ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Восстановление калием (аморфный кремний) из "Руководство по неорганическому синтезу" Продукт реакции, отобрав из него предварительно кусочки сульфида алюминия, переносят из тцгля в фарфоровую чашку, обливают водой и выдерживают массу под водой в течение суток до полного гидролиза сульфида алюминия. Эта работа проводится под тягой, так как при гидролизе выделяется большое количество сероводорода. Образовавшийся гидрат окиси алюминия взмучивают в воде и отделяют декантацией от кусочков кремния. Последние отбирают от шлака, обмывают 15—20 мин. соляной кислотой для удаления поверхностных загрязнений, промывают водой и затем длительное время нагревают с соляной кислотой, пока кусочки кремния не распадутся на мелкие кристаллики черного цвета. Эту операцию можно проводить и на холоду, обрабатывая продукт соляной кислотой в течение 3—4 дней. Полученный кристаллический порошок обрабатывают в платиновой чашке плавиковой и серной кислотами, как описано выше. [c.91] Очистка. Полученный тем или иным способом кремний подвергают специальной обработке в целях дальнейшей очистки (после предварительной, описанной выше) парами тетрахлорида кремния. Для этого можно использовать простой и удобный прибор, изображенный на рис. 17. [c.91] В кварцевую трубку 1 помещают лодочку 3, наполненную подвергаемым очистке кремнием, а на расстоянии 25—30 см от нее, в конце трубки—открытую ампулу 4 с тетрахлоридом кремния. [c.91] Ёсли очищаемый кремний содержит какие-либо окислы (например, шлаковые включения), то последние тоже можно удалить, действуя на них тетрахлоридом кремния. Примеси такого рода переходят при этом в хлориды и конденсируются на холодных частях прибора, а тетрахлорид кремния превращается в двуокись, от которой можно в дальнейшем освободиться обработкой плавиковой кислотой (см. выше). [c.92] Восстановление цинком (кристаллический кремний). В кварцевую илифа фзровую трубку длиной 70—80 сл и диаметром 20—23 ел (см. рис. 17) вводят (примерно на середину) лодочку с 5—10 г цинка, затем на расстоянии 27—30 см от лодочки (ближе к концу трубки) помещают открытую ампулу с 15—20 мл тетрахлорида кремния. Трубку укрепляют с небольшим наклоном в ту сторону, где помещается ампула с тетрахлоридом. Этот конец трубки закрывают резиновой пробкой и слегка нагревают, чтобы часть тетрахлорида испарилась. Как только пары, заполнив трубку и вытеснив из нее воздух, появятся в виде дыма из другого, открытого конца трубки, это отверстие нужно также плотно закрыть пробкой. Затем пламенем газовой горелки (или при помощи короткой трубчатой печи) нагревают до 800—900° ту часть трубки, где находится лодочка с цинком. При этом цинк вступает в обменную реакцию с парами тетрахлорида, образуются пары летучего хлорида цинка, которые конденсируются в более холодных частях трубки, а в лодочке остается кремний. Тетрахлорид кремния при хорошей герметичности прибора поступает из ампулы автоматически по мере расходования. Для ускорения реакции и предупреждения подсоса воздуха ампулу следует поместить в трубке на таком расстоянии от ее раскаленной части, чтобы тетрахлорид слегка нагревался, но не выше 45—50°. При более сильном нагревании пары тетрахлорида могут вытолкнуть пробки или разорвать трубку. [c.92] Цинк можно удалить из кремния последующей длительной обработкой парами тетрахлорида при высокой температуре (см. стр. 91). Если кремний выкристаллизовался в виде крупных кристаллов (около 1 мм или более), то перед обработкой парами тетрахлорида кремния нужно кристаллики измельчить в чистой стальной ступке, прокипятить в соляной кислоте, отмыть, высушить, а затем тонкий порошок кремния подвергнуть очистке. [c.93] После окончания реакции (через 1,5—2 часа) трубку охлаждают, вынимают лодочку с остатками цинка, а кремний и хлорид цинка вымывают из трубки водой, подкисленной соляной кислотой. Кремний довольно плотно пристает к стенке трубки в виде мшистого налета, и его иногда приходится соскабливать. При недостатке тетрахлорида кремний получается не в аморфном состоянии, а в виде мелкокристаллического порошка. Это наблюдается также и в тех случаях, когда трубка нагревается выше907°, т. е. вышетемпе-ратуры кипения цинка. Кристаллический кремний содержит небольшое количество цинка. [c.94] Полученный препарат кремния тщательно отмывают от хлорида цинка водой, подкисленной соляной кислотой, а затем кипятят в платиновой чашке с плавиковой кислотой, чтобы удалить возможные следы двуокиси кремния, отфильтровывают, отмывают водой и высушивают в сушильном шкафу при температуре 100 . [c.94] Подобный метод получения кремния иногда применяют и в полупроизводственном масштабе . [c.94] Б реактор помещают 50 г металлического калия, очищенного от окислов и керосина, плотно завинчивают крышку и нагревают колбу 3, в которую налито 70—75 мл тетрахлорида кремния. Во время этой операции колбу 7 открывают и, во избежание конденсации тетрахлорида, эту колбу, а также и-сбразную трубку 6 немного подогревают. Как только пары тетрахлорида заполнят прибор и начнут выделяться из колбы 7, и-сбразную трубку 6 открывают, наливают в нее тетрахлорид кремния и снова закрывают пробками. Затем закрывают колбу 7 и реактор помещают в раскаленную печь. [c.95] При проведении вышеописанной операции тетрахлорид кремния частично реагирует с материалом, из которого сделан реактор, т. е. с железом. При этом образуется небольшое количество хлорида двухвалентного железа, который в основном остается на стенках прибора, но частично загрязняет кремний. Поэтому кремний обычно содержит незначительные, но все же спектрально открываемые следы железа и некоторых других примесей, вносимых вместе с калием, взятым для реакции. [c.96] Кремний, при восстановлении его калием, получается в аморфном состоянии и имеет коричневую окраску. [c.96] Применять вместо калия натрий не рекомендуется, так как он менее активен и поэтому часто остается в реакторе непрореагировавшим под слоем хлорида натрия и кремния. [c.96] Вернуться к основной статье