Obecná a anorganická chemie I

Polovodiče

• Vlastní (nedopovaný) polovodič - př. Si, Ge, Se - úzký zakázaný pás

• Příměsový polovodič - n-typ - dopování „elektrony“ - př. Si dopovaný P, As

• Příměsový polovodič - p-typ - dopování „dírami“ - př. Si dopovaný Ga, Al

• Příklady polovodičů:

  • Křemík, germanium - dopované i nedopované

  • Polovodiče typu:

    • AIIIBV - GaAs, AlN, GaP, InGaN

    • AIIBVI - ZnS, CdS, ZnSe

    • AIVBIV – SiC

• Fotovoltaický jev - solární panely - vznik el. napětí po dopadu světla na P-N rozhraní

• Polovodičové diody (LED) - opačný jev: emise fotonu po aplikaci el. napětí

• Tranzistory - čipy, mikroprocesory, integrované obvody

„Idy“

• Boridy: TiB2 , CaB6 , MgB2 , ZrB2 (kovalentní), Mn4B (intersticiální)

• Karbidy: B4C, SiC (kovalentní), WC, Fe3C (intersticiální)

• Nitridy: BN, Si3N4 (kovalentní), TiN, AlN (intersticiální)

• Silicidy: TiSi, ZrSi (kovalentní), Cu5Si, V3Si (intersticiální)

• Fosfidy: W3P, FeP, TiP

• Výroba:

  • Přímá syntéza z prvků

    • 3 Si + 2 N2 (g) → Si3N4

    • 3 Ca + N2 → Ca3N2

  • Reakce s příslušným hydridem

    • 3 Mg + 2 NH3 → Mg3N2 + 3 H2

    • 4 Ti + 2 PH3 → 2 Ti2P + 3 H2

    • BCl3 + NH3 → BN (hex.) + HCl

  • Reakce oxosloučenin kovů s C, B, N2

    • B2O3 + C → B4C + CO

    • SiO2 + 3C → SiC + 2CO

    • CaO + 3C → CaC2 + CO

    • Sc2O3 + 6 B → 2 ScB2 + 3 B2O3

    • Ca3(PO4)2 + 8 C → Ca3P2 + 8 CO

    • 3 SiO2 + 6 C + 2 N2 → Si3N4 + 6 CO

• P4S3 (s)- nejstálejší, žlutá krystalická látka

  • P (červený) + S → P4S3 (180 °C, inert)

  • Výroba zápalek – P4S3 (9 %), KClO3 (20 %), Fe2O3 (11 %), ZnO (7 %), sklo (14 %), klih (10 %), H2O (29 %)

• P4S10 (s) - strukturní analogie P4O10

  • P4 + S (nadbytek) → P4S10 (300 °C)

  • hydrolýza: P4S10 + H2O → H3PO4 + H2S

Sulfidy

• Iontové – NH4 + , s-prvky - rozpustné – mají bazickou reakci ve vodě: S2- + H2O ⇄ HS- + OH- kovalentní – p- a d- prvky, nerozpustné v H2O

• Snadné řetězení - tvoří polysulfidy

• K2S + nS → K2Sn+1

• Sn2- tvoří thiosoli Sb2S3 (aq) + Sn2-→ 2 SbS43- (aq)

• Příprava:

  • Přímá syntéza

    • Fe + S → FeS

  • Redukce síranů

    • CaSO4 + C → CaS + CO

  • Reakce s OH-

    • H2S + OH-→ S 2-→ HS(v nadbytku H2S)

  • Srážení

    • CuSO4 + H S → CuS(s) + H2SO4

  • Pražení sulfidů – technologický význam při výrobě kovů 2 ZnS + 2 O2 → 2 ZnO + SO2

• Sulfanový způsob dělení kationtů:

  • Klasický (překonaný) způsob dělení a důkazů kationtů (Fresenius, 1841)

  • Založený na zbarvení a rozpustnosti sulfidů v různých činidlech

  • Didaktický význam

Pseudohalogenidy

• Anionty (1−): CN− , OCN− , SCN−, N3 − ~ „pseudohalogeny“ (CN)2, (SCN)2

• existují: anionty X−, kyseliny HX, AgX↓, X2 , XY

• analogie: (CN)2 + OH− → CN− + OCN− + H2O

• KCN − cyankáli, neutralizací HCN, snadná oxidace: KCN + PbO → KOCN + Pb

• KSCN − thiokyanatan, důkaz + stanovení Fe3+

  • Fe3+ + SCN- → Fe(SCN)3

  • KCN + S → KSCN