Energia dos eletrões nos átomos

Exame Nacional 2017, época especial — Grupo I, item 3

O ião \({\text{Al}}^{3+}\) tem __________ eletrões, distribuídos por __________ orbitais.

(A) dez … três

(B) dez … cinco

(C) dezasseis … cinco

(D) dezasseis … nove

Exame Nacional 2018, época especial — Grupo VI, item 3.1

O nitrato de cobre(II) é um sal formado pelo ião cobre(II), \({\text{Cu}}^{2+}\), e pelo ião nitrato, \({\text{NO}}_{3}^{-}\).

Realizando o teste de chama com este sal, observa-se que a chama adquire uma cor verde característica do cobre.

A cor observada deve-se à __________ de radiação, associada a transições eletrónicas para níveis de energia __________.

(A) absorção … superiores

(B) absorção … inferiores

(C) emissão … superiores

(D) emissão … inferiores

Exame Nacional 2019, 2.ª fase — Grupo IV, item 2

Considere uma luz laser I, de frequência \(6,1\times {10}^{14} \text{Hz}\), e uma luz laser II, de frequência \(4,5\times {10}^{14} \text{Hz}\).

Tendo em conta as frequências indicadas, é possível concluir que

(A) a potência de um feixe da luz I é cerca de \(1,4\) vezes superior à potência de um feixe da luz II.

(B) a energia de um fotão da luz I é cerca de \(1,4\) vezes superior à energia de um fotão da luz II.

(C) a potência de um feixe da luz I é cerca de \(1,4\) vezes inferior à potência de um feixe da luz II.

(D) a energia de um fotão da luz I é cerca de \(1,4\) vezes inferior à energia de um fotão da luz II.

Exame Nacional 2021, 1.ª fase — item 8.2

Os componentes maioritários do ar são o nitrogénio, \({N}_{2}\left( g \right)\), e o oxigénio, \({O}_{2}\left( g \right)\).

Os eletrões do átomo de nitrogénio no estado fundamental distribuem-se por

(A) três orbitais, sendo os eletrões da orbital 1s os de menor energia.

(B) cinco orbitais, sendo os eletrões da orbital 1s os de menor energia.

(C) três orbitais, sendo os eletrões das orbitais 2p os de menor energia.

(D) cinco orbitais, sendo os eletrões das orbitais 2p os de menor energia.

Exame Nacional 2022, 1.ª fase — item 3.3

A procura de vida extraterrestre envolve a deteção de substâncias cuja existência pode ser indicadora da presença de vida.

Num átomo de carbono, no estado fundamental, existem

(A) quatro eletrões de valência distribuídos por duas orbitais.

(B) quatro eletrões de valência distribuídos por três orbitais.

(C) dois eletrões de valência distribuídos por duas orbitais.

(D) dois eletrões de valência distribuídos por uma orbital.

Exame Nacional 2022, 2.ª fase — item 1.2.2

O Sol emite luz, mas também fluxos de partículas que constituem o vento solar. Estas partículas carregadas eletricamente, como protões, eletrões e iões de hélio, interagem com o campo magnético terrestre, deformando-o.

A cor observada nas auroras mais comuns deve-se à __________ de radiação, associada a transições eletrónicas para níveis de energia __________ do átomo de oxigénio.

(A) emissão … inferiores

(B) emissão … superiores

(C) absorção … inferiores

(D) absorção … superiores

Exame Nacional 2023, 2.ª fase — item 2.2

O cloreto de prata, \(\text{AgCl}\), é um sal branco que, ao ser exposto a uma luz suficientemente energética, sofre uma reação fotoquímica, observando-se um escurecimento.

Para investigar experimentalmente o efeito de algumas radiações do espectro visível na reação fotoquímica do \(\text{AgCl}\), um grupo de alunos preparou cinco tubos de ensaio da forma seguinte:

Tubo de ensaio A – Sem revestimento;

Tubo de ensaio B – Revestimento transparente vermelho;

Tubo de ensaio C – Revestimento transparente verde;

Tubo de ensaio D – Revestimento transparente azul;

Tubo de ensaio E – Revestimento opaco prateado.

Em cada tubo de ensaio, os alunos colocaram \(1,0 \text{mL}\) de solução aquosa de nitrato de prata, \({\text{AgNO}}_{3}\left( \text{aq} \right)\), e \(1,0 \text{mL}\) de solução aquosa de cloreto de sódio, \(NaCl(aq)\), para formar o precipitado de \(AgCl(s)\).

Após o mesmo tempo de exposição à luz visível, os alunos removeram os revestimentos dos tubos de ensaio B, C, D e E. A Figura 2 esquematiza os tubos de ensaio, antes e após a remoção dos revestimentos.

Qual é a opção em que se apresentam as radiações testadas por ordem crescente de energia?

(A) Azul, vermelha e verde.

(B) Azul, verde e vermelha.

(C) Vermelha, verde e azul.

(D) Vermelha, azul e verde.

Exame Nacional 2025, 1.ª fase — item 7.1

Antes da utilização da iluminação LED, os refratómetros usavam lâmpadas de vapor de sódio, com uma luz amarela característica.

A cor amarela característica da luz das lâmpadas de vapor de sódio deve-se à

(A) emissão de radiação associada a uma desexcitação eletrónica.

(B) absorção de radiação associada a uma desexcitação eletrónica.

(C) emissão de radiação associada a uma excitação eletrónica.

(D) absorção de radiação associada a uma excitação eletrónica.

Exame Nacional 2025, 2.ª fase — item 4.1

Os dirigíveis, utilizados como meio de transporte, sobretudo no início do século XX, usavam di-hidrogénio como gás de sustentação, que, por questões de segurança, foi sendo substituído por hélio.

Considere uma amostra de átomos de hidrogénio em que os eletrões mais energéticos da amostra se encontram no 3.º estado excitado.

Quantas riscas se podem obter no espectro de emissão desta amostra?

(A) \(2\)

(B) \(3\)

(C) \(5\)

(D) \(6\)

Exame Nacional 2025, 2.ª fase — item 6.2

A utilização do «hidrogénio verde» na produção de amoníaco, \({\text{NH}}_{3}\left( g \right)\), tem incentivado a exploração do \({\text{NH}}_{3}\left( g \right)\) como combustível ambientalmente mais sustentável do que os combustíveis fósseis. A combustão do \({\text{NH}}_{3}\left( g \right)\) pode ser traduzida por \(4\,{\text{NH}}_{3}\left( g \right)+3\,{O}_{2}\left( g \right)\to 2\,{N}_{2}\left( g \right)+6\,{H}_{2}O\left( g \right)\).

A configuração eletrónica do átomo de oxigénio no estado fundamental pode ser representada por

(A) \(1{s}^{2}\,2{s}^{2}\,2{p}_{x}^{2}\,2{p}_{y}^{2}\)

(B) \(1{s}^{2}\,2{s}^{2}\,2{p}_{x}^{2}\,2{p}_{y}^{1}\,2{p}_{z}^{1}\)

(C) \(1{s}^{2}\,2{s}^{2}\,2{p}_{x}^{1}\,2{p}_{y}^{1}\,2{p}_{z}^{1}\,3{s}^{1}\)

(D) \(1{s}^{2}\,2{s}^{2}\,2{p}^{2}\,3{s}^{2}\)

Exame Nacional 2026, 1.ª fase — item 1.1

No podcast de Carlos Fiolhais e David Marçal, Mais lento do que a luz, publicado em 11 de maio de 2023, a astrobióloga Zita Martins refere que um dos requisitos para a procura de vida fora da Terra é a presença dos elementos químicos essenciais para a existência de vida: carbono, hidrogénio e oxigénio, entre outros.

O átomo de carbono pode ser identificado, em amostras gasosas, por espectroscopia.

Considere o espectro atómico do carbono, na região do visível, apresentado na Figura 1.

O espectro apresentado na Figura 1 é de

(A) emissão e contínuo.

(B) absorção e contínuo.

(C) emissão e descontínuo.

(D) absorção e descontínuo.

Exame Nacional 2017, 1.ª fase — Grupo I, item 5

Um dos iões mais abundantes na ionosfera é o ião \({O}^{+}\left( g \right)\).

A configuração eletrónica de valência do ião \({O}^{+}\left( g \right)\) no estado fundamental apresenta, no total,

(A) dois eletrões desemparelhados.

(B) três eletrões desemparelhados.

(C) duas orbitais completamente preenchidas.

(D) três orbitais completamente preenchidas.

Exame Nacional 2017, 2.ª fase — Grupo VII, item 3

Os eletrões de valência do átomo de nitrogénio, no estado fundamental, encontram-se distribuídos por

(A) duas orbitais, uma das quais apresenta menor energia do que a outra.

(B) quatro orbitais, uma das quais apresenta menor energia do que as outras.

(C) quatro orbitais, apresentando todas a mesma energia.

(D) duas orbitais, apresentando ambas a mesma energia.

Exame Nacional 2018, 2.ª fase — Grupo VII, itens 2, 3

a) Os átomos de flúor e de cloro, no estado fundamental, têm o mesmo número de

(A) eletrões em orbitais s.

(B) eletrões em orbitais do cerne do átomo.

(C) orbitais completamente preenchidas.

(D) orbitais semipreenchidas.

b) O espectro de emissão do átomo de hidrogénio, na região do visível, apresenta uma primeira risca a \(3,0\times {10}^{-19} J\), uma segunda risca a \(4,1\times {10}^{-19} J\), e outras riscas a valores superiores de energia.

Qual é a variação de energia do átomo de hidrogénio quando o eletrão transita do nível \(n=4\) para o nível \(n=3\)?

(A) \(-7,1\times {10}^{-19} J\)

(B) \(-4,1\times {10}^{-19} J\)

(C) \(-3,0\times {10}^{-19} J\)

(D) \(-1,1\times {10}^{-19} J\)

Exame Nacional 2019, 2.ª fase — Grupo II, itens 3.1, 3.2

O ião \({\text{SCN}}^{-}\) é constituído por enxofre, carbono e nitrogénio.

a) Os átomos de carbono e de enxofre, no estado fundamental, têm __________ número de orbitais de valência totalmente preenchidas e __________ número de eletrões desemparelhados.

(A) o mesmo … o mesmo

(B) o mesmo … diferente

(C) diferente … diferente

(D) diferente … o mesmo

b) Considere que as energias necessárias para remover um eletrão das orbitais \(2p\) dos átomos de carbono e de nitrogénio, no estado fundamental, são \({E}_{C}\) e \({E}_{N}\), respetivamente.

A energia \({E}_{C}\) será __________ do que a energia \({E}_{N}\), sendo __________ a energia dos eletrões das orbitais \(2p\) no átomo de carbono.

(A) menor … maior

(B) maior … menor

(C) menor … menor

(D) maior … maior

Exame Nacional 2019, época especial — Grupo IV, itens 2, 3

a) A partir da configuração eletrónica do átomo de enxofre, S, indique quantas energias de remoção eletrónica apresentará o átomo de enxofre no estado fundamental.

Mostre como chegou ao valor solicitado.

b) No estado gasoso, a maior energia de remoção eletrónica do enxofre é \(239 {\text{MJ mol}}^{-1}\), e a menor energia de remoção eletrónica do enxofre é \(1,0 {\text{MJ mol}}^{-1}\).

A energia de ionização do enxofre é

(A) \(1,0\times {10}^{-6} {\text{J mol}}^{-1}\)

(B) \(2,39\times {10}^{8} {\text{J mol}}^{-1}\)

(C) \(1,0\times {10}^{6} {\text{J mol}}^{-1}\)

(D) \(2,39\times {10}^{-4} {\text{J mol}}^{-1}\)

Exame Nacional 2020, época especial — Grupo V, itens 1.1, 1.2, 2.3

O cálcio, Ca, é o elemento metálico mais abundante no corpo humano, encontrando-se maioritariamente nos ossos.

a) [★★] No estado fundamental, os eletrões do átomo de cálcio apresentam __________ energias diferenciadas e distribuem-se por __________ orbitais.

(A) seis … dez

(B) quatro … dez

(C) seis … seis

(D) quatro … seis

b) [★] Realizando um teste de chama com um sal de cálcio, observa-se que a chama adquire uma cor característica.

A cor observada deve-se à __________ de radiação associada a transições eletrónicas para níveis energéticos __________.

(A) emissão … superiores

(B) emissão … inferiores

(C) absorção … superiores

(D) absorção … inferiores

O hidróxido de cálcio, \({Ca(OH)}_{2}\), é utilizado no tratamento de águas e na indústria. O equilíbrio de solubilidade do \({Ca(OH)}_{2}\) em água pode ser traduzido por \({Ca(OH)}_{2}\left( s \right)⇌{\text{Ca}}^{2+}\left( \text{aq} \right)+2\,{\text{OH}}^{-}\left( \text{aq} \right)\).

c) [★] Qual das espécies químicas seguintes apresenta o mesmo número de eletrões que o ião \({\text{Ca}}^{2+}\)?

(A) \({K}^{+}\)

(B) \({\text{Mg}}^{2+}\)

(C) \({\text{Sc}}^{+}\)

(D) \(\text{Ti}\)

Exame Nacional 2021, 2.ª fase — item 1.2

Considere os elementos químicos cloro e bromo, que pertencem ao mesmo grupo da tabela periódica.

Duas das riscas do espectro de emissão atómico do cloro são originadas por fotões de energias \(14,7\times {10}^{-19} J\) e \(2,4\times {10}^{-19} J\).

Desta afirmação pode concluir-se que, no átomo de cloro,

(A) existe um nível cuja energia é \(-12,3\times {10}^{-19} J\).

(B) existe um nível cuja energia é \(-14,7\times {10}^{-19} J\).

(C) existem níveis cuja diferença de energia é \(12,3\times {10}^{-19} J\).

(D) existem níveis cuja diferença de energia é \(14,7\times {10}^{-19} J\).

Exame Nacional 2021, 2.ª fase — item 8.1

Dois átomos de nitrogénio ligam-se entre si por uma ligação covalente tripla, formando uma molécula de \({N}_{2}\).

Os eletrões de valência do átomo de nitrogénio, no estado fundamental, apresentam __________ energias diferenciadas, __________ todos os eletrões emparelhados.

(A) duas … estando

(B) duas … não estando

(C) três … estando

(D) três … não estando

Exame Nacional 2021, época especial — item 9.1

O metano é um composto constituído por átomos de hidrogénio e de carbono.

No espectro de emissão do átomo de hidrogénio, as energias dos fotões correspondentes às transições de menor energia para os níveis \(n=2\) e \(n=3\) são \(3,0\times {10}^{-19} J\) e \(1,1\times {10}^{-19} J\), respetivamente.

Assim, pode concluir-se que a diferença de energia entre os níveis

(A) \(n=3\) e \(n=2\) é \(1,9\times {10}^{-19} J\)

(B) \(n=4\) e \(n=3\) é \(1,9\times {10}^{-19} J\)

(C) \(n=4\) e \(n=2\) é \(4,1\times {10}^{-19} J\)

(D) \(n=3\) e \(n=1\) é \(4,1\times {10}^{-19} J\)

Exame Nacional 2022, época especial — item 7.2

Num laboratório, um grupo de alunos pretende titular, com rigor, uma solução aquosa de hidróxido de sódio, \(NaOH(aq)\), utilizando uma solução-padrão de ácido clorídrico, \(HCl(aq)\), de concentração \(0,280 {\text{mol dm}}^{-3}\). A reação que ocorre pode ser traduzida por \(HCl(aq)+NaOH(aq)\to NaCl(aq)+{H}_{2}O(l)\).

O sal cloreto de sódio é constituído pelos iões sódio, \({\text{Na}}^{+}\), e cloreto, \({\text{Cl}}^{-}\).

Os iões \({\text{Na}}^{+}\) e \({\text{Cl}}^{-}\), no estado fundamental,

(A) apresentam, ambos, sete eletrões de valência.

(B) têm configurações eletrónicas iguais.

(C) apresentam, ambos, cinco orbitais ocupadas.

(D) têm igual número de orbitais de valência.

Exame Nacional 2023, 2.ª fase — item 5.2.2

O modelo de Bohr do átomo de hidrogénio, proposto em 1913, baseando-se em órbitas estacionárias circulares, permite o cálculo da energia dos eletrões nos diferentes níveis de energia. A cada nível de energia do eletrão corresponde uma única órbita em torno do protão.

A Figura 6 representa as quatro primeiras riscas do espectro de emissão, na zona do visível, do átomo de hidrogénio em função do comprimento de onda, \(\lambda \), da radiação.

Qual é a risca correspondente à transição eletrónica com origem no nível \(4\)?

(A) \(H\alpha \)

(B) \(H\beta \)

(C) \(H\gamma \)

(D) \(H\delta \)

Exame Nacional 2023, época especial — itens 8.1, 8.2

Em 1814, um físico detetou, no espectro do Sol, uma série de riscas negras que viriam a ser conhecidas como riscas de Fraunhofer. Alguns anos depois, seria um químico, R. Bunsen, a identificar a causa destas riscas negras no espectro solar. No laboratório, Bunsen observou que certas substâncias, ao serem aquecidas no bico de Bunsen (testes de chama), originavam espectros de linhas brilhantes característicos e relacionou, para determinados elementos químicos, espectros de absorção com espectros de emissão.

Atualmente, a pesquisa de elementos químicos também é feita na atmosfera de exoplanetas. Na atmosfera do planeta WASP-121 b, foram inicialmente detetados dois elementos: o cálcio e um outro, aqui designado por X, letra que não corresponde ao símbolo do elemento químico. Recentemente, também foi detetada a presença de bário na atmosfera do exoplaneta.

a) Para determinar as energias de remoção dos eletrões dos átomos, utiliza-se a espectroscopia fotoeletrónica (PES). A Figura 9 mostra um excerto do espectro de dois elementos, do bloco s da Tabela Periódica, presentes na atmosfera do WASP-121 b, o Ca e o elemento X. No excerto, figuram as energias de remoção dos eletrões de valência destes dois elementos.

Os dois elementos pertencem ao mesmo __________ da Tabela Periódica, tendo o elemento X um número atómico __________ ao do cálcio.

(A) período … inferior

(B) grupo … inferior

(C) período … superior

(D) grupo … superior

b) Uma amostra de um sal desconhecido foi aquecida com uma chama. Com um espectroscópio, obteve-se o seu espectro na região do visível.

Na Figura 10, representam-se o espectro da amostra e os espectros atómicos de X e do bário.

Complete o texto seguinte, selecionando a opção adequada a cada espaço.

De acordo com a informação da Figura 10, a amostra contém catiões de a) __________, uma vez que o seu espectro b) __________ tem riscas que resultam da c) __________ dos iões desse(s) elemento(s).

Exame Nacional 2024, 1.ª fase — item 4.4

A prova de 400 metros planos exige um esforço muscular intenso, o que pode levar à formação de ácido lático, \({\text{CH}}_{3}CH(OH)COOH\), que, em excesso, causa dores musculares e cansaço.

Associe cada um dos átomos, no estado fundamental, apresentados na Coluna I, à afirmação correspondente, apresentada na Coluna II. A cada letra corresponde apenas um número.

Exame Nacional 2024, 2.ª fase — item 5.1.1

Os óxidos de nitrogénio, essencialmente provenientes da combustão nos motores dos automóveis e nas centrais térmicas, contribuem para a formação de diversas espécies químicas com impacto no ambiente.

A energia de ionização do nitrogénio, isolado e em fase gasosa, é a energia mínima necessária para que, a partir de uma mole de átomos no estado fundamental, se forme uma mole de iões

(A) \({N}^{+}\), tendo cada ião dois eletrões desemparelhados.

(B) \({N}^{-}\), tendo cada ião dois eletrões desemparelhados.

(C) \({N}^{+}\), que não têm eletrões desemparelhados.

(D) \({N}^{-}\), que não têm eletrões desemparelhados.

Exame Nacional 2026, 2.ª fase — itens 1.2.1, 1.2.2

Em 1871, Dmitri Mendeleev publicou uma versão da sua Tabela Periódica, em que organizava os 65 elementos conhecidos à data numa tabela, segundo dois princípios:

cada elemento tinha uma massa atómica superior à do elemento à sua esquerda;

cada elemento tinha propriedades químicas semelhantes às dos outros elementos da mesma coluna.

Nessa tabela, existiam lugares por preencher, mas Mendeleev não tentou encaixar aí elementos já conhecidos e percebeu que esses lugares corresponderiam a elementos ainda por descobrir.

a) A descoberta do gálio teve origem na análise espectral de uma amostra, na qual foram detetadas duas novas riscas na região do visível.

Explique como terá sido possível concluir, a partir da análise do espectro de emissão desta amostra, na região do visível, que esta continha um elemento químico que nunca tinha sido identificado.

Comece por referir o que se observa num espectro atómico de emissão, na região do visível, e identifique o fenómeno associado a essa emissão.

Apresente um texto bem estruturado e utilize linguagem científica adequada.

b) As duas novas riscas, I e II, que permitiram identificar o gálio, correspondem a radiações que apresentam, no vazio, comprimentos de onda de \(403,1 \text{nm}\) e de \(417,0 \text{nm}\), respetivamente.

A risca que corresponde à radiação de maior energia é a risca

(A) I, de frequência \(7,44\times {10}^{14} \text{Hz}\).

(B) II, de frequência \(7,44\times {10}^{14} \text{Hz}\).

(C) I, de frequência \(7,19\times {10}^{14} \text{Hz}\).

(D) II, de frequência \(7,19\times {10}^{14} \text{Hz}\).

Exame Nacional 2019, 1.ª fase — Grupo V, itens 1.1, 1.2, 2

A Figura 3 representa, à escala, um diagrama de níveis de energia do átomo de hidrogénio, no qual são apresentados apenas os três primeiros níveis de energia.

A energia do nível \(n=4\) é \(-1,36\times {10}^{-19} J\).

a) [★★★] A que distância do nível \(n=3\) deveria estar o nível \(n=4\) no diagrama representado na figura?

Mostre como chegou ao valor solicitado.

b) [★★★] As riscas do espectro de emissão do átomo de hidrogénio, na região do visível, são originadas por transições eletrónicas para o nível \(n=2\).

Conclua se, no espectro de emissão do átomo de hidrogénio, na região do visível, poderá existir uma risca a \(3,45\times {10}^{-19} J\).

Mostre como chegou à conclusão solicitada.

c) [★★] Qual é a energia mínima necessária para ionizar o átomo de hidrogénio no primeiro estado excitado?

Exame Nacional 2021, época especial — item 8

Considere o átomo de carbono e o átomo de oxigénio no estado fundamental.

Compare a energia dos eletrões de valência mais energéticos do átomo de carbono com a energia dos eletrões de valência mais energéticos do átomo de oxigénio.

Explicite o seu raciocínio.

Exame Nacional 2022, 2.ª fase — item 7.2

Na construção de aviões a jato, é utilizado titânio, \(Ti(s)\), que pode ser obtido pela reação entre o composto \({\text{TiX}}_{4}\) (em que X representa genericamente um elemento não metálico) e o magnésio fundido, \(Mg(l)\). A reação é expressa por

\[{\text{TiX}}_{4}\left( g \right)+2\,Mg(l)\to Ti(s)+2\,{\text{MgX}}_{2}\left( l \right)\]

O composto \({\text{TiX}}_{4}\) é um composto molecular de geometria tetraédrica.

A Figura 9 apresenta o espectro do átomo do elemento representado pela letra X, obtido por espectroscopia fotoeletrónica (PES), contendo informação de todos os eletrões do átomo deste elemento.

De acordo com o espectro apresentado, pode concluir-se que a primeira energia de ionização deste elemento é

(A) \(273 {\text{MJ mol}}^{-1}\) e o elemento é o flúor.

(B) \(1,25 {\text{MJ mol}}^{-1}\) e o elemento é o flúor.

(C) \(273 {\text{MJ mol}}^{-1}\) e o elemento é o cloro.

(D) \(1,25 {\text{MJ mol}}^{-1}\) e o elemento é o cloro.

Exame Nacional 2023, 1.ª fase — item 3.3

No estado fundamental, o átomo de oxigénio, comparativamente ao átomo de carbono, apresenta um número de energias de remoção eletrónica __________ e __________ número de orbitais de valência totalmente preenchidas.

(A) igual e um maior

(B) igual e um menor

(C) diferente e um maior

(D) diferente e um menor