Бесплатная техническая библиотека

Луч упал на кристалл. Химические эксперименты

Занимательные опыты дома / Опыты по химии для детей

 Комментарии к статье

Займемся тем, что приготовим полупроводник. Один раз вам это уже удалось - опыт, когда вы превратили алюминиевую ложку в выпрямитель тока. Теперь опыт не менее интересный, и с теоретическими пояснениями. Ставить его лучше в химическом кружке или в школьной лаборатории, И не потому, что опыт опасный: просто дома у вас скорее всего нет требуемых веществ.

Сначала - предварительный опыт. Приготовьте раствор нитрата или ацетата свинца и пропустите через него сероводород (работайте под тягой!). Выпавший осадок сульфида свинца PbS высушите и проверьте, как он проводит электричество. Оказывается, это самый обычный изолятор. Так причем же здесь полупроводники?

Не будем спешить с выводами, а поставим следующий, основной опыт. Для него придется приготовить равные количества, скажем, по 15 мл, 3%-ного раствора тиокарбамида NH₂C(S)NH₂ и 6 %-ного раствора ацетата свинца. Вылейте оба раствора в небольшой стакан. С помощью пинцета внесите в раствор стеклянную пластинку и держите ее вертикально (либо закрепите в таком положении). Надев резиновые перчатки, налейте в стакан почти доверху концентрированный раствор щелочи (осторожно!) и очень аккуратно размешайте стеклянной палочкой, стараясь не задевать ею пластинку. Слегка подогрейте раствор - так, чтобы появился пар; помешивание продолжайте. Минут через десять стеклянную пластинку аккуратно выньте, вымойте под струей воды и высушите.

И в этом случае вы получили сульфид свинца - так в чем же разница?

Во втором опыте реакция идет медленно, и осадок выпадает не сразу. Если вы наблюдали за раствором, то заметили, что сначала он помутнел и стал почти как молоко, и лишь потом потемнел, - это промежуточные соединения, разлагаясь, образовали черный сульфид свинца. И он оседает на стекле в виде тонкой черной пленки, которая состоит из очень маленьких, различимых только под микроскопом кристаллов. Поэтому пленка кажется очень гладкой, почти зеркальной.

Присоедините к пленке два электрических контакта и пропустите ток. Если сульфид свинца из предыдущего опыта вел себя как диэлектрик, то теперь он проводит ток! Включите в цепь амперметр, измерьте ток и подсчитайте сопротивление: оно окажется выше, чем у металлов, но не столь уж большим, чтобы служить препятствием для прохождения тока.

Поднесите к пластинке зажженную лампу совсем близко и снова включите ток. Вы сразу обнаружите, что сопротивление сульфида свинца резко упало. Примерно так же будет вести себя черная пленка, если ее просто нагреть. Но если при освещении и нагревании проводимость увеличивается, значит, мы имеем дело с полупроводником!

Отчего же у сульфида свинца такое свойство? Мы записали его формулу как PbS, однако истинный состав кристаллов этого вещества не вполне ей соответствует. Некоторые соединения, среди которых и сульфид свинца, не подчиняются закону постоянства состава. И все они - полупроводники. (Это же, между прочим, относится и к оксиду алюминия, выпрямлявшему переменный ток.)

В кристалле PbS порядок расположения частиц должен, казалось бы, строго повторяться. Но нередко благодаря тому, что концентрации растворов, из которых кристаллы получены, колеблются, порядок нарушается. Сказывается влияние температуры, других внешних причин. Как бы то ни было, в реальном кристалле соотношение атомов серы и свинца не точно 1:1. Отклонения от этого отношения очень невелики, всего около 0,0005. Но и этого достаточно, чтобы свойства существенно изменились.

Атомы свинца и серы связаны в кристалле двумя электронами: свинец отдает их сере. Ну а когда соотношение 1:1 нарушается? Если рядом с атомом свинца нет атома серы, электроны окажутся свободными - они-то и будут служить носителями тока. А таких случаев совсем не так мало, как может показаться. Конечно, отношение 1,0005:1 почти равно единице, но если вспомнить, как много атомов в кристалле, то эта незначительная разница уже не покажется вам такой пустячной.

Состав сульфида свинца можно регулировать. Нужно это затем, чтобы изменять его проводимость. Когда атомов серы в кристалле становится больше, то проводимость падает, а когда их меньше, то образуется больше свободных электронов, и проводимость растет. Словом, меняя соотношение атомов серы и свинца, можно получить требуемую проводимость. Опыт этот поставить непросто; если вы не рискнете проводить эксперимент, поверьте на слово, что он получается.

Возьмите кварцевую трубку и поместите в неб лодочку с сульфидом свинца. С другой стороны введите в трубку такую же лодочку со свинцом и очень сильно нагрейте трубку, чтобы свинец начал испаряться. Сульфид в этом случае будет поглощать пары, он обогатится свинцом, и его электропроводность значительно повысится.

Осталось лишь ответить на вопрос, отчего сульфид свинца так чувствителен к освещению. Световые кванты сообщают энергию электронам, причем в каждом конкретном случае наиболее эффективны лучи с определенной длиной волны. Для сульфида свинца - это инфракрасное тепловое излучение. Поэтому-то мы и советовали вам поднести лампу поближе к пленке.

Между прочим, в приемниках инфракрасного излучения и используют обычно прекрасный полупроводник- сульфид свинца.

Автор: Ольгин О.М.

 Рекомендуем интересные опыты по физике:

▪ Опыт с центром тяжести тела человека

▪ Какое крутое, какое сырое?

▪ Реактивный двигатель из куриного яйца

 Рекомендуем интересные опыты по химии:

▪ Химчистка

▪ Кристаллы - как регулировать их величину

▪ Сладкие чудеса

Смотрите другие статьи раздела Занимательные опыты дома.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Чувства кота, ожидаюшего возвращения хозяина 16.07.2026

Многие владельцы кошек уверены, что их питомцы совершенно равнодушны к уходу человека из дома. Считается, что кошки - независимые существа, которые спокойно переносят одиночество и даже радуются, оставаясь одни. Однако испанские специалисты по поведению животных считают, что реальность гораздо сложнее. Реакция кошки на отсутствие хозяина зависит от ее индивидуального характера, степени привязанности к человеку и привычного распорядка дня. Кошки хорошо запоминают ежедневные ритуалы своих владельцев. Они способны связывать определенные звуки - звон ключей, шаги у двери или звук закрывающегося замка - с предстоящим уходом человека. Для одних животных эти сигналы означают возможность спокойно лечь спать, а для других становятся причиной беспокойства и длительного ожидания возвращения хозяина. Таким образом, кошка не просто "не замечает" уход, а активно реагирует на связанные с ним изменения в окружающей обстановке. Исследования поведения кошек показывают, что некоторые из них действи ...>>

Целесообразность приема пробиотиков после курса антибиотиков 16.07.2026

Антибиотики остаются одним из самых мощных инструментов современной медицины в борьбе с бактериальными инфекциями. Однако их действие не ограничивается уничтожением только вредных микроорганизмов. Эти препараты способны существенно влиять на состав кишечной микрофлоры, что часто вызывает вопросы у пациентов: насколько серьезны эти изменения, как долго они сохраняются и нужно ли после курса антибиотиков принимать пробиотики для восстановления. На эти вопросы попытались ответить исследователи, проанализировав имеющиеся научные данные. Во время приема антибиотиков многие люди сталкиваются с неприятными симптомами со стороны пищеварительной системы: тошнотой, болями или спазмами в животе, а также диареей. Такие реакции возникают потому, что препараты воздействуют не только на возбудителей инфекции, но и на полезные бактерии, которые населяют кишечник и участвуют в пищеварении, синтезе витаминов и поддержании иммунитета. Некоторые антибиотики, например азитромицин, могут напрямую влия ...>>

Резкое похудение и возврат веса могут навредить сердцу 15.07.2026

Многие люди, желая быстро избавиться от лишних килограммов, прибегают к строгим диетам с резким ограничением калорий. Достигнув желаемого результата, они часто постепенно или быстро возвращаются к прежнему рациону и прежнему весу. На первый взгляд это кажется лишь вопросом внешнего вида, однако ученые предупреждают: постоянные колебания массы тела могут оказывать негативное влияние на сердечно-сосудистую систему и обмен веществ. Так называемый эффект йо-йо, когда периоды активного похудения сменяются повторным набором веса, становится все более распространенным явлением. Новые исследования указывают на возможную связь между такими циклами и ухудшением работы сердца. Организм способен адаптироваться к изменениям питания, но постоянное повторение резких переходов между ограничением калорий и перееданием создает дополнительную нагрузку на различные системы. В одном из экспериментов на лабораторных животных исследователи моделировали эффект йо-йо, периодически снижая калорийность рац ...>>

Случайная новость из Архива Вода из воздуха 07.12.2018 Как известно, на Марсе есть определенные проблемы с жидкой водой: пока что удалось обнаружить лишь периодически возникающие небольшие соленые ручейки. Поэтому даже если бы какие-нибудь живые организмы смогли сохраниться там до наших дней, жить им пришлось бы весьма непросто. К сожалению, не смотря на то, что на Земле воды намного больше, чем на Марсе, миллионы людей сейчас испытывают трудности с доступом к этой самой воде. Год от года ситуация лучше не становится: людей на планете все больше, а чистой, пригодной для питья воды - все меньше. Поэтому к проблеме разработки доступных способов получения пресной воды приковано внимание многих исследователей. Один из способов добыть воду там, где ее нет, - получить ее из воздуха, потому что в воздухе всегда есть некоторое количество водяных паров. Для этого можно, например, собирать капельки тумана, правда не всегда и не везде эти туманы образуются. Если же есть возможность использовать электричество в больших объемах и по низкой стоимости, то можно получать воду за счет ее конденсации на охлаждаемой поверхности. Капли воды, вытекающие летом из каждого кондиционера - наглядная иллюстрация этого способа. Но кроме "физических" методов добывания воды, есть еще и "химический". Например, можно сначала поглотить воду из воздуха каким-нибудь сорбентом, а потом заставить этот сорбент воду отдать, но уже не в воздух, а в нужную емкость. Исследователи из Научно-технологического университета имени короля Абдаллы (KAUST) разработали полимерный материал, который обладает необходимыми свойствами, чтобы давать воду за пределами стен лабораторий. Для этого они взяли доступное и безвредное вещество - хлорид кальция, известное своей высокой гигроскопичностью. Способность этого соединения поглощать воду настолько высока, что первоначально сухое вещество может само себя растворить за счет набранной из воздуха воды. Чтобы хлорид кальция никуда не утек, его поместили внутрь специально созданного гидрогеля на основе полиакриламида. Такой гидрогель может эффективно поглощать воду, сохраняя при этом свою геометрическую форму. Чтобы полученное вещество могло без особых усилий отдать собранную воду, в его структуру добавили углеродные нанотрубки, улучшающие нагрев геля под действием солнечного света. Чтобы заставить работать созданный гидрогель, исследователи собрали простое устройство, в буквальном смысле из пищевого контейнера и кусочков фольги. С помощью этого нехитрого аппарата, в который поместили 35 грамм сухого гидрогеля, за неполные сутки удалось собрать 37 грамм чистой воды. Себестоимость же устройства, способного вырабатывать 3 литра питьевой воды в день, по расчетам может быть даже меньше $3.

Другие интересные новости:

▪ Зрительная память голубя

▪ AMD Radeon R9 290

▪ Зарядное устройство для любых переносных устройств

▪ USB-ручка от PNY

▪ Новый программный набор для проектирования цифровых видеоприложений

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Телевидение. Подборка статей

▪ статья Звук в автомобиле-2. Искусство аудио

▪ статья Какое техническое новшество привело к поражению немецкого подводного флота во Второй мировой войне? Подробный ответ

▪ статья Слесарь-электрик. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Двухкаскадный микрофонный усилитель. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Блок питания импортного кнопочного телефона с советской логикой (АОН). Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026