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PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 15 (Química) do ITA 2008

Química · Química: Tabela periódica

Texto-base das questões 01 a 20 · Química

Constante de Avogadro = 6{,}02 \times 10^{23}\text{ mol}^{-1}
Constante de Faraday (F) = 9{,}65 \times 10^4\text{ C mol}^{-1} = 9{,}65 \times 10^4\text{ A s mol}^{-1} = 9{,}65 \times 10^4\text{ J V}^{-1}\text{ mol}^{-1}
Volume molar de gás ideal = 22{,}4\text{ L (CNTP)}
Carga elementar = 1{,}602 \times 10^{-19}\text{ C}
Constante dos gases (R) = 8{,}21 \times 10^{-2}\text{ atm L K}^{-1}\text{ mol}^{-1} = 8{,}31\text{ J K}^{-1}\text{ mol}^{-1} = 62{,}4\text{ mmHg L K}^{-1}\text{ mol}^{-1} = 1{,}98\text{ cal K}^{-1}\text{ mol}^{-1}
Constante gravitacional (g) = 9{,}81\text{ m s}^{-2}

DEFINIÇÕES

Pressão = 1\text{ atm} = 760\text{ mmHg} = 101325\text{ Nm}^{\mathbf{-2}} = 760\text{ Torr}
1\text{ N} = 1\text{ kg m s}^{-2}
Condições normais de temperatura e pressão (CNTP): 0\ ^\circ\text{C} e 760\text{ mmHg}
Condições ambientes: 25\ ^\circ\text{C} e 1\text{ atm}.
Condições-padrão: 25\ ^\circ\text{C}, 1\text{ atm}, concentração das soluções: 1\text{ mol L}^{-1} (rigorosamente: atividade unitária das espécies), sólido com estrutura cristalina mais estável nas condições de pressão e temperatura em questão.
(s) ou (c) = sólido cristalino; (l) ou (\ell) = líquido; (g) = gás; (aq) = aquoso; (graf) = grafite; (CM) = circuito metálico; (conc) = concentrado; (ua) = unidades arbitrárias; [A] = concentração da espécie química A em \text{mol L}^{-1}.

MASSAS MOLARES

Elemento Químico Número Atômico Massa Molar
(\text{g mol}^{-1})		 Elemento Químico Número Atômico Massa Molar
(\text{g mol}^{-1})
H 1 1,01 Cl 17 35,45
Be 4 9,01 K 19 39,10
B 5 10,81 Ca 20 40,08
C 6 12,01 Fe 26 55,85
N 7 14,01 Cu 29 63,55
O 8 16,00 Zn 30 65,39
F 9 19,00 As 33 74,92
Na 11 22,99 Br 35 79,91
Mg 12 24,31 Ag 47 107,87
Al 13 26,98 Cd 48 112,41
P 15 30,97 Sn 50 118,71
S 16 32,06 I 53 126,90
Pt 78 195,08

Qual das opções abaixo apresenta o elemento químico que é utilizado como dopante para a confecção do semicondutor tipo-p?

  1. A
    Boro
  2. B
    Fósforo
  3. C
    Enxofre
  4. D
    Arsênio
  5. E
    Nitrogênio
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Resolução comentada

Os semicondutores mais comuns são feitos de silício (ou germânio), elementos do grupo 14, com 4 elétrons de valência. Cada átomo faz 4 ligações covalentes com os vizinhos.

Para aumentar a condutividade, faz-se a dopagem, ou seja, a adição de pequenas quantidades de outro elemento:

  1. Tipo-n (n de negativo): o dopante tem 5 elétrons de valência (grupo 15). Quatro elétrons fazem ligações e o quinto fica livre, sobrando elétrons para conduzir corrente. Exemplos: P, As, N.
  2. Tipo-p (p de positivo): o dopante tem 3 elétrons de valência (grupo 13). Falta um elétron para completar a quarta ligação, o que cria uma lacuna (buraco) que se comporta como carga positiva móvel. Exemplos: B, Al, Ga.

Agora, analisando as opções pelo número atômico da tabela:

  • Boro (Z = 5): 1s^2\,2s^2\,2p^1, com 3 elétrons de valência, dopante tipo-p.
  • Fósforo (Z = 15), Arsênio (Z = 33) e Nitrogênio (Z = 7): 5 elétrons de valência, tipo-n.
  • Enxofre (Z = 16): 6 elétrons de valência, não é dopante usual do tipo-p.

O único elemento da lista com 3 elétrons de valência é o boro.

Alternativa A.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • BO fósforo tem 5 elétrons de valência e gera elétrons livres, semicondutor tipo-n.
  • CO enxofre tem 6 elétrons de valência e não forma lacunas no silício.
  • DO arsênio tem 5 elétrons de valência, dopante tipo-n.
  • EO nitrogênio tem 5 elétrons de valência, doador de elétrons, tipo-n.

Assunto: Tabela periódica.

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Fonte: ITA 2008 · Química. Prova oficial ↗