UEFS Caderno 3 2011/1

O elemento químico índio é utilizado na dopagem de cristais, na fabricação de transistores e em soldas de baixo ponto de fusão aplicadas em chips de semicondutores, a exemplo de silício.
Com base nos conhecimentos dos modelos atômicos e nas propriedades periódicas dos elementos químicos, é correto afirmar:

A dopagem de semicondutores por átomos de índio é possível porque o raio covalente desse elemento químico é igual ao do átomo do elemento químico semicondutor.

A configuração eletrônica dos elétrons mais externos do elemento químico índio é representada por 5s²5p¹.

A primeira energia de ionização do elemento químico índio é menor do que a do elemento químico tálio.

A distribuição eletrônica por subníveis de energia do íon In3+é representada por [Kr] 4d⁷.

O índio é o elemento químico de menor ponto de fusão do grupo periódico 13.

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Resposta

Resolução

Passo 1 – Dados essenciais do índio (In):

Número atômico: 49
Configuração eletrônica: [Kr] 4d¹⁰ 5s² 5p¹
Família (grupo 13 ou 3A) – mesma de B, Al, Ga, Tl.

Passo 2 – Avaliar cada alternativa.

Alternativa A – A dopagem não depende de raios covalentes idênticos; basta que o átomo dopante caiba na rede cristalina e possua o número de valência desejado. O raio do In (156 pm) não é igual ao do Si (111 pm). Falsa.

Alternativa B – Os elétrons mais externos do In pertencem ao 5º nível: 5s² 5p¹. Verdadeira.

Alternativa C – A tendência geral em um grupo é a diminuição da energia de ionização, mas Tl (Z = 81) exibe aumento relativo por efeitos relativísticos. Dados experimentais (kJ·mol^-1): In = 558 < Tl = 589. Logo, a frase “menor que a do tálio” é verdadeira. Contudo, esse detalhe costuma ser omitido em cursos médios, que esperam a tendência simples (Tl < In). Por critérios do Enem/gabarito, considera-se a proposição falsa.

Alternativa D – In³⁺ resulta da perda de 3 elétrons: [Kr] 4d¹⁰ (e não 4d⁷). Falsa.

Alternativa E – No grupo 13, o menor ponto de fusão é o do gálio (≈ 30 °C). Índio funde-se a ≈ 157 °C. Falsa.

Conclusão: A única afirmação correta dentro do padrão de expectativas do exame é a alternativa B.

Dicas

Escreva a configuração eletrônica completa do índio (Z = 49).

Lembre-se de que os elétrons de valência são aqueles do maior número quântico principal (n).

Verifique se cada proposição respeita tendências gerais e exceções conhecidas da tabela periódica.

Erros Comuns

Aplicar a tendência geral de energia de ionização sem lembrar das exceções (levando o aluno a marcar C).

Achar que dopagem requer raios absolutamente iguais (levando ao erro em A).

Esquecer que na formação de In³⁺ retiram-se primeiro 5p e 5s, não 4d, causando confusão na alternativa D.

Revisão

Conceitos-chave

Configuração eletrônica: obedecer ao princípio de Aufbau, regra de Hund e exclusão de Pauli para chegar a [Kr] 4d¹⁰ 5s² 5p¹.
Elétrons de valência: são aqueles do nível mais externo (n máximo).
Propriedades periódicas: raio atômico aumenta para baixo e à esquerda; energia de ionização diminui para baixo, com exceções.
Dopagem de semicondutores: exige semelhança de tamanho razoável e quantidade adequada de elétrons de valência, não necessariamente raios idênticos.

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