Fuvest 2017 - Questão 68 (Prova V - 1ª Fase)

(Fuvest 2017) Na estratosfera, há um ciclo constante de criação e destruição do ozônio. A equação que representa a destruição do ozônio pela ação da luz ultravioleta solar (UV) é $$\mathrm{O}_3 \overset{\textrm{UV}} \rightarrow \mathrm{O}_2 + \mathrm{O}$$

O gráfico representa a energia potencial de ligação entre um dos átomos de oxigênio que constitui a molécula de O3 e os outros dois, como função da distância de separação r.

A frequência dos fótons da luz ultravioleta que corresponde à energia de quebra de uma ligação da molécula de ozônio para formar uma molécula de O2 e um átomo de oxigênio é, aproximadamente,

Note e adote:
E = hf
E é a energia do fóton.
f é a frequência da luz.
Constante de Planck, h = 6 × 10-34 J·s


Através do gráfico podemos deduzir que o estado de equilíbrio situa-se no poço do potencial (mínimo da curva). Qualquer pequena variação na distância r não será o suficiente para vencer este potencial, a partícula retornará ao estado de equilíbrio.

Imagem: De Um Físico.

Em outras palavras - grosseiramente falando - é como se o átomo estivesse literalmente em um poço: se transferíssemos a ele uma certa quantidade de energia, ele atingiria uma certa altura máxima e retornaria ao fundo.

Imagem: De Um Físico.

Quebrar uma ligação significa possuir energia suficiente para vencer esse potencial, ou seja, sair do poço. Essa é a chamada energia de dissociação, Ed. Note, através das imagens acima, que esse potencial só será vencido se os átomos se afastarem; do contrário, a energia para aproximá-los tenderá ao infinito.

Assim, o átomo deve partir do fundo do poço, U = -6·10-19 J, e atingir a posição de não retorno, U = 0. Com isso, a energia de dissociação será: $$E_{d} = \Delta U = 0-(-6 \cdot 10^{-19})$$ $$E_{d} = 6 \cdot 10^{-19} \textrm{ J}$$

Utilizando a fórmula e as constantes fornecidas pelo enunciado, a frequência do fóton pode ser obtida: $$ E_{d} = h f $$ $$ 6 \cdot 10^{-19} = 6 \cdot 10 ^{-34} f \\ \Rightarrow f = 1 \cdot 10^{15} \textrm{ Hz} $$

Resposta: a

Postar um comentário