Em um dispositivo semicondutor metal-óxido, uma fina camada de silica
é crescida sobre uma pastilha monocristalina de silicio. A massa especifica (densidade) da silica é
os pesos atômicos de Si e O Saio
e
, respectivamente. Quantos átomos de Si e de O estīo presentes por milimetro quadrado da camada de óxido, supondo que a espessura da camada seja de 100 nm .
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício sobre a camada de óxido de sílica (SiO₂) em um dispositivo semicondutor metal-óxido. O objetivo é descobrir quantos átomos de silício (Si) e oxigênio (O) estão presentes por milímetro quadrado dessa camada de óxido, que tem uma espessura de 100 nm. Para isso, vamos precisar usar conceitos de densidade, massa molar e número de Avogadro.
Passo 2
Primeiro, vamos entender a densidade da sílica, que é dada como
. A densidade (
) nos diz quanta massa tem em um determinado volume. Vamos usar isso para encontrar a massa de sílica em um volume correspondente a 1 mm² de área e 100 nm de espessura.
Passo 3
Vamos converter todas as unidades para o Sistema Internacional para facilitar os cálculos. Sabemos que:
- 1 mm =
m - 100 nm =
m = m
Portanto, a área é
e o volume (
) é área × espessura:
Passo 4
Agora, vamos calcular a massa (
) da sílica nesse volume usando a densidade:
Passo 5
A fórmula da sílica é SiO₂, o que significa que cada molécula possui 1 átomo de silício e 2 átomos de oxigênio. Vamos calcular a massa molar da sílica:
Passo 6
Para encontrar o número de mols (
) de SiO₂ na massa calculada:
Passo 7
Agora, usamos o número de Avogadro (
) para encontrar o número de moléculas de SiO₂:
Passo 8
Finalmente, calculamos o número de átomos de Si e de O:
- Átomos de Si: cada molécula tem 1 átomo de Si, então:
- Átomos de O: cada molécula tem 2 átomos de O, então:
Resposta
Por milímetro quadrado da camada de óxido de sílica com 100 nm de espessura, há aproximadamente
átomos de silício (Si) e
átomos de oxigênio (O).
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