Цель работы - изучение свойств элементов III-V групп главных подгрупп и некоторых их соединений.
В главных подгруппах III-V групп периодической системы элементов расположены Р - элементы, среди которых в свободном состоянии есть металлы, полупроводники и неметаллы.
В периодах слева направо в атомах заполняется р - подуровень от р1 до р5. С увеличением числа электронов на внешнем уровне атомов уменьшается восстановительная способность атомов и усиливается их окислительная активность (увеличивается ионизационный потенциал, сродство к электрону, электроотрицательность.
В подгруппах сверху вниз у Р - элементов заметно усиливаются восстановительные свойства.
Оксиды и гидроксиды неметаллов проявляют кислотные свойства. Свойства оксидов и гидроксидов металлов связаны с валентным состоянием металла: с ростом валентности металла усиливаются кислотные свойства.
Окислительно-восстановительные свойства соединений рассматриваемых элементов также связаны с валентным состоянием элементов: чем выше валентность элемента, тем более окислительными свойствами обладает его соединение.
Полупроводники бывают собственные и примесные. В качестве примесных чаще всего применяются элементы IV подгруппы - германий и кремний. В электронике часто применяют полупроводники, у которых часть атомов основного элемента в узлах кристаллической решетки замещена атомами другого элемента. Такие полупроводники называются примесными.
Например, для получения n - проводимости германий или кремний легируют элементами, находящимися в V группе периодической системы: фосфором, мышьяком, сурьмой; для получения p - проводимости германий или кремний легируют элементами III группы: бором, алюминием, галлием, индием.
Рассмотрим свойства германия и кремния. Германий относится к числу рассеянных элементов, часто встречающихся в природе, но присутствующих в различных минералах в очень малых количествах.
Являясь
элементом IV группы периодической системы Д. И. Менделеева, германий образует
два ряда химических соединений с валентностью два и четыре, из которых наиболее
распространены более устойчивые соединения четырехвалентного германия. На
воздухе германий не окисляется и не разлагает воду. Соли германия - германиты
слабо растворимы в воде, кроме и
. Германий растворяется в царской водке,
но не реагирует с соляной и разбавленной серной кислотами. Азотная и
концентрированная серная кислота окисляют его в двуокись.
Галогениды
германия в последнее время используются в микроэлектронике, например, при
производстве транзисторов. Чаще других используется тетрахлорид германия , который можно
получить либо нагреванием германия в токе газообразного хлора, либо путем
дистилляции смеси двуокиси германия и соляной кислоты:
Кремний
в природе встречается в виде оксида и в солях кремневых кислот.
Кремний
образует два ряда химических соединений с валентностями два и четыре,
относительно трудно окисляется на воздухе. С кислородом существует два
соединения - и
.
Кристаллический кремний практически не растворим во всех кислотах, в том числе и в HF, зато он легко реагирует даже с разбавленными щелочами.
Германий
получается восстановлением из с помощью восстановителей: водорода,
углерода, магния, цинка. Наиболее удобным является водород. Восстановление
водородом происходит в две стадии. На первой стадии процесса образуется оксид
(II)
Эта реакция протекает с максимальной скоростью при температуре 650°С. Затем под влиянием водорода происходит восстановление оксида германия (II) до германия
Для производства
кремния широко используется метод Бекетова, который заключается в
восстановлении четыреххлористого кремния металлом-восстановителем по следующей
реакции
Металлом-восстановителем могут быть все металлы, находящиеся слева от кремния в ряду напряжений, т.е. калий, кальций, магний, цинк и т.д.
Полупроводниковые
соединения типа .
Полупроводниковые
кристаллические соединения, называемые соединениями типа представляют собой химические
соединения, образующиеся при взаимодействии элементов IIIв и Vв подгрупп
периодической системы Д. И. Менделеева. В этих соединениях на каждый атом
элемента III группы приходится один атом V группы, причем в кристаллической решетке
эти атомы чередуются между собой.
Как следует из периодической системы, у атомов элементов III группы имеется три валентных электрона в состоянии s2p1, а у атомов элементов V группы по пять электронов в состоянии s2p3.
Таким образом,
среднее число электронов, приходящихся на один атом в соединения типа , то же, что и в
полупроводниковых элементах IV группы, таких как алмаз, кремний, германий,
серое олово. Поэтому кристаллическая структура и электронные свойства этих
соединений во многом сходны со структурой и свойствами полупроводников IV
группы.
Основными
соединениями типа является
антимонид индия (
),
арсенид индия (
),
фосфид индия (
),
антимонид галлия (
),
арсенид галлия (
),
фосфид галлия (
),
антимонид алюминия (
).
Такие соединения
отличаются от элементов IV группы тем, что в них подвижности электронов более
высокие. Так, например, подвижность электронов в соединении почти на порядок (в 10 раз)
превышает подвижность в германии, а в
- более чем в 20 раз. Экспериментальная
часть
Теоретические основы электрохимической коррозии
Металлы
составляют одну из основ цивилизации на планете Земля. Их широкое внедрение в
промышленное строительство и транспорт произошло на рубеже XVIII-XIX веков. В
это время появился первый ...
Способы восстановления оксидов азота
Основными источниками загрязнения атмосферного воздуха
являются промышленные предприятия, транспорт, тепловые электростанции,
животноводческие комплексы. Каждый из этих источников связан с в ...
Определение глюкозы в вине
Тема нашей
курсовой работы – определение глюкозы в вине. Определение основано на окислении
альдоз щелочным раствором йода, который в условиях определения не окисляет
кетозы.
Мы ставили ...