Questões de Engenharia Química do ano 2012

Com relação aos processos de reciclagem dos materiais de engenharia,

• A.

  os vidros apresentam baixas taxas de reciclagem em razão do baixo valor agregado de suas matérias-primas. O consumo energético para este tipo de reciclagem é elevado se comparado ao consumo necessário para processar o vidro a partir de suas matérias-primas virgens.

• B.

  os materiais metálicos não-ferrosos apresentam elevadas taxas de reciclagem em razão do elevado valor agregado destes materiais. O consumo energético para este tipo de reciclagem é baixo se comparado ao consumo energético necessário para processar o metal a partir de suas matérias-primas virgens.

• C.

  os materiais polímeros apresentam elevadas taxas de reciclagem em razão do baixo consumo energético para a reciclagem e o elevado valor agregado destes materiais.

• D.

  os materiais compósitos apresentam elevadas taxas de reciclagem em razão de seu valor agregado. O processo de separação de suas fases apresenta elevado consumo energético.

• E.

  a reciclagem de cerâmicas avançadas apresenta baixas frações de material reciclado em razão da toxidade destes materiais e pela dificuldade de separação destes materiais de seus contaminantes.

O revestimento inferior externo ou escudo térmico utilizado nos ônibus espaciais americanos (Endeavour e Discovery) é constituído por um conjunto de blocos montados na parte inferior destas naves. Estes blocos são produzidos com material

• A.

  cerâmico maciço com elevada resistência mecânica e baixo coeficiente de dilatação térmica.

• B.

  cerâmico poroso com elevada condutividade térmica e baixo coeficiente de dilatação térmica.

• C.

  metálico poroso de elevada massa atômica e elevada resistência ao calor.

• D.

  metálico maciço de baixa densidade e elevada resistência ao calor.

• E.

  cerâmico poroso com baixa condutividade térmica e baixo coeficiente de dilatação térmica.

Os filmes finos utilizados na fabricação dos Circuitos Integrados devem apresentar características rigorosamente controladas. A espessura, a estrutura atômica e a composição química devem ser uniformes, com baixa densidade de defeitos e mínima contaminação por partículas. Dessa forma, as limpezas químicas em microeletrônica exercem um papel muito importante, pois permitem

• A. Elevar a aderência, enfraquecendo a ligação atômica na zona de interface.
• B. Minimizar a aderência, elevando as tensões internas no filme depositado.
• C. Desprender o filme fino com o seu rompimento.
• D. Evitar o comportamento falho dos dispositivos.
• E. Formar reações de oxidação entre o filme e o substrato.

Antes do uso, as lâminas de Silício são limpas quimicamente para remover partículas e contaminações da superfície, assim como alguns vestígios de impurezas orgânicas, inorgânicas e metálicas. Entretanto, um problema relevante nos processos de limpeza é a remoção dos metais da superfície da lâmina. Existem íons que não são dissolvidos na maioria das soluções de limpeza ou de “decapagem”. Nesse caso, se adiciona ácido acético, capaz de se unir aos íons metálicos para que não se depositem na lâmina. Dentre os metais contaminantes, aquele que necessita do ácido acético para ser eliminado é o:

• A. Ag.
• B. Cu.
• C. Cd.
• D. Zn.
• E. PB.

O estudo e desenvolvimento de processos de oxidação de Si permitiram em 1960 o desenvolvimento do transistor de efeito de campo com porta isolada, ou seja, o transistor MOSFET ou simplesmente MOS. Os dispositivos MOS apresentavam uma interface SiO2/Si de muito boa qualidade, com baixa densidade de estados de superfície. Mas, apesar disso, apresentavam uma estabilidade pobre, causando um atraso de mais de 10 anos para seu uso em grande escala. O motivo desse problema era a falta de controle de contaminação de impurezas. Mais especificamente, as impurezas responsáveis por cargas positivas dentro do isolante de porta e que causam um desvio na tensão de limiar dos transistores (altera a densidade de portadores induzidos no canal). Dentre as impurezas catiônicas possíveis, tem-se a impureza de

• A. Cl₂.
• B. O₂.
• C. Na.
• D. N₂.
• E. S_(rômbico).

O processo de limpeza padrão utilizado na fabricação de Circuitos Integrados consiste em uma sequência de etapas, e tem como objetivo principal garantir uma limpeza eficaz das lâminas, com a menor quantidade possível de impurezas. Para a remoção de compostos orgânicos, há 2 (duas) observações importantes no preparo da mistura de limpeza (H₂SO₄/H₂O₂): (1) adicionar primeiro o H₂O₂ e (2) deixar a mistura resfriar antes de reservá-la em um recipiente. Essas observações se devem, respectivamente,

• A. ao processo endotérmico e à decomposição da água oxigenada.
• B. ao processo exotérmico e à decomposição da água oxigenada.
• C. à liberação rápida de calor e à condensação da água oxigenada.
• D. à absorção rápida de calor e à decomposição de ácido sulfúrico.
• E. ao processo exotérmico e à decomposição de ácido sulfúrico.

Um circuito integrado é um dispositivo microeletrônico que consiste de muitos transistores e outros componentes interligados capazes de desempenhar muitas funções. Suas dimensões são extremamente reduzidas e seus componentes são formados em pastilhas de material semicondutor. A importância da integração está no baixo custo e no alto desempenho, além do tamanho reduzido dos circuitos aliados à alta confiabilidade e estabilidade de funcionamento. Para isto, é necessário um cuidado maior nas etapas de limpeza industrial. Com relação à remoção de óxido, SiO2, nativo da superfície de silício, utiliza-se HF(aq) à temperatura ambiente, o qual não poderá ser reservado em recipientes de vidro pois provoca a corrosão do vidro através da reação, representada corretamente pela equação termoquímica balanceada:

• A.
• B.
• C.
• D.
• E.

Os processos de produção desenvolvidos pela área de Microeletrônica têm colaborado com o desenvolvimento de tecnologias limpas em outras áreas do conhecimento. Das técnicas advindas da Microeletrônica, destaca-se a deposição química a vapor enriquecida por plasma. As principais vantagens do uso de plasmas no tratamento de superfícies são:

• A. exclusivamente, os efeitos do tratamento que não penetram mais do que 100Å.
• B. exclusivamente, a rapidez da modificação.
• C. os efeitos do tratamento que penetram mais do que 100Å e a rapidez da modificação.
• D. exclusivamente, a minimização dos problemas associados ao descarte de produtos químicos gerados pela utilização de soluções aquosas em microeletrônica.
• E. os efeitos do tratamento que não penetram mais do que 100Å, a rapidez da modificação e a minimização dos problemas associados ao descarte de produtos químicos.

A limpeza das lâminas de silício é fundamental num processo de microfabricação. Para garantir uma limpeza eficaz, com a menor quantidade possível de impurezas, segue-se um processo padrão de uma sequência de etapas. No caso da eliminação, principalmente, de gordura, utiliza-se uma solução denominada piranha, a qual pode ser representada como:

• A. NH₄OH/H₂O₂/H₂O.
• B. HF/H₂O.
• C. H₂SO₄/H₂O₂.
• D. HCl/H₂O₂/H₂O.
• E. Água deionizada.

O tratamento químico prévio de substratos de Si tem sido alvo de inúmeras pesquisas, objetivando reduzir as temperaturas utilizadas no posterior tratamento térmico dos substratos. Isso tem grande importância tecnológica, eliminando os efeitos indesejáveis de deformação das lâminas e difusão de dopantes, dentre outros. Sabe-se que lâminas de silício comerciais apresentam uma camada de óxido nativo e uma camada de contaminação por hidrocarbonetos. Essas camadas devem ser removidas do substrato para que se possa obter um filme de boa qualidade. Dentre as soluções com HF utilizadas, a menos agressiva ao substrato é comumente conhecida como

• A. Solução piranha.
• B. BOE (Buffered Oxide Etchant).
• C. DHF (HF/H₂O).
• D. Sulfo-crômica
• E. Água régia.