Валентности галлия

Фосфор, мышьяк или сурьма (имеющие электронное строение внешнего энергетического уровня s pЗ и проявляющие валентность 5), будучи введенными в кристаллические решетки германия или олова (электронное строение внешнего уровня 5 р валентность 4) ведут себя как донорные примеси, т. е. отдают электроны и создают проводимость п-типа. Если же в германий или кремний ввести бор, алюминий, галлий или индий (электронное строение внешнего уровня 5 р, валентность 3), то атомы примеси захватывают четвертый электрон и полупроводник обнаруживает проводимость р-типа. [c.186]

В атомах галлия, индия и таллия валентными электронами яв- ляются наружные, но только в возбужденном состоянии — Таким образом, обычно проявляемая этими элементами в соединениях высшая степень окисления равна -ЬЗ. Однако галлий и индий [c.334]

Обычная валентность галлия и индия равна трем. Таллий дает производные, в которых он трех- и одновалентен. [c.363]

Главную подгруппу III группы периодической системы составляют бор, алюминий, галлий, индий и таллий. Электронные конфигурации этих элеменюв приведены в табл. 1, все они имеют на последнем энергетическом уровне по три электрона (в нормальном состоянии — два электрона на s-орбитали в один электрон на / -орбитали). Такое распределение электронов обусловливает возможность для указанных элементов проявлять в своих соединениях переменную валентность. [c.329]

Основная валентность галлия -f 3 и только отвечающие ей соединения устойчивы в водных растворах. Нормальный потенциал Ga относительно раствора соли галлия (III) — 0,56 В. Относительно щелочного раствора, где можно предполагать реакцию [c.226]

Некоторые элементарные вещества и среди них в первую очередь германий отличаются полупроводниковыми свойствами. Эти свойства обусловлены особым состоянием электронов в кристаллической решетке полупроводников. Германий по структуре кристаллов напоминает алмаз. Каждый атом германия связан с четырьмя другими ковалентными связями. Однако в отличие от алмаза в кристаллах германия валентные электроны закреплены непрочно и под влиянием нагревания или облучения могут, возбуждаясь, отрываться от связываемых ими атомов и свободными уходить в междуузлия решетки. Наличие таких свободных электронов в кристаллах германия сообщает ему некоторую электронную проводимость. При переходе электрона в свободное состояние у данного атома остается свободная орбиталь, так называемая д ы р к а . Эта дырка может заполниться при перескоке валентного электрона соседнего атома, в котором тогда возникает новая дырка. Если при наложении электрического поля свободные электроны будут передвигаться к положительному полюсу, то дырки будут передвигаться к отрицательному полюсу. Это передвижение дырок, равносильное передвижению положительных зарядов, сообщает кристаллам германия еще так называемую дырочную проводимость. В совершенно чистом германии в каждый данный момент число дырок равно числу свободных электронов. Это обусловливает равное значение электронной (п) и дырочной р) проводимости в общей электропроводности чистого германия, значение которой очень невелико. Однако соотношение между числами свободных электронов и дырок в кристалле германия можно изменить. Если в германий ввести даже очень незначительную примесь, например мышьяка, в атомах которого на наружном уровне находится пять электронов, то в кристаллической решетке твердого раствора замещения число свободных электронов окажется больше числа дырок и электронная проводимость в этом случае будет играть решающую роль. Наоборот, если ввести в германий примесь галлия, на наружном уровне атомов которого имеется только три электрона, то число дырок в кристаллической решетке раствора замещения станет превышать число свободных электронов и решающая роль будет уже принадлежать дырочной проводимости. Однако в случае образования с элементарным полупроводником твердого раствора внедрения примесь активного металла усиливает элек- [c.205]

Система позволила уточнить положение, величины атомных весов и значение валентности ряда элементов. На основе системы можно было предвидеть , предсказывать существование и свойства еще не открытых элементов. Менделеев предсказал, например, существование скандия, галлия и германия, которые были впоследствии открыты. [c.79]

Характеристика элементов подгруппы галлия. Подобно типическим элементам, металлы подгруппы галлия являются 5/7-элементами. Несмотря на то что элементы подгруппы галлия — типовые аналоги, наблюдаются особенности в свойствах отдельных ее представителей. Элемент галлий непосредственно следует за первой десяткой кайносимметричных переходных 3 -металлов, для которых особенно сильна -контракция. Поэтому атомный радиус галлия меньше таковых не только его более тяжелых аналогов, но и алюминия. Вследствие этого ионизационные потенциалы галлия более высокие и связанные с ними энергетические характеристики отличаются от его аналогов. Уже у элементов ИВ-группы заметна тенденция к уменьшению степени окисления сверху вниз, в частности для ртути. Такое понижение положительной степени окисления еще более заметно и подгруппе галлия, В этом в определенной мере проявляется горизонтальная аналогия. Уже для таллия степень окисления +1 более стабильна, чем характеристическая степень окисления +3. Вследствие с1- и особенно /-контракции переход от индия к таллию сопровождается только незначительным увеличением атомного радиуса. В то же время ионизационные потенциалы таллия заметно больше, чем индия. Дело в том, что оба бз -электрона атома таллия подвержены сильному эффекту проникновения через двойной экран и /-электронных облаков. В результате 5-электроны с трудом участвуют в образовании химических связей. Этот факт получил наименование концепции инертной электронной пары. Поэтому у таллия часто валентным является бр-электрон, который, переходя к окислителю, превращает таллий в устойчивый ион Т1(+1). По этой причине производные Т1(+1) почти не проявляют восстановительных свойств и, наоборот, производные Т1(+3) являются сильными окислителями. [c.156]

Как показано на рис. III.7, примесные атомы алюминия и фосфора замещают атомы кремния в узлах решетки. Энергетическая однородность кристалла при этом нарушается. Атомы алюминия имеют лишь по три валентных электрона, что приводит к дефициту одного электрона в каждом занимаемом ими узле кристаллической решетки. Однако при сообщении атому алюминия небольшой энергии порядка 5,5 кДж/моль он захватывает недостающий электрон, превращаясь в отрицательно заряженный ион и образуя вблизи себя положительно заряженную дырку. Электрическая нейтральность кристалла при этом сохраняется. Аналогичное алюминию действие оказывают на свойства полупроводниковых кремний и германия примеси и других элементов, таких, как бор, галлий, индий, цинк, железо, марганец. Их называют акцепторными примесями. [c.80]

Рассмотренное строение двойного слоя характерно для собственных полупроводников, в которых нет ни объемных примесей (добавок), ни так называемых поверхностных состояний, обусловленных чаще всего адсорбцией чужеродных атомов. Часто полупроводник в качестве примеси содержит атомы такого вещества, благодаря которому резко увеличивается число свободных электронов п. Такие добавки называются донорами электронов. Для германия такой добавкой служит мышьяк. Поскольку произведение пр в присутствии доноров электронов остается постоянным [уравнение (28.3)1, то увеличение п приводит к соответствующему уменьшению числа дырок р--=К 1п. Поэтому проводимость таких примесных полупроводников п-типа осуществляется в основном за счет свободных электронов в зоне проводимости. Если же атомы примеси резко увеличивают число дырок в валентной зоне, то растет дырочная проводимость и соответственно уменьшается число свободных электронов п = Кз/р- Такого рода примеси называются акцепторами электронов, а полупроводники с дырочной проводимостью — полупроводниками /7-типа. Акцепторами электрона для германия служат атомы галлия. В присутствии примесей соотношение (28.2) в объеме полупроводника уже не остается справедливым. Вместо него следует записать [c.141]

Основная валентность галлия 3-Ь отвечающие ей соединения только и устойчивы в водных растворах. Нормальный потенциал галлия относительно раствора его соли —0,53 в. Относительно же щелочного раствора, где можно предполагать реакцию [c.79]

После окончательного заполнения 3< -орбиталей начинается заселение электронами 4р-орбиталей этот процесс ничем не нарушается и соответствует построению ряда типических элементов от галлия, Оа, с валентной структурой 3 °4. -4р до благородного газа криптона, Кг, с конфигурацией 3 °4х 4р. Первая энергия ионизации, последовательно повышавшаяся при возрастании ядерного заряда в ряду переходных металлов, резко падает у Оа, где новый электрон поступает на менее устойчивую 4р-орбиталь. [c.398]

К главной подгруппе И1 группы относятся бор, алюминий, галлий, индий и таллий. Наружный энергетический уровень атомов этих элементов имеет конфигурацию ns np, поэтому в возбужденном состоянии валентность их равна 3. [c.259]

Широкое распространение получили полупроводниковые соединения. Такие соединения образуются, например, элементами пятой и третьей групп периодической системы, из них большое значение имеет арсенид галлия ОаАз. Ширина запрещенной зоны в подобных соединениях обычно растет со степенью ионности связи и определяется поэтому разницей электроотрицательностей составляющих их атомов. Замещение атомов соединения на атомы примесей с отличными валентностями приводит, как и в случае германия, к п- (например, при замене Аз в ОаАз на атом селена или теллура) или к р-проводимости (например, при замене в том же соединении Оа на Са или Mg). [c.519]

Действительно, для алюминия, галлия и индия известны соединения, где они проявляют валентность три, два или один. [c.329]

У бора и алюминия в сравнении с -элементами второй группы ослабляются металлические свойства. Это обусловлено увеличением числа валентных электронов. Бор — неметалл. Остальные элементы—металлы. Оксид и гидроксид бора В2О3, Н3ВО3 обладают кислотными свойствами, оксиды и гидроксиды алюминия, галлия и индия Э2О3 и Э (ОН)з амфотерны [c.73]

В подгруппе бора (валентность центрального атома 3) оксид и гидроксид имеют слабокислый характер (малый радиус) алюминия, галлия, индия — амфотерный характер (средний радиус) таллия — основной (большой радиус). [c.98]

Из табл. 9 видно, что валентные электроны у алюминия связаны менее прочно, чем у галлия, индия и таллия таллий менее электроположителен, чем алюминий потенциал ионизации атома таллия выше, чем атома алюминия. Бор обнаруживает определенное сходство с кремнием. [c.156]

Соединения бора с металлами. Бор ни с одним металлом не образует непрерывных твердых растворов. Он совершенно не взаимодействует с металлами подгруппы цинка, индием, таллием, оловом, свинцом и висмутом. С металлическим галлием бор образует эвтектическую смесь. С активными металлами бор дает бориды, образованные в соответствии с правилами валентности, например [c.145]

Характеристика элементов подгруппы скандия и РЗЭ. Элементы подгруппы скандия объединяет с типическими элементами и элементами подгруппы галлия наличие трех валентных электронов. Но у элемеитов П1А-группы валентные электроны — это два электрона на 5-орбитали и один на уо-орбитали, а у элементов подгруппы скандия третий электрон находится на п—1)й(-орбитали. Таким образом, типические элементы и элементы подгруппы галлия являются 5/ -элементами, а элементы подгруппы скандия — хй-элемен-тами. В состоянии трехзарядных ионов элементы П1В-группы [c.167]

Обычная валентность галлия равна трем, но при высоких температурах образуются одновалентные соединения (ОагО, Ga l, Gal,. ..), что позволяет применять к соединениям галлия технологию газотранспортных реакций. Одновалентные соединения образуются при взаимодействии трехвалентного соединения с металлическим геллием [c.461]

Если в собственно полупроводник ввести акцепторную примесь, например в германий ввести атом галлия, у которого лищь три валентных электрона, то к нему от германия перейдет один из электронов, и в валентной зоне появится дырка. Условием такого перехода является близость энергетического уровня примеси, располагающегося в запрещенной для германия зоне, к верхнему уровню валентной зоны германия. Концентрация дырок в этом случае становится преобладающей, и собственно полупроводник превращается в примесный полупроводиик р-тла, или в р-полупроводник. Для полупроводников с примесной проводимостью пфрфп[ и вместо (5.46) следует писать [c.139]

Арсенид галлия (njHpoKo применяемый полупроводник) имеет структуру типа сфалерита (см. рис. 52, а). Об1.ясните строение GaAs, пользуясь методом валентных связей. [c.99]

Указанное вьине электронное средостение , не меняя числовых характеристик элемента по валентности, все же существенным образом влияет на их свойства. Это дает основание говорить о семействе галлия среди элементов главной подгруппы III группы ( 6). [c.420]

Элементы бор В, алюминий Л), галлий Оа, индий 1п и таллий Т1 входят в состав П1А групты Периодической системы Д. 11 Менделеева. Строение валентного электронного уровня у атомов этих элементов одинаково — пз пр. Отсюда вытекает характерная для этих элементов степень окисления ( + 111) электроотрицательность элементов невысока. По химическим свойствам бор—неметалл алюминий, галлий и индий — амфотерные элементы, причем при переходе от Л1 к 1п основные свойства усиливаются, таллий проявляет металлические свойства для него более устойчиво состояние Т , чем Т1 ". [c.199]

Нитриды. Нитриды металлов (т. е. соединения с азотом электроположительных элементов) во многих отношениях сходны с силицидами. Их и делят обычно (Г. В. Самсонов) на ионные, ковалентные и металлоподобные, как это принято по отношению к силицидам. Металлы I и II групп, обладающие валентными s-электронами, образуют нитриды ионного типа, а алюминий, галлий, индий и т. п., для которых характерно наличие / -электронов на внешних оболочках, — нитриды ковалентного типа. Переходные металлы дают металлоподобные нитриды. Формально можно рассматривать нитриды первых двух типов как производные аммиака (LisN, K3N, AIN) — они действительно под действием воды разлагаются с выделением аммиака. Нитриды щелочных и щелочноземельных металлов неустойчивы (особенно во влажном воздухе). Нитриды алюминия и бора с кислотами практически не реагируют. Нитрид бора BN — боразон — отличается исключительной твердостью (близок по твердости к алмазу) и термостойкостью — выдерживает температуры до 2000°С. [c.293]

Групповая аналогия далеко не отражает всех особенностей элементов, входящих в данную группу, поскольку формируется она по наиболее общему признаку — числу валентных электронов — без учета типа валентных орбиталей. Эта аналогия пропадает для элементов в низших степенях окисления и тем более в свободном состоянии. Однако в пределах каждой группы можно выделить элементы, которые обладают более глубоким сходством между собой, Это сходство проявляется не только в высшей, но и во всех промежуточных степенях окисления, и обусловлено не только одинаковым числом валентных электронов, но и одинаковым типом орбиталей, на которых эти электроны расположены. По этому признаку и выделяются подгруппы элементов в пределах одной rpyinibi. Элементы, принадлежащие к одной подгруппе, обладают более близким сходством в свойствах, в основе которого лежит одинаковый тин валентных орбиталей, заполняющихся электронами. Эта более глубокая аналогия называется типовой аналогией. Таким образом, элементы, принадлежащие одной подгруппе, являются тип-аналогами, Так, в рассмотренном выше примере П1 группы бор, алюминий и подгруппа галлия, образующие главную под-грушту (или ПГА.-группу), являются тип-аналогами, поскольку для всех этих элементов характерен одинаковый тип валентных электронных орбиталей (ns np ). Элементы подгруппы скандия, образующие побочную подгруппу П1 группы (или И1В-группу), также являются между собой тип-апалогами [валентная электронная конфигурация ns (n—l)(i l. [c.9]

Таким образом, в аква- и гидроксокомплексах Ga + имеет к. ч. 6. Одиако для всех трех элементов существуют комплексы с координационной валентностью и 4, и 6. Ниже приводим примеры некоторых из этих комплексов [GaF ] " (р/С 16,8), [1п(0Н)4) (рК 29,6), fin( H, 00)J - (р/С 18,3), [ТШг,]- (р/С 26,1), [TlBrJ - (р/С 31,6). Для Ga (-ЬЗ), как и А1 (Ч-З), наиболее характерны фторокомплексы, а 1п(-)-3) и Т1 (+3) обладают большим сродством к другим гологенид-ионам. Здесь сказывается размерный фактор увеличение ионных радиусов комплексообразователей в ряду от галлия к таллию. [c.163]

Высшая координационная валентность 9 (15- - -Зр- +5й -орбита-лей) проявляется в кристаллогидратах сульфата галлия. Координационному числу 8, т. е. вовлечению только четырех ii-орбиталей (кроме S- и р-орбиталей), отвечают кристаллогидраты нитрата и се-лепата галлня и перхлората индия Ga (NO,,),,-SHaO, Ga2(Se04)2- [c.163]

Если вводить в кристаллическую решетку германия (кремния) атом галлия или другого элемента 11IA подгруппы, то у атома замещающей примеси не хватит одного электрона для осуществления четырех нормальных связей с соседними атомами германия. Одна из связей будет незаполненной (одноэлектронной), но атом галлия и смежный с ним атом германия будут электронейтральными. Однако при небольшом возбуждении электрон из какой-либо нормальной соседней связи между атомами германия может перейти в место незаполненной связи. Тогда у атома галлия появится отрицательный заряд, а где-то вблизи возникнет дырка (рис. 74). Таким легированием германия (кремния) элементами IIIA подгруппы можно повышать концентрацию дырок, которые станут основными носителями подвижных зарядов, а электроны — неосновными. Так как энергия возникновения дырки вблизи акцепторной примеси Д а тоже порядка сотых долей электрон-вольта, то появление галлия в решетке германия как примеси замещения, по-видимому, приводит к появлению локального уровня Ец вблизи верхнего края валентной зоны (рис. 74,6). Уже при невысокой температуре электроны из валентной зоны переходят на этот акцепторный уровень оставляя дырку в валентной зоне. Полупроводники с избытком дырок (с акцепторными примесями) называются дырочными или р-типа полупроводниками (от лат. positive — положительный). [c.240]

Общая характеристика. Эти элементы редкие, за исключением алюминия, на долю которого приходится 8,8% массы земной коры (третье место — за кислородом и кремнием). Во внешнем электронном уровне их атомов по три электрона а в возбужденном состоянии Проявляют высшую валентность 111 Э2О3, Э(ОН)з, ЭС1з и т. д. Связи с тремя соседними атомами в соединениях типа ЭХд осуществляются за счет перекрывания трех гибридных облаков поэтому молекулы имеют плоское трехугольное строение, дипольный момент нуль. Из-за того, что в атомах галлия, индия и таллия предпоследний уровень содержит по 18 электронов, алюминия 8 и бора 2, нарушаются закономерные различия некоторых свойств при переходе от алюминия к галлию температур плавления элементарных веществ, радиусов атомов, энтальпий и свободных энергий образования оксидов, свойств гидроксидов и пр. (табл. 23). Таков же характер изменения различий при переходе от магния к цинку. [c.279]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология