Quando é aquecido o TiO2 cristalino branco em presença de gás de hidrogênio (H2) acontece a redução deTi ^+4 para Ti^+3, e uma cor preta é observada. Com base a essa informação responda
A redução de Ti^+4 para Ti^+3, corresponde a uma dopagem do tipo n ou do tipo p? Explique.

Passo 1

Vamos resolver um exercício que fala sobre a redução de Ti^4+ para Ti^3+ em TiO2 quando aquecido com gás de hidrogênio H2. O conteúdo envolve conceitos de dopagem em materiais semicondutores, especificamente sobre dopagens do tipo n e do tipo p. Para resolver, precisamos entender o que cada tipo de dopagem significa e como a redução do titânio afeta as propriedades elétricas do TiO2.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que é dopagem em semicondutores. Dopagem é o processo de adicionar impurezas a um semicondutor para alterar suas propriedades elétricas. Existem dois tipos principais:
  • Dopagem do tipo n: Adiciona átomos que possuem mais elétrons de valência do que o semicondutor puro. Esses elétrons extras aumentam a condutividade elétrica, pois podem se mover livremente.
  • Dopagem do tipo p: Adiciona átomos que têm menos elétrons de valência, criando “lacunas” ou falta de elétrons, o que também aumenta a condutividade elétrica, mas através do movimento dessas lacunas.

Passo 3

No caso do TiO2, o titânio está na forma de Ti^4+. Quando ele é reduzido para Ti^3+, significa que ele ganha um elétron. Essa adição de elétron extra é essencialmente a mesma coisa que adicionar um elétron livre ao sistema, o que é característico da dopagem do tipo n.

Passo 4

Além disso, a observação da cor preta após a redução indica que há alterações na estrutura eletrônica do material, geralmente associadas ao aumento de portadores de carga do tipo n (elétrons). Portanto, a redução de Ti^4+ para Ti^3+ está introduzindo mais elétrons no sistema, caracterizando uma dopagem do tipo n.

Resposta

A redução de Ti^+4 para Ti^+3 corresponde a uma dopagem do tipo n, pois adiciona elétrons livres ao material, aumentando sua condutividade elétrica.

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