas estacionárias.
• Cada órbita circular apresenta uma energia constante. Logo, os elétrons não absorvem nem emitem energia ao descreverem uma órbita estacionária.
• Os elétrons são capazes de ocupar apenas os níveis que contêm uma certa quantidade bem definida de energia (quantum), levando em conta valores exatos de energia de acordo com a órbita estacionária na qual se encontram. Os elétrons não possuiriam, portanto, a capacidade de ocupar estados intermediários de energia.
• Os elétrons localizados em órbitas mais afastadas do núcleo possuiriam maiores valores de energia.
• Ao absorver certa quantidade de energia, o elétron deve saltar para uma órbita mais energética. Ao retornar à sua órbita original, o elétron libera o mesmo valor de energia que foi absorvido no salto quântico. A liberação de energia, conhecida como fóton, ocorre na forma de luz de cor bem definida, ou de outro tipo de radiação eletromagnética, como a ultravioleta (UV) ou os raios X. Essa energia apresenta um valor idêntico à diferença de energia entre as órbitas circulares em questão.A figura a seguir relaciona as órbitas circulares, ou níveis de energia, com a energia liberada ou absorvida para a realização do salto quântico.

O modelo atômico de Bohr determinou que cada uma das órbitas circulares permitidas para os elétrons seria referente a um determinado nível de energia. O elemento químico que apresentasse a maior quantidade de elétrons teria seus elétrons distribuídos em 7 níveis de energia (n) = 1, 2, 3, 4, 5, 6 e 7.

Os níveis de energia, conhecidos também como camadas eletrônicas, podem ser representados pelas letras K, L, M, N, O, P e Q.

As principais limitações do modelo de Bohr são:

• Esse modelo funciona apenas para átomos que possuem um único elétron, denominados “hidrogenóides”;
• O modelo de Bohr não é capaz de explicar a estrutura fina das linhas espectrais;
• Além disso, também não consegue explicar como ocorre a ligação dos átomos para formar moléculas.

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Aplicação do Modelo Atômico de Bohr

É muito comum a utilização de fogos de artifício durantes jogos ou festas de fim de ano. Esses fogos funcionam segundo os princípios da quântica.

De acordo com a teoria de Bohr, quando um átomo recebe energia, seu elétron passa para um nível de energia maior, permanecendo em um estado excitado. Ao retornar à sua órbita original, o elétron deve liberar a energia absorvida na forma de luz no espectro visível, denominada fóton. Cada elemento químico terá órbitas com diferentes valores de níveis de energia. Portanto, o fóton de energia liberado será característico para cada substância. Logo, cada elemento apresentará sua própria cor ao emitir energia.

Por exemplo, se utilizarmos o oxalato de estrôncio (\(SrC_2O_4\)) ou o nitrato de estrôncio (\(Sr(NO_3)_2\)), será formado o íon \(Sn^{2+}\), que terá uma coloração avermelhada. Já se utilizarmos o cloreto de cobre (\(CuCl_2\)), ou o nitrato de cobre (\(NH_4Cu(NO_3)_3\)), será formado o íon \(Cu^{2+}\), que apresentará cor verde ou azul.

A tabela abaixo mostra as cores que os elementos químicos apresentam quando sofrem excitação por uma chama:

Outra aplicação do modelo quântico que vemos sempre que saímos nas ruas, principalmente à noite, são os letreiros luminosos, usados em publicidade. Neles, é mais empregado o gás neônio (Ne).

Os letreiros luminosos apresentam funcionamento muito parecido ao da lâmpada fluorescente, isto é, quando seus elétrons são excitados e retornam ao nível energético de origem, ocorre a liberação de energia na forma de luz. As diversas cores e tonalidades que existem estão relacionadas com a diferença de potencial, a pressão do gás e a sua composição. Por exemplo:

Ne puro → luz vermelha

Ne + Hg → luz azul

Ne + \(CO_2\) → luz violeta