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Por que os fogos de artifícios são coloridos?

 

29/08/2008

Autor e Coautor(es)
WESLEY PEREIRA DA SILVA
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BRASILIA - DF Universidade de Brasília

Wildson Luiz Pereira dos Santos

Estrutura Curricular
Modalidade / Nível de Ensino Componente Curricular Tema
Ensino Médio Química Modelos de constituição: substâncias, transformações químicas
Dados da Aula
O que o aluno poderá aprender com esta aula
• Relacionar as transições eletrônicas com a cor característica de cada elemento químico;
• Diferenciar os fenômenos da incandescência e da luminescência.
Duração das atividades
Uma aula 50 minutos.
Conhecimentos prévios trabalhados pelo professor com o aluno
• Reconhecer as partículas constituintes do átomo: prótons, nêutrons e elétrons;
• Saber determinar a distribuição eletrônica de um átomo.
Estratégias e recursos da aula

Conteúdos específicos:

• Incandescência (não trabalha no ensino médio) e luminescência;
• Modelo Rutherford Bohr.

Recurso educacional:

Simulação que demonstra como são formadas as cores dos fogos de artifícios: www.labvirtq.fe.usp.br/simulacoes/quimica/sim_qui_fogos.htm Clique aqui.

http://portaldoprofessor.mec.gov.br/storage/discovirtual/aulas/396/imagens/fogosdeart.jpg

 

Introduzindo a aula: (5 min.)
Inicie a aula perguntando se os alunos sabem como é feita a coloração dos fogos de artifício?

Desenvolvendo a aula: (30 min.)
No laboratório:
Em função da disponibilidade dos computadores, divida a turma em grupos de três ou quatro alunos.
Após ouvir os alunos, diga-lhes que eles executarão uma simulação e nessa simulação eles encontrarão a resposta. Peça aos alunos para iniciarem a simulação presente no LabVirt e prestem muita atenção nas informações apresentadas.
Após a simulação, explique que o fenômeno que produz as cores dos fogos de artifícios pode ser explicado pelo modelo atômico de Rutherford-Bohr. Explique aos alunos que a criação deste modelo teve início com Rutherford. Em seu clássico experimento, Rutherford demonstrou que as partículas alfa, constituídas por cargas positivas, ultrapassavam a fina lâmina metálica ou eram desviadas Como se algo no interior do metal causasse isso. Seus cálculos permitiram a determinação do tamanho do núcleo atômico e foram todos compatíveis com os dados experimentais obtidos. A hipótese do átomo nuclear estava claramente justificada. Rutherford propôs ainda que os elétrons estariam girando em órbitas semelhantes às dos planetas que giram ao redor de suas estrelas. Para explicar alguns problemas que o modelo de Rutherford não era suficiente, Niels Bohr propôs que se os elétrons estão girando em órbita, deveria haver duas forças atuando sobre eles: uma força de atração pelo núcleo e outra força de energia translacional.
Bohr considerou que essas duas forças deveriam ser numericamente iguais. Ele postulou que, no átomo, os elétrons estão confinados em certos níveis estáveis de energia, nos quais não há emissão de energia.
Após a explicação, pergunte aos alunos o que gera as cores dos fogos de artifícios. Após as respostas dos alunos, explique que a coloração dos fogos de artifícios é originada por diferentes elementos químicos. Pergunte aos alunos quais são os fenômenos que produzem as cores dos fogos de artifícios. Depois de ouvir as respostas, explique que as cores são produzidas a partir de dois fenômenos, a incandescência e a luminescência.
Explique que a animação só apresenta o fenômeno da luminescência, mas a incandescência é o fenômeno onde a luz é produzida pelo aquecimento de substâncias. Quando se aquece um metal, por exemplo, ele passa a emitir radiação infravermelha, que vai se modificando até se tornar radiação visível na cor branca.
Após essa explicação, pergunte aos alunos em que consiste o fenômeno da luminescência? Depois de ouvir suas respostas, explique que a luminescência é a luz produzida a partir da emissão de energia, na forma de luz, por um elétron excitado, que volta para o nível de energia menos energético de um átomo, ou seja, quando um átomo é aquecido o elétron recebe energia sendo promovido a níveis de energia mais elevados. O elétron promovido tende a voltar para o nível menos energético, com isso liberando energia em forma de luz.
Diante disso, pergunte aos alunos se os elementos químicos sódio (Na) e cálcio (Ca) emitem a mesma cor. Após ouvir as respostas, explique que cada elemento químico possui uma cor característica. Isso porque cada elemento químico possui elétrons de valência em diferentes subníveis eletrônicos, com isso a energia em forma de luz emitida por esses elementos será diferente.
Obs.: nesse momento, caso o professor tenha a sua disposição um laboratório de química, poderá executar o experimento que se encontra na parte de sugestões de alternativas para o desenvolvimento da aula. Caso contrário, poderá queimar um pouco de uma solução concentrada de cloreto de sódio, para que os alunos vejam a cor resultante (amarela).
Pergunte aos alunos, quais foram os elementos apresentados e quais as sua respectivas cores características? Diga aos alunos que se eles precisarem poderão executar novamente a simulação. Construa com os alunos uma tabela contendo o elemento e a sua cor característica, como o exemplo a seguir:

Elemento Cor
Sais de sódio Amarelo
- -

  
Após a construção da tabela com os alunos, peça a eles que respondam às questões propostas na sistematização da aula.

Sistematizando a aula: (15 min.)
Peça para os alunos responderem as questões a seguir:

  1. Explique o fenômeno da incandescência.
  2. Explique o que acontece com os elétrons no fenômeno da luminescência.
  3. É possível que dois elementos emitam a mesma cor? Justifique.
  4. Como o modelo atômico de Rutherford-Bohr pode explicar as transições eletrônicas?



Sugestão de alternativa para o desenvolvimento da aula:

Se o professor possuir os materiais e os reagentes citados a seguir, poderá executar o experimento:

Materiais:
• Bico de Bunsen ou lamparina.

Reagentes:
• Soluções de cloreto de sódio, potássio, magnésio e ferro.

Procedimentos:
Aquecer na chama de um bico de Bunsen uma resistência de chuveiro, até que este não altere mais a cor da chama. Molhar o arame frio com de solução concentrada de cloreto de sódio e introduzir na chama. Repita o procedimento com as demais soluções.


 

Avaliação
A avaliação poderá ser feita através da correção das questões propostas na parte de sistematização da aula.
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