As placas que indicam saída de emergência brilham no escuro, pois apresentam substâncias que fosforecem na cor amarelo-esverdeada após exposição à luz ambiente, conforme a figura.
Esse fenômeno ocorre pela presença do sulfeto de zinco (ZnS), dopado com prata ou cobre, na superfície da placa.
Zinc Sulphide Phosphorescence. Disponível em:
https://physicsopenlab.org. Acesso em: 8 nov. 2023 (adaptado).
O aparecimento do brilho nessas condições ocorre como consequência de
A) colisões interatômicas.
B) coloração dos átomos.
C) transições eletrônicas.
D) reações nucleares.
E) reflexão da luz.
Resolução em texto
Matérias Necessárias para a Solução da Questão:
- Física: Fenômenos relacionados à fosforescência e transições eletrônicas.
- Química: Propriedades de compostos dopados, como o sulfeto de zinco.
Nível da Questão: Fácil.
Gabarito: Letra C.
1º Passo: Análise do Comando e Definição do Objetivo
Comando da Questão:
Explicar o motivo pelo qual as placas de saída de emergência brilham no escuro.
Palavras-chave:
- “Brilho no escuro”
- “Fosforescência”
- “Transições eletrônicas”
Objetivo:
Relacionar o fenômeno do brilho no escuro ao processo físico-químico responsável pela fosforescência do sulfeto de zinco.
Dica Geral:
⚠️ Atenção! Fosforescência é um processo diferente de reflexão ou reações químicas. Concentre-se no comportamento eletrônico dos materiais ao absorver e reemitir luz.
2º Passo: Tradução e Interpretação do Texto
O texto explica que o brilho das placas ocorre devido à fosforescência, um fenômeno em que a luz emitida resulta de um processo de armazenamento e liberação de energia luminosa pelo material. No caso, o sulfeto de zinco dopado com prata ou cobre absorve a luz ambiente e reemite energia na forma de luz amarelo-esverdeada.
Conclusão Parcial:
O brilho da placa é causado por transições eletrônicas, nas quais os elétrons absorvem energia, são excitados a níveis mais altos, e depois liberam essa energia ao retornarem ao estado fundamental.
3º Passo: Explicação de Conceitos Necessários
- Fosforescência:
- Fenômeno físico-químico no qual um material absorve luz e reemite energia de forma retardada, resultando em brilho no escuro.
- Difere da fluorescência porque o material continua emitindo luz mesmo após cessar a iluminação externa.
- Transições Eletrônicas:
- Elétrons em um átomo ou molécula absorvem energia e passam para níveis de energia mais altos (excitação).
- Ao retornarem para níveis de energia mais baixos (estado fundamental), liberam energia em forma de luz visível.
- Papel do ZnS dopado:
- O sulfeto de zinco é tratado com dopantes (prata ou cobre) que criam centros de emissão. Esses centros ajudam a armazenar e liberar energia, promovendo a fosforescência.
4º Passo: Análise das Alternativas
A) Colisões interatômicas.
- Incorreta. Colisões interatômicas não explicam o brilho no escuro; esse fenômeno está relacionado ao comportamento dos elétrons.
B) Coloração dos átomos.
- Incorreta. A coloração dos átomos não é o processo responsável pela emissão de luz no escuro.
C) Transições eletrônicas.
- Correta. O fenômeno de fosforescência decorre da absorção e reemissão de energia luminosa por transições eletrônicas nos átomos do material dopado.
D) Reações nucleares.
- Incorreta. Reações nucleares envolvem o núcleo do átomo e não estão relacionadas à fosforescência.
E) Reflexão da luz.
- Incorreta. Reflexão apenas redireciona a luz incidente, mas não explica o brilho contínuo no escuro.
Dica Geral:
⚠️ A fosforescência é sempre ligada a processos que envolvem a absorção e emissão de luz por elétrons, e não a fenômenos nucleares ou de coloração.
5º Passo: Conclusão e Justificativa Final
Conclusão:
A alternativa correta é C) Transições eletrônicas, pois o brilho observado na placa ocorre devido ao comportamento dos elétrons ao absorver e liberar energia luminosa.
Resumo Final:
O sulfeto de zinco dopado com prata ou cobre possibilita a fosforescência, um fenômeno de reemissão de luz que ocorre devido às transições eletrônicas. Ao serem excitados pela luz ambiente, os elétrons liberam energia em forma de luz visível, explicando o brilho da placa no escuro.
