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:
úéé

Passo 8

Finalmente, calculamos o número de átomos de Si e de O:
  • Átomos de Si: cada molécula tem 1 átomo de Si, então:
Áéá
  • Átomos de O: cada molécula tem 2 átomos de O, então:
Áéá

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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