Materiais da eletrônica: condutores, semicondutores e e-lixo

Química, 1ª série: Materiais da eletrônica: condutores, semicondutores e e-lixo

1. Os fios elétricos residenciais são formados por um núcleo de cobre recoberto por uma capa plástica. A capa impede a passagem de corrente elétrica porque, no plástico,

   1. ahá íons livres que se movimentam no sentido contrário ao da corrente e a anulam
   2. bos elétrons livres se movem tão rápido que escapam para o ar antes de conduzir a corrente
   3. cexistem ligações metálicas mais fortes que as do cobre, que retêm a corrente elétrica
   4. dos átomos não têm elétrons, apenas prótons e nêutrons concentrados no núcleo
   5. eas ligações entre os átomos são covalentes, e os elétrons ficam localizados, sem liberdade para se deslocar

2. O silício (Z = 14) é o principal material dos chips de computadores e das células solares. Sobre a posição desse elemento na tabela periódica, é correto afirmar que ele está no

   1. agrupo 14 e no 3º período, com 4 elétrons na camada de valência
   2. bgrupo 14 e no 4º período, com 14 elétrons na camada de valência
   3. cgrupo 2 e no 3º período, com 2 elétrons na camada de valência
   4. dgrupo 16 e no 2º período, com 6 elétrons na camada de valência
   5. egrupo 4 e no 3º período, com 2 elétrons na camada de valência

3. No silício sólido, cada átomo compartilha seus 4 elétrons de valência com 4 átomos vizinhos. Para fabricar componentes eletrônicos, acrescenta-se ao silício uma quantidade mínima de outro elemento, processo chamado dopagem. A figura representa, de forma plana e simplificada, um cristal de silício dopado. Cada traço entre dois átomos é uma ligação com um par de elétrons. O átomo X, no centro, faz quatro ligações e fica com um elétron a mais, que não participa de nenhuma ligação e pode se mover pelo cristal.

   

   Considerando os números atômicos B = 5, Al = 13, P = 15, S = 16 e Ca = 20, o átomo X pode ser de

   1. aenxofre
   2. bcálcio
   3. cboro
   4. dfósforo
   5. ealumínio

4. Os contatos de pentes de memória e de cartões SIM costumam ter uma fina camada de ouro, embora o cobre conduza eletricidade melhor e seja muito mais barato. A principal razão para usar o ouro nesses contatos é que ele

   1. aforma ligações iônicas, que deixam o contato mais resistente ao aquecimento
   2. bpraticamente não se oxida, mantendo a superfície de contato limpa e condutora por muito tempo
   3. cé o metal de maior condutividade elétrica, superior à da prata e à do cobre
   4. dé um não metal e por isso isola os contatos de descargas elétricas perigosas
   5. eé atraído por ímãs, o que ajuda a manter o cartão bem preso no lugar certo dentro do aparelho celular

5. A tabela compara propriedades de quatro metais condutores.

   Metal	Resistividade elétrica (10−8 Ω·m)	Densidade (g/cm3)
   Prata	1,6	10,5
   Cobre	1,7	8,9
   Ouro	2,4	19,3
   Alumínio	2,8	2,7

   Quanto menor a resistividade, melhor o metal conduz corrente elétrica. Nas linhas de transmissão de alta tensão, que atravessam longas distâncias presas a torres, os cabos costumam ser de alumínio, e não de cobre. Com base nos dados, essa escolha se justifica porque o alumínio

   1. aé o melhor condutor da tabela, pois tem a maior resistividade entre os metais comparados
   2. bconduz melhor que a prata e o ouro, metais que têm resistividade menor que a dele
   3. cnão conduz corrente elétrica e serve apenas de suporte para fios de cobre mais finos
   4. dconduz pior que o cobre, mas é cerca de três vezes menos denso, o que deixa os cabos mais leves
   5. eé bem mais denso que o cobre, o que dá mais firmeza e resistência aos cabos esticados entre as torres de transmissão

6. Além do silício (grupo 14), a indústria eletrônica usa semicondutores formados por dois elementos, como o arseneto de gálio (GaAs), presente em LEDs e em circuitos de celulares. O gálio pertence ao grupo 13, e o arsênio, ao grupo 15. Uma explicação para o GaAs se comportar de modo parecido com o silício é que

   1. ao composto tem apenas ligações metálicas, como o cobre dos fios elétricos
   2. bcada par Ga–As reúne 8 elétrons de valência, uma média de 4 por átomo, como no silício
   3. co gálio e o arsênio são metais alcalinos, assim como o silício
   4. do gálio e o arsênio têm o mesmo número atômico que o silício
   5. eo arsênio cede três elétrons ao gálio e forma um sal isolante, como o cloreto de sódio

7. Placas de circuito e baterias descartadas em lixões a céu aberto podem contaminar o solo e a água subterrânea com metais como chumbo, cádmio e mercúrio. Um fator químico que favorece essa contaminação é que

   1. ao chorume e a água da chuva, muitas vezes ácidos, dissolvem os metais e seus compostos, formando íons solúveis que se infiltram no solo
   2. bo plástico das placas se decompõe em poucos dias e libera os metais puros, que são inofensivos ao ambiente
   3. cos metais evaporam rapidamente sob o sol forte e voltam ao solo, já purificados, na forma de chuva
   4. da luz solar transforma os metais em gás carbônico, que se dissolve na água e chega aos lençóis freáticos
   5. eos metais pesados flutuam na água da chuva e por isso são levados para regiões distantes dos lixões

8. O neodímio (Nd, Z = 60) é usado em ímãs muito potentes, presentes em fones de ouvido, discos rígidos e motores de carros elétricos. Na tabela periódica, o neodímio pertence aos lantanídeos, que, junto com os actinídeos, ficam em duas linhas separadas, abaixo do corpo principal da tabela. Esses elementos são classificados como

   1. agases nobres, com o subnível mais energético do tipo p
   2. bnão metais, com o subnível mais energético do tipo p
   3. celementos de transição externa, com o subnível mais energético do tipo d
   4. delementos representativos, com o subnível mais energético do tipo s
   5. eelementos de transição interna, com o subnível mais energético do tipo f

9. A solda usada para fixar componentes em placas eletrônicas é uma liga de estanho com outros metais, como prata e cobre; por isso, a solda é classificada como uma mistura, e não como uma substância pura.

   (   ) Verdadeiro   (   ) Falso

10. O silício usado em chips precisa ter pureza altíssima, da ordem de 99,9999999% (os "nove noves"). Considerando essa porcentagem em número de átomos, ela equivale a, no máximo, 1 átomo de impureza para cada

    1. acem átomos
    2. bum trilhão de átomos
    3. cum bilhão de átomos
    4. dum milhão de átomos
    5. emil átomos

11. Um celular descartado contém, entre outros materiais, cobre, ouro, prata, estanho, lítio (na bateria) e pequenas quantidades de chumbo.

    a) Cite dois desses metais que justificam economicamente a reciclagem e um que representa risco à saúde se o aparelho for descartado no lixo comum.

    b) Explique por que recuperar metais do lixo eletrônico pode exigir menos energia e causar menos impacto ambiental do que extraí-los de minérios.

    c) Proponha uma ação que a escola poderia realizar para dar destino adequado ao lixo eletrônico da comunidade.

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