Para se ionizar a grande maioria das moléculas/átomos, são necessárias energias da ordem de dezenas de elétron-volts. Supondo que na interação de um fóton com moléculas/átomos toda a energia do primeiro seja absorvida, determine quais regiões do espectro eletromagnético são de radiações ionizantes, isto é, cujos fótons têm energia suficiente para ionizar as moléculas/átomos.

Passo 1

Beleza, vamos começar resumindo o que a pergunta está pedindo. A questão fala sobre a ionização de moléculas e átomos, que precisa de energias na ordem de dezenas de elétron-volts (eV). A gente precisa descobrir quais partes do espectro eletromagnético têm radiações com fótons que possuem essa quantidade de energia suficiente para causar a ionização.

Passo 2

Primeiro, vamos entender a relação entre a energia de um fóton e o seu comprimento de onda. A energia de um fóton é dada pela fórmula:
Onde:
  • é a constante de Planck ( )
  • é a velocidade da luz ( )
  • é o comprimento de onda
Queremos encontrar o comprimento de onda correspondente a uma energia de, digamos, 10 eV, que é a ordem de grandeza necessária para ionização.

Passo 3

Primeiro, precisamos converter a energia de elétron-volts para joules, porque as unidades da constante de Planck e da velocidade da luz estão em joules e metros por segundo. Sabemos que:
Então, 10 eV é:

Passo 4

Agora, vamos usar a fórmula da energia do fóton para encontrar o comprimento de onda correspondente:
Substituindo os valores:
Calculando isso:
Convertendo para nanômetros (1 m = nm):

Passo 5

O comprimento de onda de 124 nm nos dá uma ideia do limite inferior das ondas que possuem energia suficiente para ionizar moléculas e átomos. Agora, vamos relacionar esse comprimento de onda com as regiões do espectro eletromagnético.

Passo 6

No espectro eletromagnético, os principais intervalos de comprimento de onda são:
  • Ultravioleta (UV): aproximadamente de 10 nm a 400 nm
  • Visível: aproximadamente de 400 nm a 700 nm
  • Infravermelho (IV): acima de 700 nm
Além disso, temos raios X e raios gama, que têm comprimentos de onda menores que o ultravioleta.

Passo 7

Como nosso cálculo mostrou que photons com energia de 10 eV correspondem a um comprimento de onda de 124 nm, que está dentro da região ultravioleta, isso significa que as radiações ionizantes são aquelas com comprimentos de onda menores que 124 nm, ou seja, na região do ultravioleta extremo e nas regiões de raios X e raios gama.

Resposta

As regiões do espectro eletromagnético que são de radiações ionizantes são o ultravioleta extremo, os raios X e os raios gama, ou seja, todas as radiações com comprimentos de onda menores que aproximadamente 124 nanômetros.

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