Exame de Física e Química A 2026 · 2.ª fase — item 1.2.1, resolvido

O ponto de partida. A energia de um eletrão num átomo está quantizada: só pode tomar certos valores, os níveis de energia, e esses valores dependem do núcleo e dos restantes eletrões — ou seja, de elemento para elemento. Quando um átomo excitado (por exemplo, numa chama ou numa descarga elétrica) regressa a níveis de menor energia, emite radiação cuja energia é exatamente a diferença entre os dois níveis:

Como os níveis são discretos, as diferenças também o são, e o átomo só emite radiações de algumas energias bem definidas. Cada uma aparece no espectro como uma risca. E como os níveis são próprios de cada elemento, o conjunto de riscas é uma espécie de impressão digital do elemento. É isto que explica a descoberta do gálio, e o item pede-te que o digas por esta ordem: o que se vê, porque se vê, o que se conclui.

1.º — o que se observa num espectro atómico de emissão

Um espectro de emissão de um átomo, na região do visível, não é contínuo como o arco-íris da luz branca. É um espectro descontínuo, de riscas: algumas riscas coloridas, brilhantes, sobre um fundo negro. Cada risca corresponde a uma radiação de uma só frequência (e de um só comprimento de onda); o fundo negro corresponde a todas as radiações que o átomo não emite.

É o primeiro elemento dos critérios. Repara que tens de dizer as duas coisas — riscas coloridas e fundo negro: é o fundo negro que distingue o espectro de emissão do de absorção, em que se veem riscas negras sobre um fundo colorido.

2.º — o fenómeno associado à emissão

As riscas resultam de transições eletrónicas de níveis de maior energia para níveis de menor energia (desexcitação do átomo). Em cada transição, o eletrão perde uma quantidade de energia bem definida, que sai do átomo como radiação dessa mesma energia. A energia da radiação é proporcional à sua frequência; por isso, a cada transição possível corresponde uma frequência, e uma risca numa posição fixa do espectro.

O enunciado diz «identifique o fenómeno associado a essa emissão»: a resposta tem de nomear as transições eletrónicas e o seu sentido (de maior para menor energia). Uma transição de um nível de menor para um de maior energia exigiria absorção de energia, e daria um espectro de absorção.

3.º — o que se conclui: as riscas são características de cada elemento

Cada elemento químico tem o seu conjunto de níveis de energia e, portanto, o seu conjunto de riscas, diferente do de qualquer outro elemento. Se uma amostra emite uma risca que não existe no espectro de nenhum elemento conhecido, essa risca tem de vir de átomos de um elemento que ainda não tinha sido identificado.

Foi esse o raciocínio dos químicos do século XIX: comparavam o espectro da amostra com os espectros, já catalogados, de todos os elementos conhecidos. Todas as riscas tinham dono, exceto duas, na região do violeta. Essas duas riscas novas só podiam pertencer a um elemento novo — o gálio.

É o terceiro elemento, e tem de trazer a razão: «pois as riscas são características de cada elemento químico». Sem ela, dizes o que se concluiu mas não explicas como se pôde concluir, que é o que o item pede.

a história confirma o raciocínio

Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran observou, em 1875, numa amostra de blenda de zinco, duas riscas violeta que não pertenciam a nenhum elemento catalogado. Pouco tempo depois isolou o metal, e as propriedades que mediu batiam com as que Mendeleev tinha previsto para o eka-alumínio. A mesma técnica tinha já revelado o césio e o rubídio, e revelou o hélio no espectro do Sol antes de ele ser encontrado na Terra. A espectroscopia identifica elementos porque o espectro de riscas é único para cada um.

como o item é corrigido

O item é classificado por níveis de desempenho, e conta duas coisas: quantos dos três elementos apresentas, e se o texto articula os elementos com linguagem científica adequada.

• Os três elementos, bem articulados e com linguagem científica adequada: $10$ pontos. Com falhas de articulação ou de linguagem: $8$.
• Dois elementos: $6$ ou $4$, conforme a articulação e a linguagem.
• Um elemento, com linguagem científica adequada: $2$. Um só elemento mal escrito vale $0$ — não há nível para isso.

Na prática, cada elemento vale cerca de um terço da cotação, e a qualidade do texto vale $2$ pontos em cada par de níveis. Liga os três elementos com conectores que mostrem a lógica («Estas riscas resultam de…», «Como…, o conjunto das riscas é característico…», «Assim,…»).

onde se perdem pontos

• Descrever um espectro contínuo. «Observam-se as cores do arco-íris» é a descrição do espectro da luz branca, não de um espectro atómico. O primeiro elemento fica errado, e a contradição pode anular o segundo.
• Esquecer o fundo negro. «Observam-se riscas coloridas» sem mais nada não distingue o espectro de emissão do de absorção.
• Trocar o sentido da transição. Na emissão, o eletrão passa de um nível de maior energia para um de menor energia. Escrever «o eletrão absorve energia e sobe de nível» descreve a absorção — elemento contraditório, que os critérios gerais mandam não considerar.
• Dizer que as riscas são «características da amostra». O que é característico é o elemento químico. É essa ligação — riscas ↔ elemento — que permite identificar um elemento novo.
• Concluir sem justificar. «Como havia riscas novas, havia um elemento novo» não diz porquê. A justificação é a unicidade do espectro de cada elemento.
• Escrever abreviaturas ou tópicos soltos. «e⁻ desce de nível» ou uma lista de frases sem ligação são falhas de linguagem e de articulação, e descem-te um nível (de $10$ para $8$, por exemplo).

para reconhecer o próximo item deste tipo

Sempre que um item falar em espectros atómicos para identificar elementos, a resposta tem três peças, por esta ordem: (1) o que se vê — riscas coloridas sobre fundo negro (emissão) ou riscas negras sobre fundo colorido (absorção); (2) porque se vê — transições eletrónicas entre níveis de energia quantizados (descendentes na emissão, ascendentes na absorção); (3) o que se conclui — o conjunto de riscas é característico de cada elemento, e por isso funciona como impressão digital. O teste de chama da AL 1.2 assenta exatamente nas mesmas três ideias.