P1 2011 qes

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P1 de estado sólido (2011-2) 
 
1) (Questão 1 de 2011 e de 2012) O arseneto de gálio (GaAs) é um material semicondutor intrínseco. Se desejarmos 
modificar suas propriedades, transformando-o em um semicondutor extrínseco do tipo p (menos elétrons), devemos 
utilizar um átomo dopante na estrutura em substituição a um dos elementos constituintes. Dentre os elementos 
selênio, fósforo e silício, qual deles devemos escolher para gerar o semicondutor do tipo p? Qual elemento da 
estrutura inicial ele deverá substituir? Desenhe o diagrama de bandas esperado para o semicondutor extrínseco 
formado identificando todas as bandas representadas. Dados: Ga: 4s2 4p3 P: 3s2 3p3 As: 4s2 4p3 Si: 3s2 
3p2 Se: 4s2 4p4 
 
GaAs Ga (4s24p1) nenhuma possibilidade de substituição 
 
 As (4s24p3) 
 
Analisando as possíveis trocas: 
Se 4s24p4 (tipo n) pois tem um elétron a mais 
P 3s2 3p3 (não muda) 
Si 3s2 3p2 (forma o tipo p) tem um elétron a menos 
 
 
 
 Banda de condução vazia 
 
 Banda do dopante (aceitadora) (vazia) 
 Banda de valência preenchida 
 
 
2) (Questão 2 de 2011) Diga o tipo de retículo, dê o F.E. (fator de ocupação) e diga se é compactado ou não. 
(Questão 2 de 2012) Sabendo que o raio atômico do crômio é de 124,9 pm, calcule a densidade para o caso de uma 
célula unitária com retículo cúbico primitivo, cúbico de corpo centrado e cúbico de face centrada. Sabendo que a 
densidade do crômio é de 7,190 g/cm³ em qual desses retículos ele se cristaliza? Para esse retículo determinado, 
calcule o fator de ocupação do cromo na estrutura e determine se a estrutura é de empacotamento compacto ou não. 
(Dados: Cr: 52,0 g/mol) 
 
Correção 2011: 
Cr  cúbico 
d=7,190g/cm3 
r= 124,9pm 
D= (nºde átomos x MM x NA-1)/ Vret. 
Cr cúbico de corpo centrado ou seja, a=288pm, n=2 átomos 
F.E= V ocupado por átomos/Vret. = 0,68 = 68% 
Empacotamento não compacto 
V ocupado por átomos para uma estrutura cubica de corpo centrado é = 2x(4/3 π r3) 
 
Correção 2012: 
d = ? 
 
 
 
CP CCC CFC 
nº de átomos 4 2 4 
arestas 2r 
 
 
 
 
( ) 
 
( ) 
 
Densidade 5,54 g/cm³ 7,20 g/cm³ 7,8 g/cm³ 
 
 
 Fator de empacotamento: FE = 0,68% (não compacto) 
 
 
3) (Questão 3 de 2011) 
ZnS 
S +2 vértices e nas faces 
Zn +2 interstício tetraédrico (1/2) ocupa metade 
Formava um retículo cúbico de face centrada estequiometria 4 atomos de Zn+2 nos interstícios. 
(1/8)x8 S-2 nos vértices + 6x(1/2) S-2 nas faces 
Ou seja 4 Zn+2: 4 S-2 = estequiometria 1,1 
 
4) (Questão 4 de 2011/ 3 de 2012) Explique o processo de formação de bandas nos metais Li (2s1) e Be (2s2) e desenhe os 
diagramas representativos. Com base nos gráficos de densidade de estados mostrados abaixo identifique qual 
pertence ao Li e qual pertence ao Be. Explique detalhadamente o preenchimento e a diferença na separação entre os 
estados e ao observado nos diagramas. 
 
 
 
Li (2s1) 
Be (2s2) 
 
Be átomo menor sobreposição menos efetiva distância menor. 
Li sobreposição mais eficiente maior distância. 
 
Correção 2012: 
(Tudo igual, mais isto) 
Sobreposição de OM σ e σ* -> geram bandas s. 
Sobreposição de OM ∏ e ∏* -> geram bandas p. 
A medida que a carga nuclear efetiva aumenta , o átomo diminui de tamanho e com isso os orbitais ficam mais próximos. 
 
5) (Questão 4 de 2012) As zeólitas têm composição descrita pela fórmula geral Mn+x/n [(AlO2)x(SiO2)x]. H2O. Com base nessa 
fórmula explique a origem das propriedades estruturais e químicas desses sólidos. 
Mn+ -> metal (realiza troca iônica) alcalino/alcalino terroso que serve como contra íon da estrutura inorgânica negativa. 
(Serve para neutralizar a carga negativa 
[(AlO2)x(SiO2)x] -> quanto mais alumínio maior a carga negativa e maior a presença de sítios ácidos de Lewis, maior a 
hidrofilicidade. 
H2O -> Água de hidratação dos cátions.