Questão 125 do ENEM 2024 — Ciências da Natureza

Para entender o que faz as placas de saída de emergência brilharem no escuro, precisamos olhar para o comportamento dos átomos que compõem o material da placa, especificamente o sulfeto de zinco ($ZnS$). O fenômeno descrito no enunciado é conhecido como fosforescência.

Tudo começa quando a placa está exposta à luz ambiente. A luz é uma forma de energia (composta por partículas chamadas fótons). Quando essa luz atinge os átomos do material, os elétrons presentes na eletrosfera absorvem essa energia. Ao ganharem energia, esses elétrons dão um "salto" do seu nível de energia original (chamado de estado fundamental) para um nível de energia mais alto (estado excitado).

O grande diferencial dos materiais fosforescentes é que esses elétrons não retornam imediatamente para o seu estado original. Eles acabam ficando temporariamente "presos" em um estado intermediário, conhecido como estado metaestável.

Quando a luz ambiente se apaga e o local fica escuro, esses elétrons começam a "escapar" desse estado e a retornar lentamente para os seus níveis de energia originais. Como na natureza a energia se conserva, para voltar a um nível de energia mais baixo, o elétron precisa devolver a energia que havia absorvido. Ele faz isso emitindo luz visível (o brilho amarelo-esverdeado). Como esse retorno é lento e gradual, a placa continua brilhando por um bom tempo.

Esse processo de "pular" entre diferentes níveis de energia na eletrosfera do átomo recebe o nome técnico de transições eletrônicas.

Vamos analisar por que as outras alternativas não explicam o fenômeno:

• A) colisões interatômicas: Colisões entre átomos estão relacionadas à agitação térmica (calor), e não ao processo quântico de absorção e emissão de luz no escuro.
• B) coloração dos átomos: A cor que enxergamos é a consequência da luz emitida, e não o mecanismo físico que faz o átomo emitir essa luz.
• D) reações nucleares: Reações nucleares ocorrem no núcleo do átomo (envolvendo prótons e nêutrons) e liberam quantidades gigantescas de energia. O fenômeno da placa ocorre na eletrosfera e envolve energias muito menores.
• E) reflexão da luz: A reflexão é um fenômeno instantâneo: a luz bate e volta na mesma hora. Se fosse apenas reflexão, a placa só brilharia enquanto houvesse uma lâmpada acesa apontada para ela, e não no escuro.

Portanto, o brilho ocorre como consequência direta das transições eletrônicas dos átomos do material.