Um processo para recobrir certas superfícies com diamante implica a exposição do objeto a uma mistura de gás metano, CH₄, e hidrogênio, H₂, submetidos a uma intensa radiação de micro-ondas. Por meio de condições apropriadas o metano se decompõe, depositando no objeto a ser recoberto uma fina película de diamante. O H₂ dissocia-se em hidrogênio atômico e impede a formação de grafite. O hidrogênio atômico reage com mais rapidez com a grafite do que com o diamante e elimina a grafite da película que vai se formando. Sendo este um processo barato e não muito sofisticado, veremos dentro de poucos anos sua difusão comercial e suas aplicações.
Tais aplicações consistem em dar a dureza e a durabilidade do diamante a uma variedade de materiais, como, por exemplo, vidro, papel, plásticos, metais e dispositivos semicondutores. Imagine um vidro que não pode ser riscado; ferramentas de corte que nunca precisam ser afiadas. Devido ao fato de o diamante ser um bom condutor de calor, permite aos chips de silício, recobertos de diamante, serem mais compactos e, por conseguinte, mais rápidos. O diamante, por ser compatível com tecidos biológicos, pode ser utilizado também para recobrir biossensores e materiais utilizados em próteses.
1. Segundo o texto, por que os novos materiais citados são importantes para a miniaturização de componentes eletrônicos?
2. A produção de calor pelos chips de computador é um processo físico. Em que tipos de processo químico dissipadores de calor eficientes podem ser úteis?
3. Analise o diagrama de entalpia, que envolve a combustão (queima) da grafite e do diamante e responda:
a) Qual das variedades alotrópicas do carbono — grafite ou diamante — libera mais calor na sua combustão? Justifique.
b) Qual dessas duas variedades tem maior entalpia? Apresente sua variação de entalpia.
Soluções para a tarefa
1. Os materiais citados são importantes porque, ao formarem diamante, tornam-se bons condutores de calor, aspecto de fundamental influência na rapidez de processamento de chips de silício.
2. Os dissipadores de calor podem ser úteis em processos endotérmicos, já que podem conduzir energia com facilidade para os reagentes, permitindo uma reação mais rápida.
3. a) Para responder, precisamos entender o gráfico de entalpia. Quanto mais para cima uma substância estiver nesse gráfico, maior a energia química nela retida. A energia que essa substância perde em determinado processo químico é representada por uma seta partindo do seu nível de energia, e indica sua variação de entalpia no processo. No gráfico que você apresentou, o diamante está acima do grafite em energia química. Para que ocorra combustão, a substância em questão deve chegar à energia de uma molécula de CO₂, que é a menor entre as três. Baseados nesses dois fatos, podemos concluir que o diamante libera mais calor para virar CO₂.
b) O diamante, como já discutimos. Sua entalpia de combustão é —396 kJ/mol.