Семинары (791990), страница 9
Текст из файла (страница 9)
«Краткий курс физической химии», Москва, Химия, 1975г.Грей Г. «Электроны и химическая связь», Москва, МИР, 1967г.Горшков В.И., Кузнецов И.А. «Основы физ.химии», Москва, МГУ, 1993г.Вест А.Р., «Химия твердого тела», т.1, Москва, МИР, 1988г.Дикерсон Р., Грей Г., «Основные законы химии», т.2, Москва, МИР, 1982г.Джонсон Д., «Термодинамические36СЕМИНАРЫ №1,2ЗНАКОМСТВОСХИМИЕЙТВЕРДОГОТЕЛА.ПОНЯТИЕОКВАЗИХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЯХПлотные шаровые упаковки.
Тетраэдрические и октаэдрические пустоты в них.Соотношение между радиусом катиона и типом его координационного полиэдра вионных галогенидах и халъкогенидах. Примеры простейших координационныхполиэдров ( NaСl, ZnS, CsCl, CdCl2, Mg2SiO4)Типы дефектов в твердом теле. Дефекты Шоттки и Френкеля в простых ибинарных соединениях.
Равновесие дефектов - термодинамический выбор. Зависимостьконцентрации собственных дефектов кристалла от температуры. Представление оквазихимичееких реакциях.Электронное строение твердого тела, зонная теория. Схема образования зон пометоду молекулярных орбиталей на примере кремния (валентная зона, зонапроводимости, запрещенная зона, Еg). Классификация твердых тел по величине Еg.Возникновение и ионизация дефектов при легировании кремния элементами III и Vгрупп.Нестехиометрия химических соединений. Примеры соединений с отклонениемот стехиометрии.
Твердые растворы внедрения и замещения. Отражение возможностиих образования на фазовых диаграммах. Способы искусственного задания дефектности.РавновесиеВзаимосвязькристалл-пардефектности(ZnO,сKCl,TiO).Квазихимическоепроводимостьюсоединений,представление.легированиегетеровалентными примесями (CaF2, ZrO2). Двойное легирование.ЛИТЕРАТУРА1. Вест А., "Химия твердого тела. Теория и приложения", М., "Мир", Т.1,2, 1988,2.
Хенней Н., "Химия твердого тела", М.,"Мир",1971.3. Третьяков Ю.Д., "Твердофазные реакции", М.,1978.Задания для подготовки к семинарам.1. Нарисуйте схематическую зонную структуру для металлического натрия имагния. Поясните, почему они являются металлами.2. Нарисуйте схему расположения валентной зоны и зоны проводимости дляалмаза, кремния и германия. Объясните закономерность в изменении Еg при переходеот С к Gе. Почему алмаз прозрачен, а германий имеет серый цвет? (Еg = 6; 1,1; 0,7 эВ вряду С, Si, Ge).3.Учитывая, что валентная зона в NaСl образована Зр-орбиталямиCl-(полностьюзаполнена), а зона проводимости - 3s и Зр-орбиталями Na+, объясните закономерность визменении Еg в ряду NaF, NaCl, NaBr (11,5; 8,5; 7,5 эВ, соответственно).4.
Объясните закономерность в изменении значений Еg в ряду .- KF, KCl, KBr,KI (11; 8,5; 7,5; 5,8 эВ, соответственно).5. Определите ширину запрещенной зоны в CdS, являющемся фотодетектором ввидимой области спектра, если максимум поглощения света приходится на длинуволны 518 нм.6. Оцените ориентировочную ширину запрещенной зоны в халькогенидахцинка, если сульфид цинка - бесцветный, селенид цинка - желто-оранжевый, ателлурид цинка - красного цвета.7. Для переноса электрона из валентной зоны в зону проводимости дляполупроводника TiO2 требуется световое облучение с длиной волны 350 нм.Определите величину Еg.8. Оцените равновесную концентрацию вакансий в кристаллической решеткемеди при Т=1000 К и Т=1350 К (близкой к Tпл ), если энтальпия образования вакансии∆Н= 1,0 эВ, а энтропия образования ∆S= 3,4*10-5 эВ*K.9.
Оцените соотношение концентраций вакансий и междоузельных атомов врешетке меди при Т=1000 К, если энтальпии образования вакансии и междоузельногоатома равны соответственно 1,0 эВ и 9,1 эВ. Считать энтропии этих двух процессоводинаковыми. Каков преобладающий тип дефектов в решетке металлов, при высокихтемпературах?10. Покажите, что концентрации нейтральных точечных дефектов по Шоттки вметаллах постоянны (при Т= const) и нечувствительны к присутствию других дефектов.Ассоциацией дефектов пренебречь. Верно ли это утверждение для дефектов поФренкелю?11. Определите тип проводимости германия, легированного алюминием;легированного фосфором. Нарисуйте схематически зонную структуру для каждогослучая.12. Определите тип проводимости (р или n) для:а)галлия, легированного германием;б)кремния, легированного германием.13.
Зная, что в бромиде серебра наблюдается катионная проводимость, котораясущественно возрастает при легировании Ag2S, предскажите преобладающий типдефектов в АgBr. Изобразите процесс дефектообразования квазихимическимиреакциями.14. Предскажите тип проводимости в Pb1+xSe/ Fe2+xO3, Cu1+xO, FеО1+х, TiO0.8 иTiO1.315. Если TiO2 нагреть в Н2, то будет происходить частичное восстановлениеTi(IV) до Ti(III). Будет ли это соответствовать n- или р-легированию?16. Если легировать собственный полупроводник GaAs селеном, будет ли этосоответствовать n- или р-легированию?17. Запишите возможные квазихимические реакции легирования фторидакальция фторидом лантана LaF3.18. Что произойдет при легировании AgCl хлоридом кадмия? Запишитевозможные квазихимические реакции и определите тип проводимости. Как изменитсяплотность образца, если считать, что объем кристалла при легировании не меняется?19. Образец СаF2 легирован добавкой 5 мольных: LaF3.
Представьте графикзависимости электропроводности этого соединения от концентрации дополнительновведенного KF.20. Рассмотрите возможные типы легирования BaTiO3 оксидом алюминия.Предложите способ получения легированных образцов.СЕМИНАРЫ №№ 3,4ОБЩАЯХАРАКТЕРИСТИКАЩЕЛОЧНЫХМЕТАЛЛОВ.БЕРИЛЛИЙ,МАГНИЙ, ЩЕЛОЧНОЗЕМЕЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ, АЛЮМИНИЙОсобенности строения щелочных и щелочноземельных металлов (малые энергииионизации, большие радиусы атомов) и свойств простых веществ и соединений.Ионы щелочных и щелочноземельных металлов как жесткие кислоты.Взаимосвязь устойчивости ионных соединений с поляризующей способностью ионов(кулоновский потенциал Z/r как характеристика поляризующей способности).Термическаяустойчивостьгидроксидов,карбонатов,сульфатов,нитратов.Растворимость солей и ее взаимосвязь с энергиями решеток и теплотами гидратацииионов в растворах. Малорастворимые соли щелочных и щелочноземельных металлов.Подборосадителейнаосновесоотношенияразмеровкатионовианионов.Качественные реакции на катионы.Особое положение лития и магния, благодаря наличию низколежащихорбиталей - возможность образования связей с высокой долей ковалентности:растворимостьгалогенидовворганическихрастворителях,летучестьметаллоорганических соединений, образование комплексов в растворе и в твердомсостоянии.
Взаимодействие лития и магния с N2 и C - отличие от элементов-аналогов(высокая энергия кристаллической решетки).Причины сходства химического поведения бериллия и алюминия (сравнительноневысокие потенциалы ионизации, наличие ряда близколежащих по энергии орбиталей,сходные значения Z/r - потенциала поляризации). Строение и свойства простыхвеществ (физические и химические).
Амфотерный характер оксидов и гидроксидовбериллия и алюминия. Гидролиз солей. Строение оксо-катионов в растворе. Условиярастворения и осаждения "аморфных гидроксидов". Синтез кристаллических Bе(OH)2 иAl(OH)3 и их свойства.Галогениды бериллия и алюминия, способы их получения и химическиесвойства, как кислот Льюиса. Комплексные соединения на их основе: устойчивость,условия образования, π- и σ— комплексы AlCl3 в органическом синтезе. Гидридныепроизводные бериллия и алюминия - сравнение с соединениями щелочных ищелочноземельных металлов.Методы разделения бериллия и алюминия: 1) фторидный, 2) ацетатный, 3)сульфатный, 4) карбонатный, 5) гидроксидный - условия проведения и продуктыреакций.Сравнение бериллия и алюминия с магнием.
Методы его отделения присовместном присутствии.ЛИТЕРАТУРА1. Коттон Ф., Уилкинсон Дж.,"Современная неорганическая химия",М., "Мир",1969.2. Полторак О.М.,Ковба Л.М.,"Физико-химические основы неорганическойхимии",М.,МГУ, 19843. Реми Г.,"Курс неорганической химии",М.,"Мир",1974,т.2.4.
Ахметов Н.С.,"Общая и неорганическая химия",М.,"Высшая школа",1988.5. ТуроваН.Я.,"Справочныетаблицыпонеорганическойхимии",Л.,"Химия",1978.ЗАДАНИЯ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К СЕМИНАРАМ1.Напишите уравнения реакций:1) Na2O2 + KI + H2SO4→t8) Na + CO →2) КO2 + H2SO4→t9) Li + C →3) КО2 + СО→t10) Li + N2 →4) КO2 + KI + H2SO4→t11) СаО + С →t5) NaN3 + Na2O2 →t12) CaSO4*2H2O (послед.
повыш. t)→t6) Li2CO3 →t13) BaO + O2 →t7) KO3 + H2O →t14) BaSO4 + С →2.Сравните, используя термодинамические данные, выгодность протеканияреакций:М + Н2O→МОH + 1/2 Н2→МОH + Li(TB.) →LiOH + M(TB.) →МH + Li(ТВ.) →LiH + M(ТВ.) →где М - щелочной металл. Объясните полученные результаты.3.Сравните, используя термодинамические данные, выгодность протеканияреакций:МО + H2O→МО + Mg(TB.) →ЗМО + А1(ТВ.) →M(OH)2→MgO + M(TB.) →А12O3 + ЗМ(ТВ.) →где М - щелочноземельный металл.
Объясните полученные результаты.4. Сравните, используя термодинамические данные, условия разложениякарбонатов магния, кальция, стронция и бария. Объясните полученные результаты.5. В виде каких минералов встречаются в природе щелочные металлы? Какможно разделить их при совместном присутствии?6. В виде каких минералов встречаются в природе щелочноземельные металлы?Как можно разделить их при совместном присутствии?7.
В виде каких минералов встречаются в природе щелочные металлы и магний?Как можно разделить их при совместном присутствии?8. В виде каких минералов встречаются в природе алюминий и магний? Какможно разделить их при совместном присутствии?9. Рассчитайтеисравнитестепенигидролизав0,1М;0,05М;0,005 М растворах хлоридов бериллия, магния и алюминия.СЕМИНАР № 5ДЕЛЕНИЕ КАТИОНОВ НА ГРУППЫ.
ОБНАРУЖЕНИЕ МЕТАЛЛОВ I И IIАНАЛИТИЧЕСКИХ ГРУПППринципы подразделения катионов на аналитические группы. Представление онаиболее распространенных схемах разделения катионов ( реакции, лежащие в основеразделения, групповые реагенты и свойства образующихся соединений): - аммиачнофосфатной, - сероводородной, - кислотно-щелочной.Более подробная характеристика кислотно-щелочной схемы. Группы катионовпо растворимости:-хлоридов (Аg, Рb, Нg(I)), сульфатов (Са, Sr, Ba) - Вводе и разбавленных кислотах;- гидроксидов (Al, Cr(III), Zn, Sn (II, IV)) - в избытке щелочи;- гидроксидов (Mg, Co, Ni, Сu, Cd, Нg) - в избытке аммиака.Обнаружение катионов I аналитической группы дробным методом. Осаждениекатионов II группы; обнаружение этих катионов и магния.Переведение сульфатов катионов II группы в карбонаты.ЛИТЕРАТУРА1.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
