Questão 75 Unesp 2020 - 1ª fase
Leia o texto para responder às questões 74 e 75.
Lâmpadas sem mercúrio
Agora que os LEDs estão jogando para escanteio as lâmpadas fluorescentes compactas e seu conteúdo pouco amigável ao meio ambiente, as preocupações voltam-se para as lâmpadas ultravioletas, que também contêm o tóxico mercúrio.
Embora seja importante proteger-nos de muita exposição à radiação UV do Sol, a luz ultravioleta também tem propriedades muito úteis. Isso se aplica à luz UV com comprimentos de onda curtos, de 100 a 280 nanômetros, chamada luz UVC, que é especialmente útil por sua capacidade de destruir bactérias e vírus.
Para eliminar a necessidade do mercúrio para geração da luz UVC, Ida Hoiaas, da Universidade Norueguesa de Ciência e Tecnologia, montou um diodo pelo seguinte procedimento: inicialmente, depositou uma camada de grafeno (uma variedade cristalina do carbono) sobre uma placa de
vidro. Sobre o grafeno, dispôs nanofios de um semicondutor chamado nitreto de gálio-alumínio (AlGaN). Quando o diodo é energizado, os nanofios emitem luz UV, que brilha através do grafeno e do vidro.
(www.inovacaotecnologica.com.br. Adaptado.)
No nitreto de gálio-alumínio, os números de oxidação do nitrogênio e do par Al-Ga são, respectivamente,
| a) |
0 e 0. |
| b) |
+6 e –6. |
| c) |
+1 e +1. |
| d) |
–3 e +3. |
| e) |
–2 e +2. |
O nitreto de gálio-alumínio é utilizado como uma liga ternária formada por nitrôgenio, alumínio e gálio, onde na estrutura cristalina existe uma alternância entre os elementos do grupo 13, o Aℓ e o Ga. Tais metais apresentam configuração eletrônica do estado fundamental terminada em ns2np1, portanto, possuem 3 elétrons de valência.
13Aℓ = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1
31Ga = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p1
Para adquirirem estabilidade, segundo à regra do octeto, devem apresentar ao menos oito elétrons na camada de valência. Por serem metais, possuem alta eletropositividade e, portanto, tendem a perder elétrons. Para ficarem com o octeto completo, é necessário a perda de três elétrons, apresentando as seguintes configurações eletrônicas:
13Aℓ3+ = 1s2 2s2 2p6 (8 elétrons de valência)
31Ga3+ = 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 (18 elétrons de valência)
Sendo assim, os elementos Aℓ e Ga apresentam números de oxidação +3.
O nitrogênio apresenta cinco elétrons na camada de valência, tendo a seguinte configuração eletrônica no estado fundamental:
7N = 1s2 2s2 2p3
Para completar o octeto, os átomos de nitrogênio recebem os elétrons provenientes dos metais, formando um ânion trivalente:
7N3- = 1s2 2s2 2p6 (8 elétrons de valência)
Portanto, o elemento N apresenta número de oxidação -3