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:

▪ Прилипание к воде

▪ Карандаш и книга

▪ Магнитный ключ

 Рекомендуем интересные опыты по химии:

▪ Желатин

▪ Превращение чая в воду

▪ Удаление пятен от травы

Смотрите другие статьи раздела Занимательные опыты дома.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Нобелевская разработка собирает питьевую воду прямо из воздуха 24.02.2026

Доступ к чистой воде остается одной из самых острых проблем на планете, особенно в районах, подверженных ураганам, засухам и разрушению инфраструктуры. Современные технологии ищут пути решения этой задачи, и один из прорывов предложил нобелевский лауреат по химии 2025 года, профессор Омар Яги, разработав устройство, способное извлекать воду из сухого воздуха. Технология Яги основана на принципах ретикулярной химии, позволяющей создавать молекулярные материалы, которые эффективно улавливают влагу из атмосферы и конденсируют ее даже в условиях экстремальной сухости и пустынного климата. Такие установки могут обеспечивать автономный доступ к питьевой воде там, где централизованные системы водоснабжения недоступны или полностью разрушены. Компания Atoco, выпускающая эти устройства, сообщает, что они имеют размеры, сопоставимые с 20-футовым морским контейнером, и работают исключительно на низкопотенциальной тепловой энергии окружающей среды. Каждое устройство способно производить до 1 ...>>

Hyperloop готовится к запуску 23.02.2026

Современные транспортные системы сталкиваются с ограничениями скорости и комфорта, особенно на длинных межгородских маршрутах. В Европе активно исследуют технологию Hyperloop - инновационный способ перемещения пассажиров, который потенциально способен сократить время поездки между крупными городами до считанных минут и значительно изменить представление о путешествиях. Технология Hyperloop предполагает движение пассажирских капсул внутри герметичных труб, из которых частично откачан воздух. Такая конструкция снижает аэродинамическое сопротивление и позволяет теоретически развивать скорость более 900 км/ч. Если идея будет реализована, расстояния, которые сегодня преодолеваются за несколько часов, можно будет проходить за десятки минут. Инженеры прогнозируют, что маршрут между London и Paris потенциально можно будет пройти менее чем за полчаса, а поездки в Brussels или Amsterdam займут около 20-22 минут. Путь до Berlin при этом может составлять примерно один час, что существенно ус ...>>

Игровой монитор Gigabyte MO27Q28GR 23.02.2026

Компания Gigabyte выпустила свой игровой монитор MO27Q28GR. Главной особенностью нового устройства стала 27-дюймовая панель Tandem OLED от LG Display с частотой обновления 280 Гц, построенная на технологии WOLED четвертого поколения. Разрешение дисплея составляет QHD (2560 x 1440 пикселей), а время отклика - всего 0,03 мс (GTG), что обеспечивает исключительную четкость динамичных сцен в играх. Пиковая яркость монитора достигает 1500 нит в режиме HDR, а цветовое покрытие составляет 99,5% DCI-P3 и 84% BT.2020. Благодаря новой архитектуре WOLED четвертого поколения производитель смог снизить энергопотребление на 20% по сравнению с предыдущими моделями, что делает монитор более эффективным при длительных игровых сессиях. Ключевое отличие MO27Q28GR от версии 2025 года (MO27Q28G) заключается в покрытии экрана. Если прошлогодняя модель имела матовую поверхность, то новинка получила глянцевое покрытие RealBlack Glossy с оптическим слоем "zero-haze". Такое решение обеспечивает более гл ...>>

Случайная новость из Архива Бытовой мюонный детектор 25.11.2017 Мюоны - это неустойчивая элементарная частица. Раньше за мюонами могли вести наблюдение только ученые, использующие дорогостоящее оборудование, но физики из Массачусетского Технологического Института создали бытовой мюонный детектор с чувствительностью профессиональной аппаратуры. Мюоны можно найти в любом месте на планете, но в небе их концентрация будет намного выше, чем у поверхности. Все дело в том, что элементарная частица является производным космических лучей. Мюоны не накапливаются где либо, а скользят с очень большой скоростью через планету, период жизни мюона составляет 2,2 микросекунды. Сами ученые считают, что если оборудовать детекторами весь воздушный, водный и наземный транспорт, то можно собрать сеть гигантского мюонного детектора, которая поможет раскрыть некоторые загадки связанные с этими частицами. Одна проблема, мюонный детектор продается не собранным, а в качестве конструктора, на сборку которого нужно потратить некоторое время и нервы. Устройство обойдется в 100 долларов.

Другие интересные новости:

▪ Речь замедляется из-за существительных

▪ Связь голода с любопытством

▪ QR-коды на табличках московских улиц

▪ Сухая чистка птиц

▪ Воскрешение сердца после смерти

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Инфракрасная техника. Подборка статей

▪ статья Маргарет Этвуд. Знаменитые афоризмы

▪ статья Почему у нас выпадают молочные зубы? Подробный ответ

▪ статья Работа по обработке книжных блоков на линии ЗИКЛОХ. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Защита модема и телефона. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Микросхемы для беспроводной передачи данных. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026