Получение - элемент - особая чистота
Cтраница 1
 |
Содержание примесей в олове. [1] |
Получение элементов особой чистоты целесообразнее всего осуществлять через их летучие соединения - гидриды, галиды и металлорганические соединения - в зависимости от свойств, определяемых положением в периодической системе. [2]
При получении элементов особой чистоты гидридным методом нами было замечено, что даже из подвергнутых ректификации гидридов редко удается получить элемент, не содержащий примесей, на первый взгляд, как будто не характерных для гидридного метода, таких, как, например, медь, алюминий, железо, марганец, магний. Концентрация некоторых из них заметно превышает чувствительность даже обычного спектрального анализа и составляет величину 10 - 3 - 10 - 4 вес. [3]
Вторую группу летучих веществ, перспективных для получения элементов особой чистоты, составляют летучие галиды. [4]
Вторую группу летучих веществ, перспективных для получения элементов особой чистоты, составляют летучие галиды. Га-лидный метод состоит в термическом разложении или восстановлении водородом галидов особой чистоты, главным образом хлоридов. Продуктами реакции являются нелетучий металл и хлор или хлористый водород, которые легко удаляются из сферы реакции. Получение элементов особой чистоты путем восстановления или термораспада их хлоридов имеет пока еще весьма ограниченное применение, что объясняется трудностями, возникающими при глубокой очистке галидов. Возможности галидного метода в настоящее время используются еще далеко не в полной мере. Но если даже и будут использованы все возможности этого метода, задача получения элементов особой чистоты через летучие соединения не будет полностью решена, так как галидный метод, так же как и гидридный, применим к ограниченному числу элементов. Многие элементы не дают летучих галидов, как, например, хром, щелочноземельные металлы, редкоземельные элементы. Галиды ряда элементов не восстанавливаются водородом даже при значительных температурах, как, например, галиды элементов подгруппы титана. [5]
 |
Работы, из которых заимствованы значения приведенного-термодинамического потенциала летучих галидов. [6] |
Из рисунка видно, что фториды и хлориды элементов, за редким исключением, восстанавливаются лучше бромидов и иодидов, поэтому их применение для получения элементов особой чистоты более целесообразно. [7]
 |
Элементы периодической системы, имеющие летучие галогениды. [8] |
Ряд элементов может быть подвергнут глубокой очистке по следующей схеме: перевод в гидрид - очистка гидрида - термическое разложение гидрида на элемент и водород. Применимость этой схемы в основном определяется тем, обладает ли нужными свойствами гидрид данного элемента. Поэтому такой метод очистки следует назвать гибридным методом получения элементов особой чистоты. [9]
К таким элементам относятся щелочноземельные металлы, алюминий, редкоземельные металлы, элементы подгруппы титана, хром, частично - ванадий, ниобий, тантал и молибден. Получение этих элементов в особо чистом состоянии представляет наибольшие трудности. В настоящее время летучие соединения элементов в особо чистом состоянии находят применение, главным образом, для выращивания и легирования полупроводниковых слоев; is меньшей степени - для получения элементов особой чистоты. Это объясняется тем, что металлы, которые составляют большую часть химических элементов, все еще не имеют широкого применения как материалы особой чистоты. Переплавка в глубоком вакууме или электрохимическое восстановление не могут обеспечить нужную чистоту металлов для многих целей. [10]
Вторую группу летучих веществ, перспективных для получения элементов особой чистоты, составляют летучие галиды. Га-лидный метод состоит в термическом разложении или восстановлении водородом галидов особой чистоты, главным образом хлоридов. Продуктами реакции являются нелетучий металл и хлор или хлористый водород, которые легко удаляются из сферы реакции. Получение элементов особой чистоты путем восстановления или термораспада их хлоридов имеет пока еще весьма ограниченное применение, что объясняется трудностями, возникающими при глубокой очистке галидов. Возможности галидного метода в настоящее время используются еще далеко не в полной мере. Но если даже и будут использованы все возможности этого метода, задача получения элементов особой чистоты через летучие соединения не будет полностью решена, так как галидный метод, так же как и гидридный, применим к ограниченному числу элементов. Многие элементы не дают летучих галидов, как, например, хром, щелочноземельные металлы, редкоземельные элементы. Галиды ряда элементов не восстанавливаются водородом даже при значительных температурах, как, например, галиды элементов подгруппы титана. [11]
Летучие соединения элементов в особо чистом состоянии все шире применяются для получения чистых металлов и полупроводниковых слоев. Наиболее широким классом соединений в этом плане могут быть летучие хлориды элементов III-VI групп периодической системы: трихлориды бора, алюминия, галлия, фосфора, мышьяка, сурьмы и висмута, тетрахлориды углерода, кремния, германия, олова, титана, циркония, гафния, ванадия и теллура, пентахлориды ниобия, тантала и молибдена, гексахлорид вольфрама, хлористые сера и селен. Эти вещества имеют молекулярную кристаллическую структуру и, как следствие этого, низкие температуры кипения и плавления. Многие из перечисленных хлоридов служат исходными продуктами для получения элементов особой чистоты - бора [1], кремния 2 - 4 ], германия [5-7], циркония и гафния [8, 9], мышьяка [10] и др. Особо чистые хлориды имеют также и самостоятельное значение [11, 12] как катализаторы некоторых химических процессов. [12]
Вторую группу летучих веществ, перспективных для получения элементов особой чистоты, составляют летучие галиды. Га-лидный метод состоит в термическом разложении или восстановлении водородом галидов особой чистоты, главным образом хлоридов. Продуктами реакции являются нелетучий металл и хлор или хлористый водород, которые легко удаляются из сферы реакции. Получение элементов особой чистоты путем восстановления или термораспада их хлоридов имеет пока еще весьма ограниченное применение, что объясняется трудностями, возникающими при глубокой очистке галидов. Возможности галидного метода в настоящее время используются еще далеко не в полной мере. Но если даже и будут использованы все возможности этого метода, задача получения элементов особой чистоты через летучие соединения не будет полностью решена, так как галидный метод, так же как и гидридный, применим к ограниченному числу элементов. Многие элементы не дают летучих галидов, как, например, хром, щелочноземельные металлы, редкоземельные элементы. Галиды ряда элементов не восстанавливаются водородом даже при значительных температурах, как, например, галиды элементов подгруппы титана. [13]
Косой ( вправо) штриховкой отмечены клетки, занимаемые химическими элементами, которые могут быть получены в особо чистом состоянии через их летучие гидриды. Гидриды представляют собой вещества с низкими температурами кипения и плавления и могут очищаться дистилляционными и кристаллизационными методами, не вызывая затруднений при выборе материала аппаратуры. Разложение гидридов протекает с выделением водорода и гидридобразующего элемента. Водород и гидрид обладают резко отличной от гидридобразующего элемента летучестью и легко от него отгоняются. Температура разложения гидридов невелика, поэтому выбор материала аппаратуры для проведения реакции разложения также не должен встретить значительных трудностей. Таким образом, гидриды, с этой точки зрения, являются идеальным материалом для получения элементов особой чистоты. В табл. 1 приведено сравнение чистоты по газовым примесям германия, полученного термическим разложением германа, и товарного германия особой чистоты. [14]
Гидриды - термодинамически неустойчивые соединения, легко распадающиеся на элемент и водород. Тепловой эффект реакции распада может быть достаточно большим. Выделяющееся тепло повышает температуру системы, что ведет к увеличению скорости реакции термораспада гидрида. Распад всех гидридов, за исключением сероводорода, селеноводо-рода и теллуроводорода, протекает с увеличением числа молей газообразных веществ. Все это приводит к тому, что распад может иметь взрывной характер. Такой распад наблюдался автором для германа, станнана и стибина. Реакции термораспада гидридов во взрывном режиме еще не изучены. Промышленное же внедрение гидридного метода получения элементов особой чистоты требует тщательного изучения процесса термораспада гидридов. [15]
Страницы: 1