O arseneto de gálio (GaAs) é uma substância com excepcionais propriedades semi- condutoras, sendo muito utilizado em células fotoelétricas e transistores. Muitos cientistas acreditam que o arseneto de gálio deverá substituir o silício na fabricação da próxima geração de chips de computadores ultra-velozes. Sua obtenção industrial se dá através da reação:
As+H2+Ga2 O3 xrightarrow600^circ C GaAs+H2 O
Ajuste a equação e determine a razão entre o número de átomos de H e de As que tomam parte da reação.

Passo 1

Beleza, vamos lá! O enunciado pede para ajustar (balancear) a seguinte reação de fabricação de GaAs:
As + H2 + Ga2O3 xrightarrow600^circC GaAs + H2O
Isso é um problema de estequiometria: a gente usa a conservação de átomos (cada elemento tem o mesmo número de átomos nos reagentes e nos produtos) pra achar os coeficientes inteiros. No fim, calcula-se a “relação” entre o número de átomos de H e de As que participam.

Passo 2

Primeiro, vamos atribuir coeficientes literais à reação:
a,As + b,H2 + c,Ga2O3 ;longrightarrow; d,GaAs + e,H2O
A ideia é achar inteiros mínimos que mantenham o número de átomos de cada elemento igual dos dois lados.

Passo 3

Escrevendo a conservação de cada elemento:
  1. Gálio (Ga):
    Nos reagentes tem 2c = d átomos de Ga (porque a = d traz 2 Ga),
    nos produtos tem 2b = 2e Longrightarrow b = e átomos (cada 3c = e tem 1 Ga).
    Logo:
    2c = d, a = d, b = e, 3c = e
  2. Arsênio (As):
    Reagentes: boxed2,As + 3,H2 + 1,Ga2O3 ;longrightarrow; 2,GaAs + 3,H2O átomos,
    Produtos: átomos (cada traz 1 As).
    Então:
  3. Hidrogênio (H):
    Reagentes: átomos (cada tem 2 H),
    Produtos: átomos (cada também tem 2 H).
    Logo:
  4. Oxigênio (O):
    Reagentes: átomos (cada tem 3 O),
    Produtos: átomos (cada tem 1 O).
    Então:
Resumindo o sistema:
Podemos escolher para simplificar (sempre tentamos o menor inteiro que dê tudo inteiro):
  • daí
A equação balanceada fica:

Passo 4

Agora, quantos átomos de H e de As participam?
  • As: 2 moléculas de As → 2 átomos de As.
  • H: 3 moléculas de H₂ → 62 = 3 átomos de H.
A razão úáúá é

Resposta

A razão entre o número de átomos de H e de As que participam da reação é 3 : 1.

Exercícios relacionados