Практикум по химии твердых веществ: Учебное пособие / Под ред. С. И. Кольцова, В. Г. Корсакова, В. М. Смирнова. — Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1985. 224 с.
Практикум включает описание практических работ и необходимые для их выполнения теоретические разделы. Описываются методы синтеза твердых веществ заданного состава и строения, а также методы исследования физико-химических свойств поверхности — спектроскопический, эллипсометриче-ский, каталитический и сорбционный.
Для студентов химических и химико-технологических факультетов вузов.
Авторы: И. П. Алексеева, Ю. М. Артемьев, В. К. Громов, В. Е. Дрозд,
4 П rTvmuua TO К FwnnrifHU С. И КпЛЫЮВ. R Г. КоПСЯКОИ. Г. Н. KV3-
ПРЕДИСЛОВИЕ
Практикум по учебной дисциплине «Химия твердых веществ» знакомит студентов химических и химико-технологических специальностей университетов и вузов с методами синтеза твердых веществ заданного состава и строения, разработанными на основе остовной теории В. Б. Алесковского.
Направленный и воспроизводимый синтез материалов (конструирование и химическая сборка материалов) основан на необратимых химических реакциях функциональных групп твердого вещества с молекулами полифункциональных реагентов. Химическая сборка осуществляется многократным чередованием двух или нескольких необратимых реакций таким образом, чтобы последующая реакция проводилась только после завершения предыдущей. В результате этих реакций образуется монослой структурных единиц твердого тела, поэтому экспериментальный метод синтеза, разработанный В. Б. Алесковским, С. И. Кольцовым и сотрудниками, был назван молекулярным наслаиванием (МН). Состав, структура и свойства синтезированных методом МН твердых соединений определяются правилами стехиометрии и зависят от природы реагентов, содержания и расположения функциональных групп на поверхности твердого вещества, которое выступает в качестве матрицы (подложки) при синтезе.
В Практикуме большое внимание уделено также современным физическим и физико-химическим методам исследования химических превращений твердых веществ в процессе синтеза, определения их состава, строения и некоторых свойств, важных Для практического использования. Среди этих методов особенно важная роль принадлежит спектроскопии при исследовании состава и структуры продуктов синтеза, а также эллипсомет-РИИ, позволяющей установить толщину синтезированных слоев (пленок).
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие.............
Часть I. СИНТЕЗ ТВЕРДЫХ ВЕЩЕСТВ...... 5
Глава 1, Химические превращения твердых веществ —
.1. Модель химического строения твердого вещества ... —
.2. Основные типы химических превращений твердых веществ. . 14
.3. Реакции функциональных групп....... 15
.4. Классификация полимераналогичных реакций .... 30
; .5. Функциональные ряды твердых веществ . .... 31
.6. Получение полифункциональных твердых соединений . . 33
.7. Направленный синтез твердых веществ..... —
Глава 2. Получение твердых матриц....... 41
Работа 2.1. Получение силикагеля....... —
Работа 2.2. Приготовление аэросилогеля ..... 50
Работа 2.3. Получение пористых стекол...... 52
Работа 2.4. Синтез углеродных матриц..... 54
Работа 2.5. Выращивание монокристаллов кремния (германия) . 57
Глава 3. Химическая гомогенизация поверхности твердых веществ . 61
Работа 3.1. Гидратация силикагеля , . . . . . — Работа 3.2. Определение содержания гидроксильных групп на поверхности силикагеля....... 68
Работа 3.3. Галоидирование силохрома . . . . . 71 Работа 3.4. Синтез органических групп на поверхности силохрома .... ....... 73
Работа 3.5. Получение химически гомогенной поверхности углеродных материалов. ....... 75
Работа 3.6. Гидроксилирование поверхности углерода . . 77 Работа 3.7. Подготовка и стандартизация поверхности пластин
кремния и кварца . . . . . . . 78
Глава 4. Изучение взаимодействия галогенидов и оксигалогенидов с
гидроксилированной поверхностью ...... 82
Работа 4.1. Исследование взаимодействия оксихлорида ванадия с силикагелем....... . —
Работа 4.2. Синтез фосфор(Ш)содержащего кремнезема . . 86 Работа 4.3. Получение титангидроксидных групп на поверхности
твердых веществ ... ..... 89
223
Работа 4.4. Изучение кинетики реакции треххлористого алюминия . j с гидроксилированной поверхностью кремнезема . 91; Работа 4.5. Влияние степени гидроксилирования на хемосорбцию
оксихлорида ванадия на поверхности кремнезема . 93 Т лава 5 Исследование процессов молекулярного наслаивания на поверхности дисперсных и монокристаллических матриц . . 96 Работа 5.1. Молекулярное наслаивание оксида фосфора на поверхности кремнезема ....,.—
Работа 5.2. Синтез оксида титана на поверхности углерода . 100 Работа 5.3. Химическая сборка углерода на поверхности оксида кремния ......... 102
Работа 5.4. Молекулярное наслаивание элемент-кислородных мо- 7 нослоев различной химической природы в заданной . последовательности относительно поверхности матрицы .......... Ю'
Работа 5.5. Получение титаноксидных слоев заданной толщины
на монокристалле кремния . . . . .10!
Работа 5.6. Изучение действия активатора в реакциях молекулярного наслаивания оксида кремния на металлической матрице . . . . . . . .11;
Работа 5Л. Влияние оксидных прослоек на свойства контакта
металл — полупроводник . . . . . 1"!
Глава 6. Деструкционно-эпитаксиальные превращения твердых веществ 11 Работа 6.1. Изучение процесса получения поликремниевых сбеди-
нений кадмия . . . . . . . . .12
Рекомендуемая литература . . . . . . . 12
Часть II. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПОВЕРХНОСТИ ТВЕРДЫХ ВЕЩЕСТВ.....1с
Глава 7. ИК-спектроскопическое изучение твердых веществ .
7.1. Анализ твердых веществ по спектрам нарушенного полного внутреннего отражения . . ... . . . -
Работа 7.1. Получение спектров МНПВО ..... Ь Работа 7.2. Определение химического состава и строения поверхностных пленок на монокристаллическом германии . !• Работа 7.3. Изучение по спектрам МНПВО кремнекислородных слоев, синтезированных методом молекулярного наслаивания ......... 1
7.2. Исследование методом ИК-спектроскопии отражения-поглощения моно- и полислоев на поверхности металлов и полупроводников ...........
Работа 7.4. Исследование естественных оксидных слоев на поверхности металлов ... ....
Работа 7.5. Определение состава диэлектрических слоев на границе раздела кремний — алюминий ....
Работа 7.6. Изучение окисленной поверхности кремния
7.3. ИК-спектроскопическое исследование дисперсных твердых веществ...........
Работа 7.7. Определение состава остова дисперсного твердого вещества .........
Работа 7.8. Исследование состава функциональных групп на поверхности дисперсного кремнезема . . . Работа 7.9. Исследование поверхности порошкообразных кремния и германия ........
Глава 8. Оптическая электронная спектроскопия в отраженном диф-фузно рассеянном свете........
8.2. Электронные спектры и строение оксидов . . . .164
8.3. Спектры переноса;заряда . ... . . . .167,
Работа 8.1. Получение и интерпретация спектров диффузного отражения твердых оксидов...... .168
Работа 8.2. Исследование адсорбции паров воды на поверхности ванадийсодержащего кремнезема, полученного методом молекулярного наслаивания .... 170 Работа 8.3. Спектр поверхностного полисиликата кобальта (II). 173 Глава 9. Эллипсометрическое исследование поверхности твердого вещества...........175
9.1. Поляризованное излучение. Эллипс поляризации . ... —
9.2. Плоскость падения. Комплексная амплитуда колебания . . . ,176
9.3. Коэффициент Френеля. Эллипсометрические углы. Основное уравнение эллипсометрии ........ 178
9.4. Отражение света от поверхности непоглощающих веществ. . 179
9.5. Однослойная модель.........181
9.6. Элементы оптической схемы эллипсометра . . . . 183
9.7. Методика измерения эллипсометрических параметров . .- 1|5
9.8. Методы решения обратной задачи эллипсометрии . . . 187 Работа 9.1. Исследование зависимости эллипсометрических параметров поверхности твердых веществ от угла падения луча света.......-192
Работа 9.2. Определение толщины слоя естественного оксида на
поверхности монокристалла кремния. . . . 194
Работа 9.3. Исследование сверхтонких слоев на поверхности твердых веществ методом иммерсионной эллипсомет-- рии ..........195
Работа 9.4. Эллипсометрическое исследование свойств слоев оксида титана, синтезированных на поверхности монокристалла кремния методом молекулярного наслаивания .'..........197
Глава 10. Каталитические и сорбционные свойства твердых ведоств . 199 Работа 10.1. Изучение сорбции паров аммиака фосфорсодержащим силикагелем . . ,. . . . . . 200
Работа 10.2. Потенциометрическое исследование распределения . адсорбционных .центров по энергиям на поверхности углеродных и оксидных матриц . . . . 204
Работа 10.3. Исследование каталитическоД активности титансо-
держащйх кремнеземов .v......212
Работа 10.4. Исследование активности фосфорванадиевого катализатора, полученного методом молекулярного наслаивания ......... 215
Рекомендуемая литература . . . . . . . . ^ 218
Лабораторные работы, рекомендуемые студентам для выполнения в качестве самостоятельной научно-исследовательской работы под наблюдением Преподавателя . . . . . . . . . . 219
Правила по технике безопасности при работе в химической лаборатории .,, ,. , , . . , , , . , ,220
Цена: 150руб.
