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Como a química está presente nos fogos de artifício?A pólvora negra é um dos propelentes mais utilizados, possui em sua composição uma mistura de salitre (nitrato de potássio), enxofre e carvão. ... Para deixar os fogos de artifício coloridos, os fabricantes misturam à pólvora sais de diferentes elementos para que, quando detonados, produzam cores diferentes. Como funcionam os fogos de artifício?Os fogos de artifício funcionam com uma carga explosiva que é arremessada ao céu por um tubo de explosão. ... Nas bombas que só estouram e fazem barulho, como o rojão, esse tubo de explosão pode estar acoplado ao equipamento.
Qual a relação entre os elementos químicos e os fogos de artifício?A luminescência é uma característica de cada elemento químico. Ou seja, átomos de sódio quando aquecido, emitem luz amarela, pela luminescência. ... Os de bário produzem luz verde e assim por diante. Os fogos de artifício utilizam deste fenômeno e desta variedade, uma vez que há fogos das mais diversas cores. Como ocorre o surgimento das cores nos fogos de artifício?Segundo ele, os fabricantes misturam sais de diferentes elementos à pólvora para deixar os fogos de artifício coloridos. Assim,quando detonados, os fogos produzem cores diferentes. “Se colocar o cloreto de cálcio, teremos a cor laranja. O verde surge a partir do cloreto de bário. Como é composto um fogo de artifício?
Qual o responsável técnico do fogo de artifício?
Como são produzidas as cores em fogos de artifício?
Como Deixar os fogos de artifício coloridos?
A distribuição eletrônica ou configuração eletrônica é a forma como os elétrons se organizam em torno do núcleo do átomo. De acordo com o modelo atômico de Rutherford-Bohr, a eletrosfera é formada por camadas ou níveis que possuem energias definidas, sendo os níveis mais próximos do núcleo menos energéticos. Os níveis são representados por n e conhecidos como número quântico principal. Cada nível ou camada é ainda formado por subníveis, cuja energia está associada à trajetória de movimentação dos elétrons. Cada subnível é representado pelo seu número quântico secundário, simbolizado por l. Os níveis ou camadas da eletrosfera possuem uma capacidade limitada para acomodar elétrons, definindo quais subníveis estão presentes em cada nível. A distribuição dos elétrons pode ser feita de forma simplificada seguindo o diagrama de energia ou diagrama de distribuição eletrônica, também conhecido como diagrama de Linus Pauling. Esse diagrama organiza os níveis e subníveis em sentido crescente de energia. Os elétrons ocupam inicialmente os níveis e subníveis menos energéticos. Leia também: Distribuição eletrônica e a Tabela Periódica — qual a relação? Resumo sobre distribuição eletrônica
Videoaula sobre distribuição eletrônicaO que é distribuição eletrônica?A distribuição eletrônica ou configuração eletrônica é a forma como os elétrons ocupam os níveis e os subníveis que compõem a eletrosfera, região ao redor do núcleo atômico. O conceito de eletrosfera organizada em níveis e subníveis com diferentes energias é advindo do modelo atômico de Rutherford-Bohr. Conhecer a distribuição dos elétrons em um átomo permite prever importantes aspectos, como a tendência de formação de cátions e ânions, como serão formadas as ligações químicas e em qual período da Tabela Periódica um elemento químico está acomodado. Não pare agora... Tem mais depois da publicidade ;) Camadas eletrônicas ou níveis de energiaO modelo atômico de Rutherford-Bohr considera que a eletrosfera do átomo é composta por camadas ou níveis que possuem energias diferentes. Os diferentes níveis de energia do átomo são identificados por um número inteiro positivo (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, ...), conhecido como número quântico principal (n). Cada nível energético é simbolizado por letras maiúsculas (K, L, M, N, O, P, Q). A camada K se refere ao primeiro nível de energia (n = 1), sendo este o menos energético e o mais próximo ao núcleo. A camada Q se refere ao nível 7 (n = 7), estando mais distante do núcleo e sendo o nível de maior energia. Representação do núcleo e dos níveis energéticos da eletrosfera, com n = 1 a n = 7. A seta indica o sentido do aumento de energia.Na natureza, sistemas em condição de menor energia apresentam maior estabilidade. Na química, esse princípio também é válido. Baseado nisso, contribuindo à proposta do modelo atômico de Rutherford, Niels Bohr postulou que os elétrons ocupam as camadas da eletrosfera em sentido crescente de energia. Dessa forma, os níveis mais próximos ao núcleo ― que são aqueles menos energéticos ― são preenchidos primeiramente pelos elétrons. Cada nível energético possui uma capacidade limitada para acomodar elétrons, de acordo com a tabela:
Os elétrons assumem a mesma energia do nível que ocupam. A camada de valência é a última camada do átomo que possui elétrons, sendo a região da eletrosfera que está mais distante do núcleo. → Subcamadas ou subníveis de energiaOs níveis de energia do átomo são formados por subdivisões que também possuem diferentes energias, chamadas de subníveis ou subcamadas energéticas. A organização dos níveis em subníveis de energia foi proposta por Arnold Sommerfeld poucos anos após Bohr descrever os postulados que modificavam o modelo atômico de Rutherford. O conceito de subníveis de energia tem sua fundamentação nos princípios da mecânica quântica. Contudo, é possível interpretar simplificadamente da seguinte forma:
Os subníveis ou subcamadas podem ser identificados por números inteiros (0, 1, 2, 3, ...), agora nomeados como número quântico secundário e simbolizados por l. Para os elementos químicos até então conhecidos, foram identificados quatro subníveis, representados pelas letras s, p, d e f, sendo o sentido crescente de energia de s < p < d < f. Assim como os níveis de energia, os subníveis possuem uma capacidade máxima de acomodação de elétrons. Veja a seguir:
A combinação entre a capacidade de preenchimento das camadas e das subcamadas determina quantos subníveis estão presentes em cada nível.
Considere o elemento enxofre, com 16 elétrons em seu átomo. Estes são distribuídos preenchendo totalmente o subnível s do nível K, os subníveis s e p do nível L, o subnível s do nível M e parcialmente o subnível p da camada L. Nessa configuração, a camada K ficaria com um total de 2 elétrons; a camada L, com um total de 8 elétrons; e a camada M, com um total de 6 elétrons. Átomo de enxofre representado segundo o modelo atômico de Rutherford-Bohr, com a eletrosfera organizada em níveis ou camadas.Diagrama de Linus PaulingO diagrama de distribuição eletrônica pode ser encontrado em alguns materiais didáticos com o nome de Diagrama de Linus Pauling. Linus Pauling foi um importante pesquisador da área da Química e Bioquímica, tendo deixado muitas contribuições para a ciência. No entanto, a nível internacional, não existem evidências seguras de que Linus Pauling tenha contribuído efetivamente para a construção do diagrama de distribuição eletrônica. Quando você se deparar com o termo “Diagrama de Linus Pauling”, entenda como “Diagrama de distribuição eletrônica”. Esse diagrama, também conhecido como diagrama de configuração eletrônica ou diagrama de energia, é a forma de representar graficamente a ordem de distribuição dos elétrons nos subníveis. Nesse diagrama, os subníveis de cada nível estão ordenados em sentido crescente de energia, a fim de garantir a condição de maior estabilidade da eletrosfera. A ordem de preenchimento está indicada por setas diagonais. Representação do diagrama de distribuição eletrônica. [1]Na configuração adotada no diagrama, o número à esquerda é o nível de energia (n), a letra minúscula se refere ao subnível (l) ocupado e o número sobrescrito é a capacidade máxima de elétrons daquele subnível. Representação do nível, do subnível e da quantidade de elétrons na configuração eletrônica.Assim, o sentido de preenchimento que respeita a ordem crescente de energia dos níveis é: Na distribuição eletrônica pelo diagrama, o subnível s do nível 4 (4s) é preenchido antes do subnível d do nível 3 (3d). Como esse diagrama ordena os subníveis em ordem crescente de energia, esse ordenamento indica que os elétrons em 4s2 serão menos energéticos do que os elétrons em 3d10, embora 4s esteja em um nível superior. Portanto, o subnível 4s é o mais externo do átomo e continua sendo a camada de valência desse elemento, mesmo possuindo menor energia do que o subnível 3d. Lembre-se que os subníveis estão associados à órbita que o elétron realiza. Fenômenos como esse ocorrem em outros níveis e subníveis e podem ser previstos matematicamente, pela regra de Madelung, considerando o somatório entre os números quânticos principal e secundário (n + l). O subnível será menos energético quanto menor for o valor da soma n + l. Veja:
Por isso, no ordenamento energético, o subnível 4s é preenchido antes do 3d. Assim, é comum falar em:
Saiba mais: Distribuição eletrônica em orbitais — uma forma alternativa de fazer essa representação Como se faz distribuição eletrônica?
Exemplos
Como o número atômico para o oxigênio é 8, existem 8 prótons e 8 elétrons no átomo. Utilizando o diagrama de preenchimento, a configuração eletrônica em sentido crescente de energia para o oxigênio é: 1s2 2s2 2p4
De acordo com o diagrama de energia, a configuração eletrônica para o alumínio é: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1
De acordo com o diagrama de energia, a configuração eletrônica para o ferro é: Note, que nesse caso, a distribuição energética é diferente da distribuição geométrica, que terá a seguinte ordem: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2 A camada de valência é a última camada que acomoda elétrons em um átomo. Para a formação de cátions, a perda de elétrons se inicia pela camada de valência. Então, veja os exemplos seguintes. Exemplos
O ferro continua com o mesmo número atômico, pois mantém a quantidade de prótons. No entanto, ao formar o cátion bivalente, o átomo de ferro perde dois elétrons da camada de valência. Nesse caso, a distribuição eletrônica deve ser realizada considerando dois elétrons a menos, ou seja, 24 elétrons: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6
Ao formar o ânion bivalente, o átomo de oxigênio recebe dois elétrons. Nesse caso, a distribuição eletrônica deve ser realizada considerando dois elétrons a mais, ou seja, 10 elétrons. Os elétrons adicionais serão acomodados na camada de valência, que nesse caso coincide com o subnível mais energético e semipreenchido 2p: 1s2 2s2 2p6 Acesse também: Distribuição eletrônica de íons Exercícios resolvidos sobre distribuição eletrônicaQuestão 1: (UFPR 2017) As propriedades das substâncias químicas podem ser previstas por meio das configurações eletrônicas dos seus elementos. De posse do número atômico, pode-se fazer a distribuição eletrônica e localizar a posição de um elemento na tabela periódica ou mesmo prever as configurações dos seus íons. Sendo o cálcio pertencente ao grupo dos alcalinoterrosos e possuindo número atômico Z = 20, a configuração eletrônica do seu cátion bivalente é: A) 1s2 2s2 2p6 3s2 B) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 C) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 D) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d2 E) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 4p2 Resolução: Alternativa B Como o número atômico do cálcio é 20, sabe-se que esse elemento, em seu estado neutro, possui 20 prótons e 20 elétrons. Logo, ao formar um cátion bivalente, há a perda de 2 elétrons, ficando o cálcio com 18 elétrons a serem distribuídos. Portanto, a configuração eletrônica para o íon Ca2+ ficará: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 Questão 2: (UEPG 2014) O número de elétrons do ânion X2– de um elemento X é igual ao número de elétrons do átomo neutro de um gás nobre. Esse átomo de gás nobre apresenta distribuição eletrônica igual a 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 e número de massa 40. Diante disso, assinale o que for correto. ( ) O número atômico do elemento X é 16. ( ) Para os átomos do elemento X, o número quântico secundário dos elétrons do subnível 2p é 2. ( ) A eletrosfera dos átomos do elemento X está dividida em 3 camadas ou níveis com energias definidas, onde se localizam os elétrons. ( ) Átomos do elemento X perdem 2 elétrons para adquirir a configuração X2–. Resolução: V – F – V – F De acordo com o enunciado, a quantidade de elétrons do ânion X2- é igual ao número de elétrons de um gás nobre. Considerando a distribuição eletrônica para esse gás nobre, verifica-se que existem 18 elétrons. Portanto, o ânion X2- possui 18 elétrons e quando está sob a forma de átomo neutro, apresenta dois elétrons a menos, ou seja, 16 elétrons (porque recebe elétrons para formar ânions). Com esse raciocínio, conclui-se que a primeira afirmativa é verdadeira. Cada subnível de energia possui um número quântico secundário associado:
Assim, o subnível p tem número quântico secundário igual a 1. Verificando isso, a segunda afirmativa se torna falsa. Para verificar a terceira afirmativa, é necessário realizar a distribuição eletrônica para o elemento X, que ficará 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4. Portanto, a eletrosfera do elemento X possui 3 níveis ou camadas ocupados por elétrons, o que torna a terceira afirmativa verdadeira. A quarta afirmativa é falsa, pois átomos do elemento X recebem 2 elétrons para adquirir a configuração do ânion X2-. Crédito de imagem [1] Wikimedia Commons (reprodução) Qual a relação entre a distribuição eletrônica é os fogos de artifício?Pode parecer muito complicado, mas é só uma questão de química! Os fogos de artifício são feitos de substâncias químicas, cujos átomos acumulam energia quando os elétrons se movimentam. Os elétrons são partículas presentes nos átomos e ocupam diferentes posições ou níveis energéticos, como dizem os físicos e químicos.
Qual a relação entre as cores dos fogos de artifício é a distribuição eletrônica de camadas?Dourado: o metal ferro presente nos fogos de artifício confere o tom de Ouro. Azul: o aquecimento do metal cobre nos faz visualizar a cor azul. Roxo: a mistura de Estrôncio e Cobre dá origem a essa bela cor. Verde: a queima de Bário faz surgir o verde incandescente.
Qual é a relação entre os elementos químicos é os fogos de artifício?Composição dos fogos de Artifício
Ela é composta por nitrato de potássio, enxofre e carvão. Outros compostos que podem ser utilizados na pólvora são o perclorato de potássio (KClO4) ou clorato de potássio (KClO3), que são oxidantes e altamente explosivos. O KClO4 e KClO3 aumentam a explosão e a claridade dos fogos.
O que acontece com os elétrons nos fogos de artifício?Resumindo: ao explodir no céu, os elétrons dos átomos dos metais presentes nos fogos de artifício deslocam-se para níveis de energia diferentes dos seus e imediatamente retornam para os níveis de origem, liberando a energia recebida em forma de luz.
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