Questão 9
IME 2019
(IME - 2019/2020 - 1ª FASE)
A figura abaixo esquematiza o funcionamento de um aparelho de ionização que pode ser útil para medir baixas pressões compreendidas entre 10-4 e 10-10 mmHg. Nesse dispositivo, elétrons partem de um filamento aquecido, atravessam uma rede cuja tensão fixa a energia do elétron, e atingem uma região do tubo sonda ligada ao sistema de alto vácuo cuja pressão se deseja medir. Esses elétrons ionizam espécies neutras presentes no tubo e formam íons positivos que são atraídos por uma placa coletora negativa. Além disso, produzem uma corrente que pode ser medida e correlacionada com a pressão do sistema de vácuo. Portanto, quanto mais baixa a pressão, menor o número de moléculas neutras e, consequentemente, menor o número de íons positivos formados no tubo.
O gráfico abaixo relaciona as primeiras energias de ionização aos números atômicos dos respectivos elementos.
Um aparelho de ionização cuja energia eletrônica é 15 eV foi calibrado medindo-se a pressão de um sistema que continha vapor de sódio. Como a leitura do instrumento seria afetada se o vapor de sódio fosse substituído por neônio à mesma pressão?
A leitura seria maior.
A leitura manter-se-ia inalterada.
A leitura seria até 50% menor.
A leitura seria de até 50% do valor medido com sódio.
A leitura seria zero.
Gabarito:
A leitura seria zero.
Resolução:
Na aparelhagem da figura, os elétrons saem do filamento rumo à placa coletora positiva. Ao se chocarem com as moléculas neutras de gás rarefeito, pode ou não haver ionização, e para que isso aconteça, o elétron tem que ter energia igual ou maior à ionização.
Como a aparelhagem fixa a energia dos elétrons em 15 eV, ao trocar o gás de sódio para neônio, o gráfico nos mostra que sua energia de ionização é maior que 15 eV. Portanto, nenhum átomo de neônio será ionizado, não haverá cátions gasoso, não haverá corrente medida e leitura do instrumento será zero.