Promień padł na kryształ. Zabawne doświadczenie chemii w domu

ROZRYWKA W DOMU
Katalog / Zabawne doświadczenia / Eksperymenty w chemii

Promień padł na kryształ. Eksperymenty chemiczne

Zabawne eksperymenty w chemii

Zabawne doświadczenia w domu / Eksperymenty chemiczne dla dzieci

Przejdźmy do wykonania półprzewodnika. Kiedy już ci się udało - doświadczeniekiedy zamieniłeś aluminiową łyżkę w prostownik. Teraz doświadczenie jest nie mniej interesujące i zawiera teoretyczne wyjaśnienia. Lepiej umieścić go w kółku chemicznym lub w szkolnym laboratorium, i to nie dlatego, że doświadczenie jest niebezpieczne: po prostu najprawdopodobniej nie masz w domu wymaganych substancji.

Najpierw wstępne doświadczenie. Przygotuj roztwór azotanu lub octanu ołowiu i przepuść przez niego siarkowodór (pracuj pod przeciągiem!). Wysuszyć wytrącony siarczek ołowiu PbS i sprawdzić, jak przewodzi prąd. Okazuje się, że jest to najczęstszy izolator. A co z półprzewodnikami?

Nie spieszmy się z wnioskami, ale postawmy następujący, podstawowy eksperyment. Dla niego będziesz musiał przygotować równe ilości, powiedzmy 15 ml, 3% roztworu tiokarbamidu NH₂C(S)NH₂ i 6% roztwór octanu ołowiu. Obydwa roztwory wlać do małej szklanki. Za pomocą pęsety wprowadź szklaną płytkę do roztworu i przytrzymaj ją pionowo (lub zabezpiecz w tej pozycji). Zakładając gumowe rękawiczki, wlej do szklanki stężony roztwór ługu prawie do samej góry (ostrożnie!) i bardzo ostrożnie wymieszaj szklanym prętem, starając się nie dotykać nim płytki. Lekko podgrzej roztwór, aż pojawi się para; Kontynuuj mieszanie. Po około dziesięciu minutach ostrożnie wyjmij szklaną płytkę, umyj ją pod bieżącą wodą i osusz.

A w tym przypadku masz siarczek ołowiu - więc jaka jest różnica?

W drugim eksperymencie reakcja przebiega powoli, a osad nie wytrąca się natychmiast. Jeśli obserwowałeś rozwiązanie, zauważyłeś, że najpierw zmętniało i stało się prawie jak mleko, a dopiero potem ciemniało - te związki pośrednie, rozkładając się, utworzyły czarny siarczek ołowiu. I osiada na szkle w postaci cienkiej czarnej warstwy, która składa się z bardzo małych kryształków, które są widoczne tylko pod mikroskopem. Dlatego film wydaje się bardzo gładki, prawie lustrzany.

Przymocuj dwa styki elektryczne do folii i przepuść prąd. Jeśli siarczek ołowiu z poprzedniego eksperymentu zachowywał się jak dielektryk, teraz przewodzi prąd! Umieść amperomierz w obwodzie, zmierz natężenie prądu i oblicz opór: będzie on większy niż w przypadku metali, ale nie na tyle duży, aby stanowił przeszkodę w przepływie prądu.

Zbliż zapaloną lampę bardzo blisko płytki i ponownie włącz prąd. Od razu zauważysz, że odporność na siarczek ołowiu drastycznie spadła. Czarny film będzie zachowywał się w podobny sposób, jeśli zostanie po prostu podgrzany. Ale jeśli przewodność wzrasta podczas oświetlania i ogrzewania, to mamy do czynienia z półprzewodnikiem!

Dlaczego siarczek ołowiu ma tę właściwość? Zapisaliśmy jego wzór jako PbS, ale prawdziwy skład kryształów tej substancji nie do końca mu odpowiada. Niektóre związki, w tym siarczek ołowiu, nie podlegają prawu stałego składu. I wszystkie są półprzewodnikami. (Nawiasem mówiąc, to samo dotyczy również tlenku glinu, który prostował prąd przemienny.)

Wydaje się, że w krysztale PbS kolejność ułożenia cząstek powinna być ściśle powtarzana. Często jednak, ze względu na wahania stężeń roztworów, z których otrzymuje się kryształy, porządek zostaje zakłócony. Odczuwalny jest wpływ temperatury i innych przyczyn zewnętrznych. Jednak w prawdziwym krysztale stosunek atomów siarki i ołowiu nie wynosi dokładnie 1:1. Odchylenia od tego współczynnika są bardzo małe i wynoszą jedynie około 0,0005. Ale to wystarczy, aby właściwości znacznie się zmieniły.

Atomy ołowiu i siarki są połączone w krysztale dwoma elektronami: ołów oddaje je do siarki. No cóż, kiedy załamuje się stosunek 1:1? Jeśli obok atomu ołowiu nie będzie atomu siarki, elektrony będą wolne – będą służyć jako nośniki prądu. A takich przypadków nie jest tak mało, jak mogłoby się wydawać. Oczywiście stosunek 1,0005:1 jest prawie równy jedności, ale jeśli przypomnisz sobie, ile atomów jest w krysztale, to ta niewielka różnica nie będzie Ci już wydawać się tak trywialna.

Skład siarczku ołowiu można regulować. Jest to konieczne, aby zmienić jego przewodność. Gdy w krysztale jest więcej atomów siarki, przewodność maleje, a gdy jest ich mniej, powstaje więcej wolnych elektronów i przewodność wzrasta. Krótko mówiąc, zmieniając stosunek atomów siarki i ołowiu, można uzyskać wymaganą przewodność. Ten eksperyment nie jest łatwy do przeprowadzenia; Jeśli nie masz odwagi przeprowadzić eksperymentu, uwierz mi na słowo, że zadziała.

Weź rurkę kwarcową i umieść na niebie łódź z siarczkiem ołowiu. Z drugiej strony włóż tę samą łódkę z ołowiem do rurki i bardzo mocno podgrzej rurkę, aby ołów zaczął odparowywać. Siarczek w tym przypadku pochłonie opary, zostanie wzbogacony o ołów, a jego przewodność elektryczna znacznie wzrośnie.

Pozostaje tylko odpowiedzieć na pytanie, dlaczego siarczek ołowiu jest tak wrażliwy na światło. Kwanty światła przekazują energię elektronom, aw każdym konkretnym przypadku najskuteczniejsze są promienie o określonej długości fali. W przypadku siarczku ołowiu jest to promieniowanie cieplne w podczerwieni. Dlatego radziliśmy przybliżyć lampę do filmu.

Nawiasem mówiąc, odbiorniki podczerwieni zwykle używają doskonałego półprzewodnika - siarczku ołowiu.

Autor: Olgin O.M.

Polecamy ciekawe eksperymenty z fizyki:

▪ Elektryfikacja wody

▪ statek odrzutowy

▪ Ile odbić jest w lustrze?

Polecamy ciekawe eksperymenty z chemii:

▪ Prostownica do łyżek

▪ Galaretka żelatynowa jest testowana pod kątem lepkości

▪ Promowanie wody przez naczynia roślin ciętych

Zobacz inne artykuły Sekcja Zabawne doświadczenia w domu.

Czytaj i pisz przydatne komentarze do tego artykułu.

<< Wstecz

Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:

Zestalanie substancji sypkich 30.04.2024

W świecie nauki istnieje wiele tajemnic, a jedną z nich jest dziwne zachowanie materiałów sypkich. Mogą zachowywać się jak ciało stałe, ale nagle zamieniają się w płynącą ciecz. Zjawisko to przyciągnęło uwagę wielu badaczy i być może w końcu jesteśmy coraz bliżej rozwiązania tej zagadki. Wyobraź sobie piasek w klepsydrze. Zwykle przepływa swobodnie, ale w niektórych przypadkach jego cząsteczki zaczynają się zatykać, zamieniając się z cieczy w ciało stałe. To przejście ma ważne implikacje dla wielu dziedzin, od produkcji leków po budownictwo. Naukowcy z USA podjęli próbę opisania tego zjawiska i zbliżenia się do jego zrozumienia. W badaniu naukowcy przeprowadzili symulacje w laboratorium, wykorzystując dane z worków z kulkami polistyrenowymi. Odkryli, że wibracje w tych zbiorach mają określone częstotliwości, co oznacza, że tylko określone rodzaje wibracji mogą przemieszczać się przez materiał. Otrzymane ... >>

Wszczepiony stymulator mózgu 30.04.2024

W ostatnich latach badania naukowe z zakresu neurotechnologii poczyniły ogromny postęp, otwierając nowe horyzonty w leczeniu różnych zaburzeń psychiatrycznych i neurologicznych. Jednym ze znaczących osiągnięć było stworzenie najmniejszego wszczepionego stymulatora mózgu, zaprezentowane przez laboratorium na Uniwersytecie Rice. To innowacyjne urządzenie, zwane cyfrowo programowalną terapią ponadmózgową (DOT), może zrewolucjonizować leczenie, zapewniając pacjentom większą autonomię i dostępność. Implant, opracowany we współpracy z Motif Neurotech i klinicystami, wprowadza innowacyjne podejście do stymulacji mózgu. Jest zasilany przez zewnętrzny nadajnik wykorzystujący magnetoelektryczny transfer mocy, co eliminuje potrzebę stosowania przewodów i dużych baterii typowych dla istniejących technologii. Dzięki temu zabieg jest mniej inwazyjny i daje większe możliwości poprawy jakości życia pacjentów. Oprócz zastosowania w leczeniu, oprzyj się ... >>

Postrzeganie czasu zależy od tego, na co się patrzy 29.04.2024

Badania z zakresu psychologii czasu wciąż zaskakują swoimi wynikami. Niedawne odkrycia naukowców z George Mason University (USA) okazały się dość niezwykłe: odkryli, że to, na co patrzymy, może w ogromnym stopniu wpłynąć na nasze poczucie czasu. W trakcie eksperymentu 52 uczestników wykonało serię testów oceniających czas oglądania różnych obrazów. Wyniki były zaskakujące: wielkość i szczegółowość obrazów miały istotny wpływ na postrzeganie czasu. Większe, mniej zaśmiecone sceny stwarzały iluzję zwalniania czasu, podczas gdy mniejsze, bardziej ruchliwe obrazy sprawiały wrażenie, że czas przyspiesza. Badacze sugerują, że bałagan wizualny lub przeciążenie szczegółami mogą utrudniać postrzeganie otaczającego nas świata, co z kolei może prowadzić do szybszego postrzegania czasu. Wykazano zatem, że nasze postrzeganie czasu jest ściśle powiązane z tym, na co patrzymy. Większy i mniejszy ... >>

Przypadkowe wiadomości z Archiwum

Nowe wyświetlacze OLED można składać ponad 100000 XNUMX razy 12.06.2014

Podczas wydarzenia SID 2014 Semiconductor Energy Laboratory (SEL), we współpracy ze swoją spółką zależną Advanced Film Device (AFD) i Nokią, zaprezentowało elastyczne wyświetlacze, które można składać podwójnie lub potrójnie.

Elastyczne wyświetlacze OLED o przekątnej 5,9 cala mają rozłożoną rozdzielczość 1280x720 pikseli i gęstość 249 pikseli na cal. Wykorzystują organiczne białe diody LED i kolorowe filtry.

Przy produkcji wyświetlaczy wszystkie niezbędne warstwy powstają na dwóch podłożach szklanych: na jednym - diodach LED z tranzystorami sterującymi, a na drugim - filtrach barwnych. Następnie warstwy są łączone, a podłoża szklane są zastępowane elastycznymi (w tym celu najpierw nakładana jest specjalna warstwa oddzielająca między warstwą izolacyjną a szkłem).

Według twórców minimalny promień gięcia wyświetlacza OLED z akordeonem wynosi 4 mm, a z „książką” – 2 mm. Według uczestników projektu nowy wyświetlacz można zginać ponad 100000 XNUMX razy.

Inne ciekawe wiadomości:

▪ Reflektory laserowe BMW

▪ Autonomiczny robot bojowy

▪ system barebone GIGABYTE GB-BNi5G4-1050Ti

▪ Głośnik do konferencji audio i wideo Xiaomi System do wideokonferencji

▪ 5G może zaszkodzić prognozom pogody

Wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika

Ciekawe materiały z bezpłatnej biblioteki technicznej:

▪ część witryny Zasilanie. Wybór artykułu

▪ Artykuł z liścia figowego. Popularne wyrażenie

▪ artykuł Dlaczego prędkość na morzu mierzy się w węzłach? Szczegółowa odpowiedź

▪ artykuł Pokojówka. Opis pracy

▪ artykuł Oryginalny projekt anteny na zasięg 2 m. Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki

▪ artykuł Projekt odbiornika. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Zostaw swój komentarz do tego artykułu:

Wszystkie języki tej strony

Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn