- •Содержание
- •Введение
- •Объекты анализа материалов микроэлектроники
- •1. Основы качественного анализа
- •Классификация анионов
- •2. Аналитические реакции катионов
- •Лабораторная работа № 1 Частные реакции катионов I - II групп Опыт 1. Обнаружение катиона калия
- •Опыт 2. Обнаружение катиона натрия
- •Опыт 3. Обнаружение магния в растворе
- •Опыт 4. Определение иона аммония
- •Реакции катионов I группы
- •Опыт 5. Обнаружение катиона бария
- •Опыт 6. Обнаружение катиона стронция
- •Опыт 6. Обнаружение катиона стронция
- •Опыт 7. Обнаружение катиона кальция
- •Лабораторная работа № 2 Анализ смеси катионов I и II групп
- •3. Аналитические реакции катионов III группы
- •Лабораторная работа № 3 Частные реакции катионов III группы Опыт 1. Обнаружение катиона алюминия
- •Опыт 2. Обнаружение хрома
- •Реакции хромат- и бихромат-ионов
- •Опыт 3. Обнаружение железа
- •Опыт 5. Обнаружение цинка в растворе
- •Опыт 6. Обнаружение кобальта
- •Опыт 7. Обнаружение никеля
- •Лабораторная работа № 4 Анализ смеси катионов III, II и I групп
- •4. Аналитические реакции катионов IV и V групп
- •Опыт 2. Обнаружение катионов кадмия
- •Опыт 3. Обнаружение катионов висмута
- •Подгруппа мышьяка Опыт 5. Обнаружение ионов мышьяка
- •Реакции катионов подгруппы меди
- •Обнаружение арсенит-ионов
- •Обнаружение арсенат-ионов
- •Опыт 6. Обнаружение ионов сурьмы
- •Обнаружение ионов сурьмы (III)
- •Обнаружение ионов сурьмы (V)
- •Опыт 7. Обнаружение ионов олова
- •Обнаружение ионов олова (II)
- •Обнаружение ионов олова (IV)
- •Лабораторная работа № 6 Анализ смеси катионов IV группы
- •Лабораторная работа № 7 Частные реакции катионов V группы Опыт I. Определение катионов серебра
- •Опыт 2. Обнаружение катионов свинца
- •Лабораторная работа № 8 Анализ смеси катионов V - I групп
- •Реакции катионов V группы
- •5. Аналитические реакции анионов
- •Опыт 2. Определение аниона со32–
- •Опыт 3. Определение аниона ро4–
- •Опыт 4. Определение аниона SiO32–
- •Опыт 5. Определение аниона f –
- •Вторая аналитическая группа анионов Опыт 6. Определение аниона с1–
- •Опыт 7. Определение аниона Вr –
- •Опыт 8. Определение аниона I –
- •Опыт 9. Определение аниона s2–
- •Третья аналитическая группа анионов Опыт 10. Определение аниона no3–
- •Опыт п. Определение анионов no2–
- •6. Количественный анализ
- •7. Гравиметрия
- •Весовые методы определения некоторых элементов
- •Лабораторная работа № 10 Весовое определение серы в сульфиде кадмия
- •Оборудование и реактивы
- •Описание определения
- •Определение серы
- •Лабораторная работа №11 Весовое определение никеля и железа в резистивных сплавах Определение никеля
- •Оборудование и реактивы
- •Описание определения
- •Определение железа
- •Оборудование и реактивы
- •Описание определения
- •8. Титриметрия
- •Растворение образца.
- •Описание определения
- •Лабораторная работа № 16 Определение стехиометрического состава сверх проводящей керамики ( система y-Ba-Cu )
- •Определение бария
- •Реактивы
- •Описание определения
- •Иодометрическое титрование
- •Стандартизация раствора тиосульфата натрия по бихромату калия
- •Реактивы
- •Описание определения
- •Определение меди
- •Реактивы
- •Описание определения
- •Определение иттрия комплексонометрическим титрованием
- •Реактивы
- •Описание определения
- •Расчет стехиометрии y1 Ва2 Cu3o7
- •9.Физико-химические методы анализа
- •А. Определение фосфора по желтой форме
- •Оборудование и реактивы
- •Описание определения
- •Б. Определение фосфора в виде фосфорномолибденовой сини
- •Оборудование и реактивы
- •Описание определения
- •В. Определение кремния
- •Оборудование и реактивы
- •Описание определения
- •Оборудование и реактивы
- •Описание определения
- •Б. Фотометрическое определение железа в виде роданидного комплекса
- •Оборудование и реактивы
- •Описание определения
- •Лабораторная работа № 19 Экстракционно – фотометрическое определение германия в полупроводниковых халькогенидных стеклах системы Te–As-Si-Ge
- •Оборудование и реактивы
- •Описание определения
- •Лабораторная работа № 20 Спектрофотометрическое определение хрома и марганца при совместном присутствии в контактных проводниковых сплавах
- •Оборудование и реактивы
- •Описание определения
- •Лабораторная работа № 21 Спектрофотометрическое определение висмута в присутствии свинца
- •Оборудование и реактивы
- •Описание определения
- •11. Люминесцентный анализ
- •Оборудование и реактивы
- •Описание определения
- •12. Инфракрасная спектроскопия
- •Лабораторная работа № 23 Измерение толщины пленок диоксида и нитрида кремния методом икс
- •Применение икс для исследования материалов микроэлектроники
- •Оборудование и реактивы
- •Описание определения
- •В отчете долж ны быть представлены:
- •Пример расчета:
- •13.Эмиссионный спектральный анализ
- •Лабораторная работа № 24 Определение примесей металлов методом трех эталонов
- •А. Фотографирование спектров трех эталонов и образцов Оборудование и реактивы
- •Описание определения
- •Характерные группы линий железа на планшетах атласа
- •В. Измерение почернений линий примесей на микрофотометре и построение калибровочных графиков
- •Оборудование и реактивы
- •Описание определения
- •Форма записи результатов наблюдений
- •Последовательность фотографирования образцов
- •Форма записи результатов наблюдений
- •Длины волн определяемых примесей
- •14. Электрохимические методы анализа
- •15.Потенциометрия
- •Прямая потенциометрия (ионометрия)
- •Оборудование и реактивы
- •Описание определения
- •Результаты ионометрического определения ионов в воде
- •Б. Определение фторид-ионов
- •Оборудование и реактивы
- •Описание определения
- •Лабораторная работа № 27 Определение рН в водных растворах
- •Оборудование и реактивы
- •Описание определения
- •Потенциометрическое титрование (пт)
- •Результаты титрования
- •Лабораторная работа № 28 Определение соляной кислоты в травильной ванне
- •Оборудование и реактивы
- •Описание определения
- •Лабораторная работа № 29 Определение соляной и уксусной кислот в растворе при совместном присутствии
- •Оборудование и реактивы
- •Описание определения
- •Лабораторная работа № 30 Определение соляной и борной кислот в растворе при совместном присутствии
- •Оборудование и реактивы
- •Описание определения
- •Лабораторная работа № 31 Определение содержания кобальта (II) в растворе
- •Оборудование и реактивы
- •Описание определения
- •Лабораторная работа № 32 Определение концентрации хлорида железа (III)
- •Оборудование и реактивы
- •Описание определения
- •16. Кондуктометрическое титрование
- •Лабораторная работа № 33 Дифференцированное определение солей железа (п) и(ш) в травильных растворах
- •Оборудование и реактивы
- •Описание определения
- •17. Вольтамперометрия
- •Лабораторная работа № 34 Определение примеси цинка в фосфоре
- •18. Инверсионная вольтамперометрия
- •Лабораторная работа № 36 Определение примесей цинка, кадмия, свинца и меди методом инверсионной вольтамперометрии
- •Оборудование и реактивы
- •Описание определения
- •19. Хроматография
- •Раздельное вымывание примесей с катионита ку-2
- •Лабораторная работа № 37 Определение меди и цинка при их совместном присутствии на катионите ку-2
- •Оборудование и реактивы
- •Описание определения
- •Описание определения
- •Определение кадмия
- •Результаты хроматографического определения ионов кадмия
- •Определение теллура
- •20. Рекомендуемая литература
- •Реакции катионов III группы
- •Реакции ионов подгруппы мышьяка
Подгруппа мышьяка Опыт 5. Обнаружение ионов мышьяка
В растворах мышьяк (III) находится главным образом в виде анионов АsО2 или АsО33–. Однако при подкислении растворов происходит образование катионов Аs3+ в концентрациях, достаточных для протекания некоторых реакций.
Мышьяк (V) образует почти исключительно анноны АsO43–. Все ионы мышьяка в водных растворах бесцветны.
А) Реакция с групповым реагентом
1. Мышьяк (III). Из растворов арсенитов в кислой среде сероводород выделяет желтый осадок сульфида мышьяка Аs2S3
2Na3АsОз + 3Н2S + 6НС1 = Аs2Sз + 6NaС1 + 6Н2О,
который растворяется в сульфиде натрия с образованием тиоарсенита натрия
Аs2S3 + 3Na2S = 2Na3АsS3
В растворах сильных оснований сульфид мышьяка (III) растворяется, образуя соли мышьяковистой и тиомышьяковистой кислот
Аs2S3 + 6NaОН = Na3АsОз + Na3АsS3 + 3Н2О
Таблица 4.1
Реакции катионов подгруппы меди
Реагенты |
Катионы |
|||
Hg2+ |
Cu2+ |
Cd2+ |
Bi2+ |
|
H2S в 0,3 н HCl |
Черный осадок HgS, нерастворимый в HNO3 |
Черный осадок CuS |
Желтый осадок CdS |
Черный осадок Bi2S3 |
HCl или хлориды |
|
|
|
Белый осадок BiOCl, растворимый в избытке HCl |
NaOH, KOH |
Желтый осадок HgO |
Голубой осадок Cu(OH)2*
|
Белый осадок Cd(OH)2** |
Белый осадок Bi(OH)3** |
NH4OH (избыток) |
Белый осадок [НgNH2]Cl |
Образование ионов [Cu(NH3)4]2+ синего цвета
|
Образование бесцветных ионов [Cd(NH3)4]2+ |
Белый осадок основных солей |
SnCl2 + HCl |
Белый, постепенно чернеющий осадок
|
|
|
|
Na2SnO2 + NaOH |
Желтый осадок HgO |
Голубой осадок Cu(OH)2 |
Белый осадок Cd(OH)2 |
Черный осадок висмута
|
*Осадок не образуется в присутствии глицерина.
**Присутствие глицерина не влияет на образование осадка.
В отличие от сульфидов сурьмы, олова и ртути осадок Аs2S3 растворим также в карбонате аммония
Аs2S3 + 3(NН4)2СОз = (NH4)3АsОз + (NН4)3АsO3 + 3СО2
Другим важным отличием Аs2S3 от сульфидов сурьмы и олова является его нерастворимость в концентрированной соляной кислоте. Этим свойством пользуются для отделения ионов мышьяка от сурьмы и олова в ходе анализа.
Наконец, концентрированная азотная кислота окисляет сульфид мышьяка
до мышьяковой кислоты
Аs2S3 + 28НNO3 = 2Н3АsО4 + 3Н2SО4 + 28NО2 + 8Н2О
Также легко сульфид мышьяка (III) окисляется до арсената при нагревании его с пероксидом водорода в щелочной среде
Аs2S3 + 14Н2О2 + 6(NН4)2СОз = 2(NН4)зАsSО4 + 3(NН4)2SО4 + 14Н2О + 6СО2
Сильные минеральные кислоты вытесняют тиомышьяковистую кислоту из ее солей, но в момент образования она разлагается на сульфид мышьяка и сероводород.
2Na3AsS3 + 6НС1 = Аs2S3 + 6NaС1 + 3Н2S
2 Мышьяк (V). Из растворов арсенатов сероводород осаждает желтый осадок сульфида мышьяка Аs2S5
2Na3АsО4 + 5Н2S + 6НС1 = Аs2S5 + 6NaС1 + 8H2O
Растворение Аs2S5 в сульфиде натрия происходит по уравнению
Аs2S5 + 3Na2S = 2Na3AsS4
Кроме того, сульфид мышьяка (V) растворим в карбонат, аммония, щелочах и концентрированной азотной кислоте
4Аs2S5 + 12(NН4)2СО3 = 5(NН4)3AsS4 + 4(NН4)3АsO4 + 12СО2
4Аs2S5 + 24NаОН = 5Nа3АsS4 + 3Na3AsO4 + 12Н2О
Аs2S5 + 40НNО3 = 2H3АsО4 + 5Н2SО4 + 40NО2 + 12Н2О
В концентрированной соляной кислоте Аs2S5 как и Аs2S3, нерастворим.