Промінь упав на кристал. Веселий хімічний досвід будинку

ЗАВАЖЛИВІ ДОСВІДИ БУДИНКУ
Довідник / Цікаві досліди / Досліди з хімії

Промінь упав на кристал. Хімічні експерименти

Цікаві досліди з хімії

Цікаві досліди вдома / Досліди з хімії для дітей

Займемося тим, що приготуємо напівпровідник. Один раз вам це вже вдалося - досвід, коли ви перетворили алюмінієву ложку на випрямляч струму. Тепер досвід не менш цікавий і з теоретичними поясненнями. Ставити його краще в хімічному гуртку або в шкільній лабораторії, і не тому, що досвід небезпечний: просто вдома у вас, швидше за все, немає необхідних речовин.

Спочатку – попередній досвід. Приготуйте розчин нітрату або ацетату свинцю та пропустіть через нього сірководень (працюйте під тягою!). Осад сульфіду свинцю PbS, що випав, висушіть і перевірте, як він проводить електрику. Виявляється, це звичайнісінький ізолятор. То до чого ж тут напівпровідники?

Не поспішатимемо з висновками, а поставимо наступний, основний досвід. Для нього доведеться приготувати рівні кількості, скажімо, по 15 мл, 3% розчину тіокарбаміду NH₂C(S)NH₂ та 6%-ного розчину ацетату свинцю. Вилийте обидва розчини в невелику склянку. За допомогою пінцета внесіть у розчин скляну пластинку і тримайте її вертикально (або закріпіть у такому положенні). Надягнувши гумові рукавички, налийте в склянку майже доверху концентрований розчин лугу (обережно!) і дуже акуратно розмішайте скляною паличкою, намагаючись не зачіпати платівку. Злегка підігрійте розчин - так, щоб з'явилася пара; помішування продовжуйте. Хвилин через десять скляну пластинку акуратно вийміть, вимийте під струменем води та висушіть.

І в цьому випадку ви отримали сульфід свинцю - то в чому ж різниця?

У другому досвіді реакція йде повільно, і осад випадає відразу. Якщо ви спостерігали за розчином, то помітили, що спочатку він помутнішав і став майже як молоко, і лише потім потемнів, - це проміжні сполуки, розкладаючись, утворили чорний сульфід свинцю. І він осідає на склі у вигляді тонкої чорної плівки, яка складається з дуже маленьких, помітних лише під мікроскопом кристалів. Тому плівка здається дуже гладкою, майже дзеркальною.

Приєднайте до плівки два електричні контакти та пропустіть струм. Якщо сульфід свинцю з попереднього досвіду поводився як діелектрик, тепер він проводить струм! Увімкніть в ланцюг амперметр, виміряйте струм і підрахуйте опір: він виявиться вищим, ніж у металів, але не таким вже й великим, щоб служити перешкодою для проходження струму.

Піднесіть до платівки запалену лампу дуже близько і знову увімкніть струм. Ви відразу виявите, що опір сульфіду свинцю різко впав. Приблизно так само поводитиметься чорна плівка, якщо її просто нагріти. Але якщо при освітленні та нагріванні провідність збільшується, значить, ми маємо справу з напівпровідником!

Чому ж у сульфіду свинцю така властивість? Ми записали його формулу як PbS, проте справжній склад кристалів цієї речовини не цілком відповідає їй. Деякі сполуки, серед яких і сульфід свинцю, не підкоряються закону сталості складу. І всі вони – напівпровідники. (Це ж, між іншим, відноситься і до оксиду алюмінію, що випрямляє змінний струм.)

У кристалі PbS порядок розташування частинок повинен, начебто, суворо повторюватися. Але нерідко завдяки тому, що концентрації розчинів, з яких отримані кристали, коливаються, порядок порушується. Дається взнаки вплив температури, інших зовнішніх причин. Як би там не було, у реальному кристалі співвідношення атомів сірки та свинцю не точно 1:1. Відхилення від цього відношення дуже невеликі, лише близько 0,0005. Але цього достатньо, щоб властивості істотно змінилися.

Атоми свинцю та сірки пов'язані в кристалі двома електронами: свинець віддає їх сірці. Ну, а коли співвідношення 1:1 порушується? Якщо поруч із атомом свинцю немає атома сірки, електрони виявляться вільними - вони й служитимуть носіями струму. А таких випадків зовсім не так мало, як може здатися. Звичайно, відношення 1,0005:1 майже дорівнює одиниці, але якщо згадати, як багато атомів у кристалі, то ця незначна різниця вже не здасться вам такою дрібницею.

Склад сульфіду свинцю можна регулювати. Потрібно це для того, щоб змінювати його провідність. Коли атомів сірки в кристалі стає більше, то провідність падає, а коли їх менше, утворюється більше вільних електронів, і провідність зростає. Словом, змінюючи співвідношення атомів сірки та свинцю, можна отримати необхідну провідність. Досвід цей поставити непросто; якщо ви не ризикнете проводити експеримент, повірте на слово, що він виходить.

Візьміть кварцову трубку і помістіть у небо човник із сульфідом свинцю. З іншого боку введіть у трубку такий самий човен зі свинцем і дуже сильно нагрійте трубку, щоб свинець почав випаровуватися. Сульфід у цьому випадку поглинатиме пари, він збагатиться свинцем, і його електропровідність значно підвищиться.

Залишилося лише відповісти на питання, чому сульфід свинцю такий чутливий до освітлення. Світлові кванти повідомляють енергію електронам, причому в кожному конкретному випадку найефективніші промені з певною довжиною хвилі. Для сульфіду свинцю – це інфрачервоне теплове випромінювання. Тому ми й радили вам піднести лампу ближче до плівки.

Між іншим, у приймачах інфрачервоного випромінювання і використовують зазвичай прекрасний напівпровідник-сульфід свинцю.

Автор: Ольгін О.М.

Рекомендуємо цікаві досліди з фізики:

▪ Келих, що співає

▪ Жирна піпетка

▪ Вогні святого Ельма

Рекомендуємо цікаві досліди з хімії:

▪ Олово та свинець

▪ Одержання вуглекислого газу з лимонаду чи мінеральної води

▪ Напис на металі

Дивіться інші статті розділу Цікаві досліди вдома.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Шум транспорту затримує зростання пташенят 06.05.2024

Звуки, що оточують нас у сучасних містах, стають дедалі пронизливішими. Однак мало хто замислюється про те, як цей шум впливає на тваринний світ, особливо на таких ніжних створінь, як пташенята, які ще не вилупилися з яєць. Недавні дослідження проливають світло на цю проблему, вказуючи на серйозні наслідки для їхнього розвитку та виживання. Вчені виявили, що вплив транспортного шуму на пташенят зебрового діамантника може призвести до серйозних порушень у розвитку. Експерименти показали, що шумова забрудненість може суттєво затримувати їх вилуплення, а ті пташенята, які все ж таки з'являються на світ, стикаються з низкою здоровотворних проблем. Дослідники також виявили, що негативні наслідки шумового забруднення сягають і дорослого віку птахів. Зменшення шансів на розмноження та зниження плодючості говорять про довгострокові наслідки, які транспортний шум чинить на тваринний світ. Результати дослідження наголошують на необхідності ...>>

Бездротова колонка Samsung Music Frame HW-LS60D 06.05.2024

У світі сучасної технології звуку виробники прагнуть не тільки бездоганної якості звучання, але й поєднання функціональності з естетикою. Одним із останніх інноваційних кроків у цьому напрямку є нова бездротова акустична система Samsung Music Frame HW-LS60D, представлена на заході 2024 World of Samsung. Samsung HW-LS60D – це не просто акустична система, це мистецтво звуку у стилі рамки. Поєднання 6-динамічної системи з підтримкою Dolby Atmos та стильного дизайну у формі фоторамки робить цей продукт ідеальним доповненням до будь-якого інтер'єру. Нова колонка Samsung Music Frame оснащена сучасними технологіями, включаючи функцію адаптивного звуку, яка забезпечує чіткий діалог на будь-якому рівні гучності, а також автоматичну оптимізацію приміщення для насиченого звукового відтворення. За допомогою з'єднань Spotify, Tidal Hi-Fi і Bluetooth 5.2, а також інтеграцією з розумними помічниками, ця колонка готова задовольнити ...>>

Новий спосіб управління та маніпулювання оптичними сигналами 05.05.2024

Сучасний світ науки та технологій стрімко розвивається, і з кожним днем з'являються нові методи та технології, які відкривають перед нами нові перспективи у різних галузях. Однією з таких інновацій є розробка німецькими вченими нового способу керування оптичними сигналами, що може призвести до значного прогресу фотоніки. Нещодавні дослідження дозволили німецьким ученим створити регульовану хвильову пластину всередині хвилеводу із плавленого кремнезему. Цей метод, заснований на використанні рідкокристалічного шару, дозволяє ефективно змінювати поляризацію світла через хвилевід. Цей технологічний прорив відкриває нові перспективи розробки компактних і ефективних фотонних пристроїв, здатних обробляти великі обсяги даних. Електрооптичний контроль поляризації, що надається новим методом, може стати основою створення нового класу інтегрованих фотонних пристроїв. Це відкриває широкі можливості для застосування. ...>>

Випадкова новина з Архіву

Радіоізотопний метод вводив вчених в оману 21.04.2012

Нове дослідження показало, деякі події історія Землі відбулися набагато пізніше, ніж вважалося раніше.
Вчені з Британської геологічної служби та Масачусетського технологічного інституту уточнили методику виміру часу за ізотопним складом урану, яка сьогодні використовується для оцінки давності основних геологічних подій. Таким чином, з'ясувалося, що попередні дослідження помилково "старили" події на 700000 XNUMX років, а може навіть і на мільйони років.

Мінерали природно захоплюють частинки урану, який потім розпадається, утворюючи інші елементи, включаючи свинець. Нове дослідження показало, що є можливість точніше виміряти кількість ізотопів урану 238U і 235U і точніше визначити, скільки часу пройшло з формування того чи іншого мінералу і породи.

Вчені підкреслюють, що для зразків віком близько 4,5 мільярда років (вік Землі) усі попередні виміри на основі ізотопного розпаду уран-свинець (U-Pb) потрібно переглянути, і різниця може становити сотні тисяч і навіть мільйони років.

Нове ставлення 238U/235U дозволить геологам точніше визначити часові рамки широкого спектра геологічних процесів: від початку формування нашої планети, континентів та родовищ корисних копалин до еволюційних подій та зміни клімату.

Протягом понад 35 років співвідношення 238U/235U, що дорівнює 137,88, використовувалося для обчислення U-Pb-дати. Ця методика використовувалася для більшості зразків, включаючи найдавніші породи, які сформувалися чотири мільярди років тому, і дуже молоді – віком лише кілька сотень років.

Однак коли група британських та американських вчених оцінила вагу та вік кристалів циркону, піднятих з дна Східно-Тихоокеанського підняття, виявилося, що їхній вік сильно варіюється. З геологічної точки зору це неможливо, тому що всі кристали мали утворитися приблизно в один і той же час.

У результаті вчені дійшли висновку: багато багатих на ураном мінералів, таких як циркон, насправді мають нижче співвідношення 238U/235U, яке може змінюватись в межах у межах від 137,743 до 138,490. Таке незначне, на перший погляд, коливання може призвести до того, що реальний вік породи відрізняється від виміряного геологами на сотні тисяч, а іноді й мільйони років. Зрозуміло, що в такому разі перебіг багатьох геологічних та біологічних процесів на нашій планеті доведеться переглянути.

Інші цікаві новини:

▪ Черв'яки, що поїдають пластмасу

▪ Передача електрики із космосу на Землю

▪ Роутер Netgear Nighthawk AC1900 (R7000) зі швидкістю 1900 Мбіт/с

▪ Комбінована гвинтівка-вуда

▪ Зсув під контролем

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Радіоприйом. Добірка статей

▪ стаття Нині відпускаєш. Крилатий вислів

▪ стаття Чому місто Баден-Баден має таку подвійну назву? Детальна відповідь

▪ стаття Резеда жовта. Легенди, вирощування, способи застосування

▪ стаття Види цукру. Прості рецепти та поради

▪ стаття Заземлення та захисні заходи електробезпеки. Заземлюючі провідники. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages of this page

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт