Geralmente celebramos a chegada de um novo ano com uma queima de fogos. Mas você já se perguntou como são formadas as cores lindas e deslumbrantes dos fogos de artifício que vemos no céu noturno? Bem, a resposta está na ciência por trás desses espetáculos pirotécnicos. Neste artigo nós vamos desvendar os segredos dos elétrons e átomos por trás das cores vibrantes presentes na nossa virada de ano.
Conteúdo
Os bastidores químicos
Os fogos de artifício não apenas proporcionam um espetáculo visual, mas também são um exemplo perfeito de reações químicas em ação. Afinal, tudo começa com os componentes básicos: pólvora e compostos pirotécnicos.
Pólvora
A pólvora é o coração dos fogos de artifício. É uma mistura de substâncias químicas como nitrato de potássio, enxofre e carvão. Ou seja, quando essa mistura é inflamada, libera uma grande quantidade de gases em alta temperatura, criando a pressão necessária para impulsionar os fogos para o céu.
Compostos Pirotécnicos
Aqui é onde a mágica das cores acontece! Os sais metálicos são adicionados à pólvora para criar cores específicas e cada cor tem seu próprio ingrediente especial:
- Sódio (Na): Produz uma cor amarela brilhante.
- Cálcio (Ca): Contribui para o laranja.
- Cobre (Cu): Gera tons azuis.
- Estrôncio (Sr): Adiciona o vermelho característico.
- Bário (Ba): Produz tons de verde.
O papel dos elétrons e átomos
Cada elemento químico possui elétrons orbitando ao redor de seu núcleo. Quando os fogos de artifício são acesos, a energia térmica é liberada, causando excitação nos elétrons dos sais metálicos adicionados. Esses elétrons excitados se movem para níveis de energia mais elevados temporariamente.
No entanto, este estado elevado de energia não dura para sempre. Os elétrons, ansiosos para voltar ao seu estado estável, eventualmente retornam aos níveis de energia mais baixos. É nesse momento que a mágica acontece! Quando os elétrons retornam, eles liberam a energia extra na forma de luz visível. Em síntese, a cor dessa luz depende do elemento específico e da quantidade de energia liberada.
Fogos de artifício: um show de cores no céu
Quando diferentes sais metálicos são combinados na mistura, eles criam uma sinfonia de cores no céu noturno. A rapidez com que os elétrons retornam aos seus níveis de energia mais baixos determina a frequência da luz emitida e, consequentemente, a cor que vemos.
Dessa forma, a variação de cores pode ser explicada pelo modelo atômico de Bohr. O modelo de Bohr compreendia aquilo que se conhece por efeito fotoelétrico, em que o elétron, ao absorver energia, saltava para camadas mais externas, e ao ter que retornar para a sua camada original, precisava emitir fótons. Este conteúdo costuma cair em diversos vestibulares, confira abaixo um exemplo:
Questão 9517995
UNEMAT 2023/2
Em condições específicas, os elétrons nos átomos podem ser excitados para regiões de maior energia da eletrosfera. Quando retornam ao seu estado fundamental emitem energia que, em alguns casos está na faixa do comprimento de onda da luz visível. Este fenômeno ocorre nas exibições de fogos de artifício, das quais mais nos lembramos das cores vivas e clarões brilhantes.
A luz branca pode ser produzida pela oxidação do magnésio ou alumínio metálico em altas temperaturas. A luz amarela é a mais fácil de ser produzida porque os sais de sódio emitem uma luz intensa em um comprimento de onda de 589 nm. Sais de estrôncio são mais frequentemente utilizados para produzir uma luz vermelha e a verde é produzida por sais de bário. A próxima vez que você assistir a uma exibição de fogos de artifício, observe aqueles que são azuis. O azul sempre foi a cor mais difícil de se conseguir. Atualmente, a cor azul é produzida por uma combinação de cloreto de cobre(I), misturado com pó de cobre e compostos clorados.
A maneira pela qual os diferentes metais são capazes de produzir cores nos fornece uma boa compreensão da estrutura dos átomos.
Assinale a alternativa correta que corresponde ao modelo atômico que melhor explica as cores distintas para os diferentes fogos de artifício.
- a) Thomson, pois descreve a existência do núcleo.
- b) Dalton, pois descreve a existência de elétrons.
- c) Rutherford, pois descreve a existência dos nêutrons e dos elétrons.
- d) Bohr, pois descreve níveis eletrônicos de energia para os elétrons.
- e) Thomson, pois descreve os elétrons em camadas.
Ciência no céu
Os fogos de artifício são mais do que apenas um show visual, eles são uma demonstração extraordinária da química em ação. Por trás de cada explosão e cor, há átomos, elétrons e energia. Portanto, da próxima vez que você celebrar com fogos de artifício, lembre-se de apreciar não apenas a beleza das cores, mas também a ciência que transforma a pólvora em um espetáculo de luz e cores. Além disso, quando falar sobre isso, lembre-se sempre de Bohr.
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