Chemistry

Металлыг гарган авах арга

2009-10-28T00:14:00.000-07:00

Хүдрээс металлыг гарган авахын өмнө төрөл бүрийн аргаар түүнийг ашиггүй (шавар, чулууны) хольцоос цэвэрлэдэг. Үүнийг хүдэр баяжуулах гэнэ. Хүдэр бол үйлдвэрийн аргаар уул металлыг гарган авахад тохирсон эрдэс агуулсан уулын чулуулаг юм. Жишээ нь: алт, цагаан алт зэргийг баяжуулахдаа хүдрийг усаар угаах буюу эсвэл ямар нэгэн бодист уусган эцэст нь тунгаан баяжуулдаг. Хүдрийг баяжуулдаг олон арга байдаг. Үүнд: усаар угаах, цахилгаан болон соронзон орны туслалцаатайгаар ялгах, хүнд хөнгөнөөр нь ангилах, хөрвүүлэх зэрэг аргуудыг голлон хэрэглэдэг. Хүдрийн баяжмалаас металл гарган авах үйлдвэрийн аргыг металлурги гэнэ.

Металлургийн хэд хэдэн арга бий:
1. Пирометаллурги бол дулааны аргаар маш өндөр температурт хүдрийг хайлж цааш нь шат дараалан химийн урвал явуулан цэвэр металл гаргадаг арга юм. Энд төмрийн хүдрийг хайлуулах байшин зуухны аргыг хамааруулж болно.
2. Карботермийн арга. Үүнд нүүрс буюу нүүрсний оксидоор хүдрийг ангижруулдаг. Жишээ нь: зэс /1/-ийн оксидыг нүүрстэй хольж өндөр температурт шатаахад ангижрах процесс явагдан цэвэр зэс, нүүрсний оксид үүсдэг.
Cu2O+C=2Cu+CO
Энэ аргаар цэвэр металл гарган авахын тулд сульфидүүдийг эхлээд тусгай зууханд шатааж металлын оксид болгон хувиргаад эцэст нь түүнийгээ ангижруулах процесст оруулдаг.
2ZnS+3O2=2ZnO+2SO2 ZnO+C=Zn+CO
3. Гидрометаллурги бол хүдэрт байгаа металлуудыг янз бүрийн урвалж ашиглан усан уусмалд шилжүүлээд түүнээсээ электролизоор дан металл гарган авдаг арга юм. Алтны хүдрээс цэвэр алт гаргах цианидын арга бол гидрометаллургийн арга юм. Түүнээс гадна олон тооны металл байгальд давс, эрдэс байдалтай оршдог. Ийм хүдрийг маш өндөр температурт хайлуулан түүнд тусгай бодис (флюс) нэмж, доторх хэрэггүй хольцтой нь нэгдүүлэн дараа нь түүнээс салган шаар болгон гадагшлуулдаг. Хэрэв хайлмал хүдэрт хэрэггүй хоосон чулуулаг, их хэмжээний элс шороо байвал нэмэлт бодисоор шохойн чулууг ашиглах ба хэрэв шохой нь их байвал элс хэрэглэх бөгөөд энэ хоёр тохиолдолд шаар нь кальцийн силикат цахиурын оксидод шилждэг. Ашиггүй хольцоос урьдчилан салгасан хүдрийг (конц) баяжмал гэнэ. Хүдрээс металлыг салгахад металл нь нүүрс ба түүний оксидоор ангижрах боломжгүй үед устөрөгч, цахиур, магни, хөнгөнцагаан зэрэг хүчтэй ангижруулах чанартай янз бүрийн металл хэрэглэхийг металлотермийн арга гэнэ. Тухайлбал: хөнгөнцагааныг ангижруулагчаар авбал түүнийг алюминотерми гэнэ.
Жишээ нь: хромыг алюминотермийн аргаар гарган авдаг.
Cr2O3+2Al=Al2O3+2Cr

Дээд зэргийн цэвэр металл гарган авах Дээрх аргууд дээд зэргийн цэвэр металл гаргахад дутагдалтай юм. Шинжлэх ухаан-техникийн дэвшлийн эрин үед дээд зэргийн цэвэр металл гарган авах шаардлага тавигдаж байна. Зууны буюу мянганы хувийн өчүүхэн хольц нь металлын химийн болон механик шинж чанар, хайлах, буцлах температур зэрэгт асар их өөрчлөлт өгдөг. Халуун цөмийн урвалын техник болон хагас дамжуулагчийн үйлдвэрлэлд хэрэглэдэг металлын дотор 10-8-10-10% хольц орвол гологдолд ордог.
Дээд зэргийн цэвэр металл гаргах хэдэн арга байдаг.
1. Дулааны задаргааны арга: Уул үйлдвэрлэж буй металлын карбонил, иодид мэт дэгдэмхий нэгдлүүдийг гарган авч, өндөр температурт дулааны задралд оруулж дээд зэргийн цэвэр металл гаргадаг. Жишээ нь: металл титаныг цэвэр иодтой 9000С-д халаахад дөрвөн иодид титаны дэгдэмхий нэгдэл үүсдэг:
Ti+2I2=TiI4
Мөн цагаан алтан реакторт цэвэр титан утсыг иодтой халаахад TiI4 гэдэг дэгдэмхий нэгдэл үүсэж тэр нь 14000С-д дулааны задралд ордог.
2I2+Tiхольц TiI4уур 2I2уур +Tiхатуу (цэвэр) Дулааны задралын аргаар титан, циркони, хром зэрэг өндөр температурт хайлдаг металлуудыг гарган авдаг. 2. Дээд зэргийн цэвэр металлыг гарган авах орчин үеийн хамгийн шалгарсан аргын нэг бол бүсчлэн хайлуулах арга юм. Цэвэрлэх гэж буй дээжийг тусгай бэлтгэсэн жижиг завинд хийж инертийн хийгээр дүүргэсэн кварц хоолойд байрлуулдаг. Жижиг завинд үүссэн цувимлыг дагууд нь өндөр давтамж бүхий генератораар тэжээсэн халаагч цахилгаан ороомогоор бүсчилэн халаадаг. Бүсчлэн байрлуулсан цахилгаан халаагуурын орчинд дээж нь хайлж, хольц нь цувимлын нэг захаас нөгөө үзүүр уруу шилжин гадагшлах ба халаагуур цахилгаан ороомгийн ард цэвэр металл талстжиж гардаг. Энэ явцыг хэдэнтээ давтан явуулснаар дээд зэргийн цэвэр металл гарган авсан төмөр, молибден, вольфрам мэтийн дан талстуудын хөвсгөр чанар нь бүрэн арилж, асар их бат бэх уян хатан чанартай болдог байна.

Металл ба электрон

2009-10-28T00:12:00.000-07:00

Металлын дулаан, цахилгааныг сайн дамжуулах уян хатан, давтагдах чанартай зэрэг олон үндсэн шинжүүд нь металл доторх чөлөөт электрон, металл холбоонд талст торын байгуулалтаар бүрэн тайлбарлагдана. Гялгар өнгийг металл бус гялгар бодистой хэн ч андуурахгүй ялгаж чаддаг. Энэ нь металлууд доторх чөлөөт электронууд гэрлийг сарниулах явдалтай холбоотой юм. Металл талстын 1 см3 эзлэхүүн дотор барагцаалбал 1025 тооны чөлөөт электронууд оршино. Эдгээр үй олон электронууд металлын энэ тэр атомд хувилан ноогдох биш харин бүх атомуудад нийтэд нь хамаарна. Атомын электронууд мөн тодорхой төлөвүүдэд, өөрөөр талстын доторх энергийн төвшнүүдээр хувиарлагдан байршина. Паулийн зарчим ёсоор талстын энергийн нэг төвшинд хоёроос илүү электрон байж үл болно.

Эндээс үзэхэд талст дотор хичнээн олон төлөв, энергийн төвшнүүд байгаа нь илхэн байна. Тодорхой нөхцлийн үед зарим энергийн төвшнүүд суусан электронуудгүй буюу дутуу байж болно. Ийм төвшнүүдийг хоосон, түүнчлэн дутуу дүүрсэн төвшнүүд гэнэ. Ер нь энгийн нөхцөлд электронууд давхраан дотроо аль болох нам энергийн төвшнүүдийг эзэмшин суухыг эрмэлздэг. Ялангуяа температур абсолъют тэг байх үед электронууд хамгийн нам төвшнүүдийг юуны өмнө эзлэн авна. Гэтэл Паулийн зарчим ёсоор нэг төвшинд албаар байрлах хэрэгтэй. Тэгвэл абсолъют тэг байлаа ч гэсэн бүх электронууд тодорхой хэмжээний энергитэй байх ёстой гэсэн чухал дүгнэлт Паулийн зарчмаас аяндаа гарч ирнэ. Биеийг халаахад бүх электронуудын энерги нэмэгдэхгүй гагцхүү их энергитэй буюу дээд талын төвшнүүдэд орших электронууд л нэмэлт энерги авч чадна. Ийм электронууд бол чухамдаа металлд байх чөлөөт электронууд ажээ. Металл бус талст бодисын электронууд атомтайгаа нягт холбоотой бөгөөд хир бараг халаахад электронуудыг атомаасаа салдаггүй байна. Ийм электронуудыг холбогдсон электронууд гэнэ. Холбогдсон электронуудыг атомаас нь салган чөлөөт электрон болгоход бэрхтэй бодисуудыг хөндийрүүлэгч / диэлектрик/ гэж хэлж болно. Металлд гадны цахилгаан орноор үйлчлэхэд түүн доторх чөлөөт электронуудын хөдөлгөөн зүгширч нэг тийш хөдлөнө. Цэнэгүүдийн зүгширсэн хөдөлгөөн гэдэг нь цахилгаан гүйдэл мөн. Ингэхлээр яагаад чөлөөт электронт металлууд гүйдэл сайн дамжуулдагийн учир тодорхой байна. Тэгвэл чөлөөт электронт металл, холбогдсон электронт диэлектрикикуудаас өөр төрлийн бодис байж болох уу? Өөрийн физик шинж чанараараа металл ба хөндийрүүлэгч бодисын дундын байр эзлэх бодисууд байдаг бөгөөд эдгээрийг хагас дамжуулагчууд гэнэ.

Металл, хөндийрүүлэгч /диэлектрик/ хагас дамжуулагч бодисын учир

2009-10-28T00:11:00.000-07:00

Нэг валенттай атомуудаас тогтсон бодис авъя. Жишээлэхэд Na: Натрийн атомын хамгийн гадна талын бүрхүүлд нэг электрон байдаг. Натрийн N атомаас тогтсон талстын гадна талын зонд N электрон сууна. Гэтэл энэ зоныг дүүргэхэд дахиад N электрон хэрэгтэй билээ. Энд Паулийн зарчим ёсоор 2N электрон байж болно. Иймээс энэхүү зонын доторхи энергийн төвшнүүдийн дөнгөж хагас нь бөглөгдөж болохоор дүүрэн биш байна. Ийм зоныг үндсэндээ бодисын дамжууллын зон гэж нэрлэдэг.

Дамжууллын зон нь дүүрэн биш байхаас гадна огт хоосон ч байж болно. Дамжууллын зон бол бодисын цахилгаан дамжуулах явдалд гол үүргийг гүйцэтгэх бөгөөд ийм учраас ч ингэж нэрлэнэ. Холбож байгаа орбитал болон сийрэгжүүлж байгаа орбиталуудын хооронд энергийн ялгаа өчүүхэн учраас N электронууд нь 2N төвшнүүдийн алин дээр ч хялбархан очиж чадна. Зарим электрон гаднын шалтгаанаар хурдаа ихэсгэн энергийн талаар дээд төвшинд очиж байхад зарим нь дээд төвшнөөс доош орох мэтээр замбараагүй хөдөлж, шилжиж байна. Орбиталын дотор олон тооны сул төвшнүүд байгаа болохоор электроны хөдөлгөөн энэ тэр зүгтээ адил боломжтой болж энгийн нөхцөлд энд электроны зүгширсэн / нэгэн тийш давуутай / хөдөлгөөн байхгүй учраас цахилгаан гүйдэл үүсэхгүй байна. Хэрэв ийм талстыг гаднын цахилгаан оронд оруулбал дамжууллын орбиталын доторхи электронуудын хөдөлгөөн, тодорхой нэгэн чиглэлд явагдаж өгнө. Дамжууллын орбиталын доторхи электронуудын туйлширсан энэ хөдөлгөөн бол шинж чанарын хувьд хоосон /ваакуум/ дотор цахилгаан орны нөлөөгөөр электронуудын хөдлөх хөдөлгөөнтэй төстэй байна. Дурдсантай адил тохиолдолд бүх металл бодисуудад байдаг. Ийм ч учраас металлууд цахилгаан дамжуулахдаа сайн байдаг.

Металлын физик шинж

2009-10-28T00:09:00.000-07:00

Бүх металл (мөнгөн уснаас бусад) хатуу, олонх нь хар саарал, мөнгөлөг цагаан өнгөтэй бөгөөд нягтаараа 5000кг/м3-ээс бага бол хөнгөн, их бол хүнд металл гэж 2 ангилагддаг. Жишээ нь: Хамгийн хөнгөн нь лити (530кг/м3), хүнд нь осми (22480кг/м3) болно. Мөн хайлах температурын хувьд 10060С-ээс дээш бол муу хайлдаг гэнэ. Жишээ нь: мөнгөн ус -380С-д шингэнд шилждэг, галли 300С-д, вольфрам 33900С-д хайлах жишээтэй. Түүнчлэн бүх металлыг хар металл, өнгөт металл гэж ангилдаг.

Бүх металл химийн нэгдэлд валентийн электроноо амархан алдаж ангижруулагчийн үүрэг гүйцэтгэдэг бөгөөд ванади, хром, манган зэрэг элементүүд олон төрлийн нэгдэлд харилцан адилгүй исэлдэхүйн хэмтэй байх боловч тэдгээр нь эерэг цэнэгтэй ион үүсгэдэг. Металлын физик, химийн шинж чанар тэдгээрийн атомын электронт бүтэц, талст оронт торын байгуулалттай нягт холбоотой. Металлын атомын радиус металл бишийн атомын радиусаас их байдаг тулд валентийн электроноо хялбархан алдаж ямагт эерэг ионд шилждэг. Иймээс ч металлын атомын иончлолын потенциал бага байдаг. Металл цахилгаан, дулааныг сайн дамжуулдагийн үндэс бол тэдний талст торын доторх чөлөөт электронтой холбоотой юм.

Металлууд хатуу, шингэн ямар ч төлөв байдалд байсан тэдний электроны хөдөлгөөн электролит бодисын усан уусмал дахь ионы хөдөлгөөнөөс хэдэн 10 зуу дахин хурдан байдаг учир ийнхүү цахилгаан дулааныг сайн дамжуулдаг. Гэхдээ металлыг халаахад түүний ионы хэлбэлзэл электроны хөдөлгөөнд саад болдог учир цахилгаан дамжуулах чанар нь буурдаг. Хэрэв ямар нэг металлыг түүний хайлах температураас дээш температурт халаавал цахилгаан дамжуулах чанар нь бараг үгүй болж, харин температурыг нь бууруулахад дахин өсдөг. Зарим металл (Ga, In, Te, Ti, Sn,Nb, Ta) үнэмлэхүй тэг градуст дээд зэргийн цахилгаан дамжуулах чанартай байна. Учир нь энэ температурт металлын ионы дулааны хэлбэлзэл бараг байхгүй болж электроны хөдөлгөөн чөлөөтэй болдог учир цахилгаан дамжуулалт нь өсөж ирдэг. Одоогоор 20 гаруй металл 0.3-9.220С-д хэт дамжуулах чанартай болдог нь мэдэгдээд байна. Металлын атомын хэт дамжуулах чанар үеийн дэс дугаар буюу орбиталийн тоо ихсэх тутам өсдөг байна. Үелэх системийн I, II үеийн элементүүдэд хэт дамжуулах чанар бараг байдаггүй. Цахилгаан гүйдэл хамгийн сайн гүйдэг металл бол мөнгө юм. Цахилгаан дамжуулах чанараар нь металлуудыг доорх эгнээ болгодог.
Ag, Ca, Cu, Cr, Al, Mg, Na, Ir, W, Be, Rn, Zn

Металлын хими шинж

2009-10-28T00:08:00.000-07:00

Металлууд нь электроноо алдаж нэмэх цэнэгтэй ион болох онцлог шинжтэй учир дан металлууд химийн процесст анижруулагчийн үүрэг гүйцэтгэнэ. Металлуудын ангижруулагч чадлыг тэдгээрийн иончлох потенциалын хэмжигдэхүүнээр нь тодорхойлно. Иончлох потенциал багатай металлууд идэвхтэй ангижруулагч байдаг. Үелэх системийн үндсэн бүлгийн элементүүдийн дээрээсээ доошлоход тэдгээрийн атомуудын радиус нь ихэсдэг учир, иончлох потенциал нь буурах ба металлуудын ангижрагч чадал нь ихэснэ. Жишээ нь: II бүлгийн үндсэн бүлэгт металлуудын ангижруулагч шинж Be-Ba руу ихэснэ.

Үелэх системийн нэг үе дэх элементүүд адил тооны электроны давхраатай байдаг. Гэвч зүүнээс баруун тийш болох тусам нэг элементээс нөгөө элементэд шилжихэд цөмийн цэнэгийн тоо ихсэж элетроны давхраануудын цөмд татагдах ньулам бүр хүчтэй болж атомуудын радиус нь багасна.
Үүнээс шалтгаалж элементүүдийн иончлох потенциал нь ихсэж металлуудын ангижруулагч чадал буурна. Жишээ нь: III үед оршиж байгаа зэрэглээ 2 элемент натри ба магнийн электроны давхраануудын тоо адил (3 давхраа) байх боловч магнийн атомын цөмийн цэнэг ихэссэн, атомынх нь радиус (1.60А0) натрийн атомын радиусаас бага болсон зэргээс, магнийн электрон нь цөмдөө хүчтэй татагддаг. Үүнээс болж магнийн иончлох потенциал (7.76Эв) нь натрийн иончлох потенциалаас (5.1Эв) их байх тул магнийн ангижруулах идэвх нь натрийнхаас бага байна. Их үеүдийн тэгш дугаарт эгнээ дэх хажуугийн бүлгийн металлуудын ангижруулагч шинж аажмаар (эрс биш) буурдаг байна. Бараг бүх металлууд хүчилд исэлддэг байна. Металлуудын хүчлүүдтэй харилцан үйлчлэлцэх нь металлын идэвх хүчлийн шинж чанар концентрациас хамаарна.
Металлыг хүчилтөрөгчгүй хүчлээр үйлчилэхэд исэлдүүлэгчийн үүргийг устөрөгчийн ион гүйцэтгэх бөгөөд гэхдээ зөвхөн потенциал нь хасах тэмдэгтэй металлуудыг исэлдүүлж чадна. Хэрэв металл хүчилтөрөгчит хүчилтэй харилцан үйлчлэлцвэл исэлдүүлэгчийн үүргийг устөрөгчийн ион буюу эсвэл хүчлийн үлдэгдлийн анион, устөрөгчийн ионы хамт гүйцэтгэнэ.
Жишээ нь: металлыг азотын хүчлээр үйлчилэхэд анион-нитрат устөрөгчийн ионы хамт (NO3-+H+)исэлдүүлэгч болно. Цайр, хөнгөнцагаан гэх мэт зарим металлууд шүлтүүдтэй харилцан үйлчлэлцдэг бөгөөд урвалын дүнд маш сул хүчлийн давс үүсэж, устөрөгч ялгардаг.
Жишээ нь: Цайрыг шүлтээр үйлчилэхэд цинкат гэж нэрлэгддэг цайрын хүчлийн давс үүсэж, устөрөгч ялгардаг. Zn+2NaOH=Na2ZnO2+H2 (натрийн цинкат)

Ихэнх металлууд хүчилтөрөгчтэй нэгдэж исмэгүүдийг үүсгэдэг. Кали, кальци, магни гэх мэт тогтмол валенттай металлууд суурийн исмэг үүсгэдэг. Зөвхөн брилли, цайр ба хөнгөнцагаан нь суурийн ба хүчлийн исмэгүүдийн аль алины шинжийг хадгалсан амфотер исмэгүүд үүсгэдэг. Ийм исмэгүүд нь хүчил ба шүлттэй алинтай нь ч харилцан үйлчилж давс үүсгэдэг.
Жишээ нь:
Zn+2HCl=ZnCl2+H2O ZnO+2NaOH=Na2ZnO2+H2O
Хувирах валенттай зарим металлууд янз бүрийн шинжтэй исмэгүүд үүсгэдэг, гэхдээ исмэгийн шинж нь металлын исэлдэлтийн байдлаас хамаарна. Доод исмэгүүд нь суурийн, дунд исмэгүүд нь амфотер ба дээд исмэгүүд нь хүчлийн исмэгийн шинжүүдтэй байна. Жишээ нь: хромын дутуу исэл CrO- суурийн исмэг, хромын исэл Cr2O3 амфотер исмэг, хромын ангидрид O2-O3-хүчлийн исмэг. Шүлтийн ба газрын шүлтийн металлуудын исмэгүүд устай шууд нэгдэж сууриудыг үүсгэдэг. Бусад металлын, суурийн ба амфотер шинжтэй, исмэгүүд устай шууд нэгддэггүй. Тэдгээрийн гидратуудыг дам аргаар гаргаж авдаг ба тэдгээр нь бараг усанд уусдаггүй болно. Зөвхөн суурийн шинжийг илэрхийлсэн металлын ислийн гидратуудаас гадна, бас суурь ба хүчлийн аль алины нь шинжийг үзүүлдэг. Ислийн гидратууд буюу амфолитууд гэнэ. Бүх алфолитүүд усанд муу уусдаг. Уусмал байдалтай амфолитүүд нь нэг зэрэг суурь ба хүчлийн маягаар диссоциацлагдана.
nH++ROn-n (ROH)n R+n+nOH-
Иймээс амфолитүүд нь хүчил ба шүлтийн алинд ч уусаж давс үүсгэдэг. Жишээ нь: цайрын ислийн гидратыг давсны хүчилд уусгахад хлорт цайр үүснэ.
Zn(OH)2+2HCl=ZnCl2+2H2O буюу ионы хэлбэрээр
Zn(OH)2+2H+ =Zn+2 +2H2O
Хэрэв цайрын ислийн гидратыг шүлтэнд уусгавал цинкат үүснэ.
Zn(OH)2+2NaOH=Na2 ZnO2+ 2H2O буюу ионы хэлбэрээр,
Zn(OH)2+2OH- =ZnO2+2H2O

Талстын электроны төвшнүүдийн үелсэн зон бүтэц

2009-10-28T00:07:00.000-07:00

Металл, хагас дамжуулагч ба хөндийрүүлэгч бодисын учрыг тайлбарлахын тулд талст торын үүсэхэд атомын электрон бүрхүүл, түүнчлэн атомын электронуудын төлөв ямар байдалд ордгийг үзэх явдал чухал юм. Энэ тухай сургаалыг талстын зонын онол гэж нэрлэдэг. Зонын онолын тусламжтайгаар металл, хөнкийрүүлэгч ба хагас дамжуулагч бодисуудын хоорондын ялгааг амархан тайлбарлаж болно. N ширхэг атомууд авч эдгээрээс талст тор үүсэхийг үзье.

Эхлээд хоёр атом авч ойртуулсаар холбоонд оруулая. Холбоонд орохын өмнө атом тус бүрийн электронууд тус тусынхаа атом дотроо тодорхой төлөвт оршино. Атом тус бүр ч гэсэн өөр өөрийн тодорхой төлөв байдалд байна. Хоёр атом холбоонд орсны дараа атомуудын төлөв болгон /өөрөөр энергийн төвшин бүр нь / хоёр салаалдаг. Одоо дээрх хоёр атом дээрээ гурав дахь атом нэмэн холбож дараа нь дөрөвдэхийг гэх мэтчилэн N атомыг холбон талст тор үүсгэе. Тэгвэл N атомаас бүтсэн биеийн электронуудын энергийн төвшин бүр N төвшин болон салаална. Энэ салаалалтыг талстын энергийн төвшнүүд гэж ойлгох хэрэгтэй. Паулийн зарчим ёсоор эдгээр төвшнүүдийн нэг бүр дээр хамгийн ихдээ эсрэг спинтэй хоёр л электрон байж болно. Атом бүр электрон бүрхүүлүүдийг бүдүүвчлэн дүрсэлжээ. Na-ийн атомын K болон L бүрхүүлүүд дүүрэн бүрхүүл байна. Харин М бүрхүүл бол дүүрэн биш бөгөөд энд орших ганц ширхэг 3s электроны энергийг их болговол тэр нь уул бүрхүүлийн дотор группууд 3p;3d-гийн алин дээр ч байж чадна. Гэвч гадны шалтгаанаар үйлчлэхгүй бол электронууд энергийн хамгийн нам төвшнүүдэд оршино.

Талстыг цэвэрлэх ба ургуулах нь Талстыг цэвэрлэх ба ургуулах нь

2009-10-28T00:05:00.000-07:00

Ямарваа хагас дамжуулагчийг хувийн дамжуулалтай болтол цэвэрлэх нь хагас дамжуулагчийн техникийн нэгэн зорилго юм. Цэвэрлэх арга олон байдаг боловч үндсэндээ хоёр шатнаас тогтоно. Юуны өмнө химийн цэвэрлэгээ хийж спектрын цэвэр бодис гаргана. Химийн аргаар ялгагдахгүй хольцыг цаашид физикийн аргаар цэвэрлэнэ. Одоо үед германи ба цахиурыг л хамгийн сайн цэвэрлэж чадаж байна. Маш цэвэр бодис гаргахад хамгийн дэлгэрсэн нь зонын хайлалтын арга юм. Энэ аргын гол санаатай танилцая.

Нэг бодис атлаа тэр нь хатуу ба шингэн төлөвт оршихдоо гаднын хольцыг харилцан адилгүй хэмжээгээр уусгадаг үзэгдлийг зонын хайлалтын арга түшиглэнэ. Ингэхдээ шингэн фаз нь хольцыг илүү уусгадаг. Гэвч хатуу төлөвтөө шингэн төлөвөөсөө илүү хольц уусгах ёс бас байдаг. Бодисын энэ чанарыг түгэлтийн коэффициентийн тусламжтай тодорхойлно, үүнд Сх ба Сш- хатуу ба шингэн төлөвийн үед байгаа хольцын концентраци болно. Хэрэв К1 тохиолдолд бодис хатуу төлөвтөө хольцыг давуутай уусгана. Практикт түгэлтийн коэффициентийн утга нь хэдэн арваас 10-20 гэсэн ийм бага ч байж болно. Зонын урд хэсэг хайлж ард үлдсэн хэсэг нь зонын хойноос хөөж царцана. Эндээс үзэхэд зон маань цувьмалыг эхнээс нь аваад адагт хүртэл дайран өнгөрч байна. Хэрэв Кгчийг бэлтгэх дараачийн шат бол цэвэрлэсэн бодисоо моноталст болгон ургуулах хэрэг байдаг. Энэ талаар хамгийн дэлгэрсэн нь Чохральскийн арга тул түүний зарчмыг товч тайлбарлая. Урьдчилан бэлтгэсэн маш жижиг моноталст үүсгүүрийг хайлмал талстад дүрж эргэлдүүлэн аажмаар дээш татахад үүсгүүрт наалдаж дээш татагдах шингэн кристалл маань царцахдаа үүсгүүрийг дууриан моноталст болон ургана. Зонын хайлалт ба моноталст ургуулах ажлыг зөв өндөр ваакуум, инерт хийн орчинд мадаггүй цэвэр нөхцөлд явуулдаг учир олон талын мэдлэг, туршлагын техникийн өндөр боловсролыг шаардана.

Идэвхжилийн энерги

2009-10-28T00:03:00.000-07:00

Химийн урвал явагдсан байхын тулд урвалд орж байгаа бодисуудын молекул юмуу атом, ионууд хоорондоо мөргөлдөж, улмаар бүтэц байгуулал үүссэн байх ёстой. Гэтэл молекул нэг бүр химийн урвалд хүргэдэггүй байна. Харин мөргөлдсөн хэсгүүд хоорондоо ойртож, тэдний хооронд электроны шилжилт, хуваарилалт явагдаж химийн шинэ холбоо үүссэн үед л сая урвал явагддаг. Өөрөөр хэлбэл, мөргөлдөж байгаа хэсгүүд, электроны үүлсийнхээ харилцан түлхэлцэх хүчийг (энергийн саадыг) давж чадах тийм бэлтгэл энергитэй болсон үед л урвал сая явагдана гэсэн үг.

Урвалд орох чадвартай болсон ийм молекул, атом, ионыг идэвжсэн хэсгүүд, дээрх энергийн саадыг давж гарахад шаардагддаг энергийг идэвхжилийн энерги гэнэ. Мөн урвалд орж буй молекулуудын нь дундаж энергиэс дээш, тухайн урвалыг явуулахад гаднаас шаардлагатай байгаа тодорхой нэг хэмжээний энерги (кЖ*мол -1)-ийг идэвхжилийн энерги гэнэ.

Харилцан үйлчлэлд орох яг тэр байрлалд буюу химийн холбоо нь өөрчлөгдөхөд бэлэн болсон анхны бүлэг молекул, атом, ионыг идэвхтэй комплекс гэдэг. Иймд химийн урвал, хувирал явагдаж уг систем, анхны энергит төлөв байрлал (∆Hа)-аас үүссэн бүтээгдэхүүний энергит төлөв байдал (∆Hб)-д шилжих явц бол завсрын идэвхт комплекс үүсэхэд харгалзсан, энергийн саад Есаад дамжин урвал явагддаг байна.

Идэвхт комплекс үүсэх үеийн идэвхжилийн энерги анхны молекулуудын холбоо бүрэн салж дан атом үүсэх үеийн иэвхжилийн энергиэс хамаагүй бага байдаг байна. Өөрөөр хэлбэл, химийн урвалын идэвхт комплекс үүсэж явагдах зам нь урвалд орж буй бодисуудын молекулийн холбоо бүрмөсөн салж урвал явагдах замыг бодвол энергийн хувьд хавьгүй хожоотой явагддагбайна.. Иймээс ихэнх урвал завсрын идэвхт комплекс үүсгэх замаар явагддаг. Ийнхүү идэвжилийн энерги бол нэг ёсны урвалд орж байгаа бодисуудыг идэвхт комплекс болгон хувиргахад шаардагдах энерги юм.

Металлын холбоо

2009-10-27T05:30:00.001-07:00

Металл үүсэхэд түүний атомын валентын электронууд бүрхүүлээсээ салж, металлын ионуудын / эерэг цэнэгтэй/ хоорондуур хөдөлж байх чөлөөт электронууд болно. Иймээс металлын ионуудын хооронд электрон үүл, манан буй болох бөгөөд энэ нь металлын атомуудыг хооронд нь холбож “гагнах” шалтгаан болж өгнө. Ингэж металл холбоо чөлөөт электронуудын тусламжтайгаар үүсдэг ажээ. Металл доторх нэгэн чөлөөт электроныг авлаа гэхэд тэр электроныг тодорхой чөлөөт электронууд бүгд нэгэн зэрэг бүх атомдаа хамаарна гэж үздэг. Металл холбоо валентын холбооны адил чиглэсэн шинж байдал үгүй явдал үүнтэй холбоотой юм.

Хэрэв металл тунгалаг бөгөөд атом, электроныг нь харж болдогсон бол түүний дотор юу харагдахыг төсөөлөн бичвэл: атом бүрийг ажиглавал тус бүрдээ цөмөө тойрсон битүү манантай (электрон бүрхүүлүүд) байна. Тэгвэл атомын цөмүүд харагдахгүй нь байна. Ийм битүү манангаар бүрхэгдсэн атомуудын хоорондуур ихээхэн сийрэг чөлөөт электрон манан бужигнан ажиглагдах юм. Үүнийг металлын электрон хий ч гэж хэлдэг.

2009-10-27T05:28:00.000-07:00