- •Элементы viia подгруппы
- •Работа №1 Галогены
- •Опыт 1. Получение хлора из соляной кислоты действием различных окислителей
- •Опыт 2. Получение брома
- •Опыт 3. Растворимость брома и йода в органических растворителях
- •Опыт 4. Окислительные свойства галогенов
- •Опыт 5. Сравнительная характеристика окислительных cвойств свободных галогенов
- •Опыт 6. Сравнительная характеристика восстановительных свойств галогенид-ионов
- •Опыт 7. Гипохлориты и их окислительные свойства
- •Опыт 8. Хлораты и йодаты
- •Контрольные вопросы и задания
- •2. Элементы via подгруппы
- •Работа №2 Сера
- •Опыт 2. Получение малорастворимых сульфидов металлов.
- •Опыт 3. Окислительно – восстановительные свойства сернистой кислоты и сульфит - ионов ()
- •Опыт 4. Окислительные свойства персульфатов.
- •Опыт 5. Гидролиз солей.
- •Опыт 6. Качественное определение ионов серы.
- •Контрольные вопросы и задания
- •3.Халькогениды металлов
- •Значения пр некоторых сульфидов металлов
- •Растворители сульфидов
- •Работа № 3 Получение сульфидов металлов и исследование их свойств
- •Опыт 1. Получение осадков сульфидов металлов и исследование их растворимости
- •Опыт 2. Изучение растворимости осадков сульфидов металлов
- •Опыт 3 (контрольная задача). Качественное определение ионов металлов
- •Опыт 4. Получение пленки CdS методом осаждения из растворов
- •Контрольные вопросы и задания
- •4. Элементы vа подгруппы
- •Мышьяк. Сурьма. Висмут.
- •Работа № 4 а. Азот. Фосфор
- •Опыт 1. Восстановительные свойства аммиака.
- •Опыт 2. Свойства азотистой кислоты и нитритов.
- •Опыт 3. Качественное определение ионов азота
- •Опыт 4. Качественная реакция на фосфат-ион (po43-)
- •Опыт 7. Получение гидроксида висмута (III) и исследование его свойств
- •Опыт 8. Окислительно-восстановительные свойства соединений висмута (III)
- •Опыт 9. Окислительные свойства соединений висмута (V)
- •Контрольные вопросы и задания
- •5. Элементы iva подгруппы
- •Гидролиз солей олова и свинца протекает с образованием основных солей. Например:
- •Работа № 5 а. Кремний. Германий
- •Опыт 1 (демонстрационный). Получение аморфного кремния восстановлением диоксида кремния металлическим магнием Получение аморфного кремния основано на реакции
- •Опыт 2. Получение геля кремниевой кислоты
- •Опыт 3. Гидролиз силиката натрия
- •Опыт 7. Определение химической природы диоксида германия
- •Б. Олово. Свинец Опыт 8. Взаимодействие олова с концентрированными кислотами
- •Опыт 9. Получение гидроксида олова (II) и исследование его свойств
- •Опыт 10. Гидролиз солей олова (II)
- •Опыт 11. Восстановительные свойства соединений олова (II). Восстановление железа (III)
- •Опыт 12. Вытеснение свинца из раствора его соли более активными металлами
- •Опыт 13. Отношение свинца к разбавленным кислотам
- •Опыт 14. Малорастворимые соли свинца (п)
- •Опыт 15. Получение гидроксида свинца (п) и изучение его свойств
- •Опыт 16. Амфотерные свойства диоксида свинца
- •Опыт 17. Окислительные свойства соединений свинца (IV)
- •Контрольные вопросы и задания
- •6. Комплексные соединения
- •Работа №6. А Свойства комплексных соединений
- •Опыт 1. Получение и свойства аммиаката никеля.
- •Опыт 2. Получение и свойства ацидокомплекса ртути и изучение его свойств.
- •Опыт 3. Получение соединения,
- •Опыт 6. Разрушение комплексов.
- •Б Синтез двойных и комплексных солей
- •Синтез двойных солей.
- •Частные реакции на ионы
- •Синтез комплексных солей
- •Контрольные вопросы и задания
- •7. Металлы
- •Ib. Медь, серебро, золото
- •Iib. Цинк, кадмий, ртуть
- •Iiia. Элементы iiia подгруппы
- •Алюминий, галлий, индий, таллий
- •Viiib. Железо, кобальт, никель
- •Работа № 7. Химические свойства металлов
- •Опыт 1. Растворение металлов в кислотах и щелочах
- •Опыт 2. Получение гидроксидов металлов и исследование их свойств
- •Опыт 3. Получение сульфидов металлов
- •Опыт 4. Гидролиз солей некоторых металлов
- •Опыт 5. Комплексные соединения d-элементов
- •Опыт 6. Окислительно-восстановительные свойства ионов металлов
- •Индивидуальные задания.
- •Контрольные вопросы и задания
- •8. Элементы iа подгруппы
- •Работа № 8. Натрий
- •Опыт 1. Взаимодействие натрия с водой.
- •Опыт 2. Свойства пероксида натрия.
- •Опыт 3. Гидролиз карбоната и гидрокарбоната натрия.
- •Контрольные вопросы и задания
- •9. Элементы iiа подгруппы
- •Работа №9. Свойства металлов iia подгруппы и их соединений
- •Опыт 1. Получение гидроксида бериллия и исследование его свойств.
- •Опыт 2. Гидролиз хлорида бериллия.
- •Контрольные вопросы и задания
- •10. Элементы vib подгруппы
- •Изменение характера оксидов и гидроксидов хрома
- •Работа № 8. Хром
- •Опыт 1. Получение оксида хрома (ш) разложением бихромата аммония
- •Опыт 2. Получение гидроксида хрома (III) и исследование его свойств
- •Опыт 3. Гидролиз солей хрома
- •Опыт 4. Окисление хрома (III) до хрома (VI)
- •Опыт 5. Хроматы и бихроматы
- •Опыт 6. Получение малорастворимых хроматов бария, свинца, серебра
- •Опыт 7. Окислительные свойства хрома (VI) в кислой среде
- •Опыт 8. Образование надхромовой кислоты h2CrO6
- •Опыт 9. Травление хромовых покрытий
- •Опыт 10. Пассивирование (оксидирование) хрома
- •Контрольные вопросы и задания
- •11. Элементы viib подгруппы
- •Работа № 11. Марганец
- •Опыт 1. Получение гидроксида марганца (II)
- •Опыт 4. Окислительно-восстановительные свойства манганатов (реакция диспропорционирования)
- •Опыт 5. Окислительные свойства перманганатов
- •Опыт 6. Влияние среды на окислительные свойства перманганата
- •Контрольные вопросы и задания
- •12. Элементы viiiв подгруппы
- •Работа 12. Железо. Кобальт. Никель
- •Опыт 1. Получение гидроксида железа (II) и исследование его свойств.
- •Опыт 2. Получение гидроксидов кобальта (II) и никеля (II) и исследование их свойств.
- •Опыт 3. Получение гидроксида железа (III) и исследование его свойств.
- •Опыт 4. Гидролиз солей железа (II) и (III).
- •Опыт 5. Получение малорастворимых сульфидов железа, кобальта, никеля.
- •Опыт 6. Восстановительные свойства соединений железа (II).
- •Опыт 7. Окислительные свойства соединений железа (III).
- •Опыт 8. Комплексные соединения железа, кобальта, никеля.
- •Контрольные вопросы и задания
- •Приложение. Таблицы физико-химических констант.
- •Константы нестойкости некоторых комплексных ионов
- •Растворимость некоторых солей и оснований в воде
- •Оглавление
Растворители сульфидов
Сульфид |
ПР |
Химический характер сульфида |
Растворители | |
MnS FeS ZnS |
≥10-24 |
Основной То же − // − |
HClразб., H2SO4разб. | |
γ-NiS β-CoS |
≥10-26 ≥10-27 |
Основной То же |
HCl + H2O2; HNO3 | |
CdS |
≥10-27 |
Основной |
HClконц.; HCl + H2O2; HNO3 | |
CuS |
6,3∙10-36 |
То же |
HNO3конц. | |
PbS |
2,5∙10-27 |
− // − |
То же | |
Bi2S3 |
1∙10-97 |
− // − |
− // − | |
HgS (черн.) |
1,6∙10-52 |
Слабо-амфотерный |
HNO3 + 3HCl; HCl + KI (Na2S → Na2HgS2) | |
SnS2 As2S3 As2S5 Sb2S3 Sb2S5 |
< 10-52
1,6∙10-83 |
Кислотный То же − // − − // − − // − |
Na2S, NaOH образуют тиосоли То же − // − − // − − // − |
HClконц. HNO3конц. HNO3 + 3HCl HNO3 + 3HCl HClконц. |
Химические методы получения полупроводниковых пленок халькогенидов металлов. В технологии полупроводниковых приборов на различные подложки наносят тонкопленочные структуры на основе бинарных соединений (ZnS, CdS, CdSe, PbS, PbSe, PbTe) и твердых растворов (ZnCd1-xS, CdSxSe1-x, CdxHg1-xТе, Рb1-xSnxTe). Наряду с физическими методами осаждения пленок, включающими вакуумное распыление, эпитаксиальное осаждение, катодное распыление и т.п., широко применяют химические методы. К ним относятся:
1) пульверизация с последующим пиролизом; 2) осаждение пленок из растворов; 3) реакции замещения; 4) электрохимическое осаждение и электрофорез. Рассмотрим первые два метода.
Пульверизация с последующим пиролизом широко применяется для осаждения пленок сульфидов и селенидов. Раствор, содержащий растворимые соли компонентов осаждаемого соединения, распыляется на нагретую подложку. Капли распыленного раствора, достигнув поверхности горячей подложки, подвергаются пиролитическому разложению, а продукты реакций образуют на поверхности отдельные кристаллы, которые при нагревании создают на подложке сплошную пленку. Летучие побочные продукты реакции и избыток растворителя выделяются в виде пара. Таким образом получают пленки CdS и CdSe, обладающие высокими оптическими характеристиками.
Для осаждения пленок CdS чаще используют разбавленный (от 0,001 до 0,1 М) водный раствор соли кадмия и соли сероорганического соединения. Обычно применяют CdCl2, и тиомочевину. Пленки CdS образуются по реакции
CdCl2 + (NH2)2CS+ 2Н2О = CdS + 2NH4Cl + CO2.
Используют и другие соли кадмия: Cd(NO3)2, CdSO4, Cd(CH3COO)2.
Тиомочевину можно заменить любым ее производным, например, N, N-диметилтиомочевиной N2(CH3)2H2CS, тиоуксусной кислотой СН3СОSН или роданидом аммония NH4CNS. При получении пленок селенидов вместо тиомочевины применяют селеномочевину или ее производные:
CdCl2 + (NH2)2СSe + 2Н2О = CdSe + 2NH4Cl+ СО2.
С помощью пиролитических реакций подобного типа осаждают также пленки сульфидов и селенидов ряда других металлов: Zn, Cu, In, Ag, Ga, Sb, Pb и Sn. Пленки теллуридов получить этим методом не удается, поскольку соли теллурорганических соединений крайне неустойчивы и их трудно синтезировать.
Осаждение пленок из растворов впервые было применено при получении пленок, предназначенных для инфракрасной техники. В настоящее время этим методом получают многие двух- и многокомпонентные полупроводниковые пленки. Суть метода состоит в том, что если в растворе произведение концентраций ионов металла и сульфид-иона превышает произведение растворимости этого соединения, выпадает осадок. Чтобы формирующиеся пленки отличались высоким качеством, необходима низкая скорость процесса образования осадка. Для этого сульфид-ионы и ионы металла должны поступать в раствор малыми порциями. Такие условия создаются, если источником сульфид-ионов служит тиомочевина в щелочном растворе, а источником ионов металла - комплексные соединения металла. Растворение тиомочевины или ее производных в водном растворе щелочи протекает следующим образом:
(NH2)2CS + OH– = CH2N2 + H2O + HS–
Ионы металла образуются при диссоциации комплексных соединений этого металла (аммиачных, хлоридных, цианидных, гидроксокомплексов и др.). Диссоциация комплексного иона ничтожно мала и ионы металла, поступающие в раствор, удаляются из сферы реакции за счет образования осадка MeS, затем поступает новая порция ионов металла вследствие диссоциации, и процесс продолжается. Например, диссоциацию аммиачного комплекса кадмия можно описать уравнением
[Cd(NH3)4]2+ ⇄ Cd2+ + 4NH3
и константой нестойкости
.
В реакционный стакан с подогревом и магнитной мешалкой для перемешивания раствора, заполненный реакционной смесью, вертикально подвешиваются подложки. В случае, когда произведение концентрации ионов больше произведения растворимости [Cd2+][S2-] > ПРCdS, на подложках осаждается пленка CdS.
Аналогично получают пленки CdSe, PbSe, ZnS и др.
Техника безопасности при выполнении работы.
1. Все работы с сульфидами следует проводить в вытяжном шкафу с опущенным стеклом.
2. Растворение осадков необходимо проводить под тягой, не вынося пробирки из-под вытяжного шкафа.
3. Все растворы после опытов следует сливать в специальную склянку под тягой.