Questão 105 do ENEM 2019 — Ciências da Natureza

Para resolver essa questão, precisamos entender o que acontece no nível atômico durante o famoso teste de chama, um experimento clássico nos laboratórios de química.

O fenômeno descrito no enunciado é perfeitamente explicado pelo Modelo Atômico de Bohr. Segundo esse modelo, os elétrons giram ao redor do núcleo em órbitas circulares com energias bem definidas, chamadas de níveis ou camadas de energia.

Quando colocamos um sal metálico na chama do bico de Bunsen, ocorrem duas etapas fundamentais:

1. Absorção de energia (Excitação): O calor da chama fornece energia aos átomos do metal. Os elétrons absorvem essa energia e dão um "salto quântico" de um nível mais interno (estado fundamental, de menor energia) para um nível mais externo (estado excitado, de maior energia). Nesse momento, o átomo fica instável.
2. Liberação de energia (Relaxamento): Como o estado excitado é instável, o elétron tende a retornar rapidamente para o seu nível de origem (ou para um nível mais interno). Para fazer esse caminho de volta, ele precisa se livrar da energia extra que havia absorvido. Essa energia é liberada na forma de radiação eletromagnética (um fóton), que, dependendo da quantidade de energia, percebemos como luz visível de uma cor específica.

Cada elemento químico possui uma diferença de energia única entre seus níveis, o que faz com que cada metal emita uma cor característica (como o amarelo intenso do sódio ou o verde do cobre).

Agora, vamos analisar as alternativas para encontrar a que descreve corretamente a origem da luz:

• A) mudança da fase sólida para a fase líquida do elemento metálico. Incorreta. Isso descreve a fusão, um fenômeno físico que consome calor, mas não é responsável pela emissão de luz colorida característica dos átomos.

• B) combustão dos cátions metálicos provocada pelas moléculas de oxigênio da atmosfera. Incorreta. O metal não está sofrendo combustão (queimando) no teste de chama; ele está apenas sendo aquecido para que seus elétrons sejam excitados.

• C) diminuição da energia cinética dos elétrons em uma mesma órbita na eletrosfera atômica. Incorreta. No modelo de Bohr, a energia do elétron em uma mesma órbita é constante. Para perder energia, ele obrigatoriamente precisa mudar de órbita.

• D) transição eletrônica de um nível mais externo para outro mais interno na eletrosfera atômica. Correta. É exatamente o retorno do elétron de um nível mais energético (externo) para um menos energético (interno) que libera a energia na forma de luz.

• E) promoção dos elétrons que se encontram no estado fundamental de energia para níveis mais energéticos. Incorreta. Essa alternativa descreve a etapa de absorção de energia (a subida do elétron), e não a etapa de emissão de luz (a descida do elétron).

Portanto, a cor observada provém do retorno do elétron para camadas mais internas.