Очищення. Загальні відомості про будову і склад речовини кристалу.

Дефекти впливають на багато фізичних властивостей кристалів. Розрізняють точкові дефекти, роль яких грають домішкові атоми, і власні точкові дефекти, наприклад вакантні вузли решітки або атоми між вузлами гратки, і лінійні дефекти-дислокації, а також двовимірні дефекти - границі зерен. Для дослідження впливу дефектної структури кристалів на їх властивості необхідно приготувати матеріал, гранично наближений до ідеального. З нього потім можна отримати кристали з відомим і досить точно дозованою кількістю дефектів. Таким чином, першими виникають проблеми очищення кристала від домішкових атомів і вилучення в ньому власних дефектів, концентрація яких перевищує термо-динамічну рівновагу.

Як правило, нас цікавлять речовини безпосередньо недоступні і повинні бути приготовлені з тих чи інших вихідних матеріалів. Наприклад, германій одержують шляхом відновлення двоокису германію водню; сульфід цинку осаджують з водних розчинів солей цинку сірководнем, сульфідом амонію або ж виготовляють з цинку і сірки в рідкій або паровій фазі.

Очищення може здійснюватися на будь-якій стадії добування, тобто очичувати можна як вихідні, так і кінцеві матеріали. У той же час вилучення власних дефектів стосується тільки кінцевого матеріалу.

Використовувані методи очищення цікавлять нас речовин наведено в (табл. 1) вони по суті співпадають із зазвичай прийнятими в хімії. Ці методи засновані на неоднаковому розподілі домішок між різними фазами. Співвідношення між концентраціями домішкових атомів в рівноважних фазах описується формулою:

де n та m – найменші цілі числа і їх прості відношення (1/2, 1/3…)

Часто n=m=1 і тоді:

Чим більше значення k відрізняється від одиниці, тим ефективніше очищення, що досягається за одну стадію. Багаторазове повторення процесу може наблизити речовину до ідеалу навіть у тих випадках, коли величина k близька до одиниці. Обраний метод очищення часто буває придатний для видалення лише одного з забруднень, а для повного очищення доводиться використовувати сукупність різних методів.

Більшість методів очищення, зазначених у табл. 1, досить добре відомі, і немає необхідності докладно на них зупинятися. Особливі вимоги, пов'язані з дослідженням твердого стану, були використані деякі з цих методів до такої міри, що з їх допомогою була досягнута рекордна для теперішнього часу ступінь очищення речовини. Найбільше значення набув метод зонної плавки, розроблений Пфанном. Виклад цього методу можна знайти в монографії [1]. Цей метод полягає в очищенні за допомогою багаторазової

Методи очистки	Агрегатний стан речовини	приклади
Дистиляція	Рідка фаза-пар	Рідини; Hg, P, S
Сублімація	Тверда фаза-пар	As, Te, Se
Випаровування речовини	Рідка фаза-пар Тверда фаза-пар	In, Ga MgO, Ge
Перекриталізація	Тверда фаза-розплав Тверда фаза-рідка фаза	Ge, Si NaCl
Електроліз	Рідка і тверда фазав електричному полі	Метал бронзи
Екстракція	Рідка фаза-рідка фаза	Органічні речовини, розчини органічних комплексних утворень
Хроматографія   Газова хромотграфія	Тверда абсорбент-рідка фаза Рідкий абсорбент-пара

перекристалізації з розплаву. Незважаючи на те що тут використовується той

таблиця 1

же принцип повторення однакової операції, як і при інших процесах очищення (наприклад, при екстракції з не змішуючими розчинниками), метод зонної плавки має особливе значення завдяки своїй ефективності.

Дата добавления: 2015-10-13