Аналогия между кремнием и германием

Длинные периоды периодической системы можно описать как короткие, в которые включено десять дополнительных элементов. Первые три элемента длинного периода между аргоном и криптоном — металлы калий, кальций и скандий —по свойствам напоминают соответствующие металлы предшествующего короткого периода — натрий, магний и алюминий. Аналогично последние четыре элемента — германий, мышьяк, селен и бром — похожи на предшествующие родственные им элементы, т. е. соответственно на кремний, фосфор, серу и хлор. Остальные элементы длинного периода — титан, ванадий, хром, марганец, железо, кобальт, никель, медь, цинк и галлий — не имеют родственных им более легких аналогов они по своим свойствам не очень похожи ни на один легкий элемент. [c.472]

Аналогия между всеми элементами этой группы выражается в том, что максимальная валентность их является одинаковой и равной четырем отличительные особенности заключаются в металлоидном характере углерода и кремния, незаполненной -электронной оболочке у элементов подгруппы титана и постепенном переходе от кремния к металлам — германию, олову и свинцу. Различие между этими элементами также проявляется в изменении характера связи, являющейся ковалентной для углерода, кремния, германия и олова (низкотемпературной модификации) и чисто металлической для аналогов титана и свинца. Металлический характер элементов в подгруппе германия возрастает сверху вниз. Таким образом, получается ряд элементов, где металлические свойства последовательно снижаются РЬ —> Зп Ое 31. Сходство и различие в строении атомов и характере связи обусловливает и различные виды взаимодействия с другими элементами периодической системы и, в частности, с кислородом. Эти элементы по подгруппам отличаются окисляемостью, свойствами кислородных соединений, образованием или отсутствием твердых растворов кислорода в металлах. [c.18]

Гибридизация одной 5- и трех р-орбиталей ( р -г и б р и д и 3 а ц и я), как уже указывалось, объясняет валентности углеродного атома. Образование р -гибридных связей характерно также и для аналогов углерода — кремния и германия валентности этих элементов также имеют тетраэдрическую направленность. Может возникнуть вопрос — если гибридные орбитали обеспечивают большую концентрацию электронного облака между ядрами и, следовательно, более прочную связь, [c.176]

Полная аналогия между кремнием и германием, а также между силикатами и германатами выражается не столько 3 модельном подобии структур, сколько в сильно развитом изоморфизме. Аналогия галлиевых и германиевых полевых шпатов с алюмосиликатами, этой весьма важной группы минералов, была [c.70]

К- Б. Яцимирский считает, что большее значение в этом отношении имеет другая энергетическая характеристика, представляющая собой отношение квадрата заряда иона к его радиусу z /R). Зависимость растворимости соединений от этой характеристики в некоторых случаях проявляется довольно отчетливо. Периодический закон дал возможность аналитикам использовать аналогию в свойствах элементов для обнаружения новых реакций и методов определения ионов. Например, по положению предсказанного Д. И. Менделеевым элемента — германия — в IV группе периодической системы между кремнием и оловом можно заключить, что аналитические реакции ионов германия должны обнаруживать сходство с реакциями ионов кремния и олова той же степени окисления. И действительно, подобно Ge осаждается серо- [c.31]

Из элементов главной подгруппы IV группы только средний член — германий — редкий элемент. Его легкие аналоги — углерод и кремний — основные неметаллы, определяющие строение органической и основной массы неорганической природы. Тяжелые аналоги — олово и свинец — обычные цветные металлы. Германий, следовательно, занимает промежуточное положение между металлами и неметаллами, что определяет своеобразие его химических свойств [2,5]. [c.162]

В качестве примера глубокой аналогии физических и физикохимических свойств элементарных кремния и германия следует отметить образование непрерывных твердых растворов в системе 81—Ое и близкое к линейному изменение параметров элементарных ячеек твердых растворов. Широкая кристаллохимическая аналогия кремния и германия в существенной мере переносится и на их окисные производные. Так, в системе ЗЮг— ОеОг обнаружены непрерывные твердые растворы между кварцевыми формами кремнезема и двуокиси германия [23]. [c.173]

Для изучения химических реакций в твердых телах были проведены химические исследования на высокочистых полупроводниковых материалах [1]. Движения атомов в полупроводниках важны не только в связи с технологическим использованием методов диффузии для образования контактов в полупроводниковых устройствах, но также и потому, что чистые и почти совершенные полупроводниковые кристаллы являются особенно хорошей средой для изучения взаимодействия примесей и зависящих от диффузии реакций в твердой фазе. При изучении химических взаимодействий между примесями было показано, что можно использовать германий и кремний в качестве среды для наблюдения в очень разбавленных твердых растворах разнообразных химических явлений, обычно связанных с водными или другими жидкими растворами. Аналогия с водными растворами хорошая, так как и полупроводник, и вода при обычных температурах являются слабо ионизованными средами, причем при ионизации электроны и дырки образуются в полупроводнике так же, как водородные и гидроксильные ионы в воде. Электронно-дырочное равновесие и закон действия масс можно непосредственно применить к таким проблемам, как растворимость примеси, находящейся в равновесии с внешней фазой, ионизация примеси и распределение ее между различными местами кристаллической решетки соединения, таким же способом, который обычно используют для расчетов кислотно-щелочного равновесия, действия общего иона и т, д. Образование ионных нар в полупроводниках было детально и количественно изучено твердое вещество является отличной средой для проведения таких исследований вследствие его чистоты, отсутствия осложнений, вызываемых, например, эффектом гидратации и возможностью легко и независимо варьировать концентрации взаимодействующих ионов. [c.44]

В IV группе четвертый ионизационный потенциал углерода намного превосходит потенциал кремния и его тяжелых аналогов, что доказывает правильность сдвига углерода в крайнее правое положение в табл. 7. Кремний имеет низкий потенциал ионизации, промежуточный между потенциалами титана и германия, что подтверждает правомерность сильного смещения его влево по отношению к ряду германия в промежуточное положение между титаном и германием. [c.34]

Кремний отличается от углерода гораздо более ярко выраженным электроположительным характером и подобно алюминию занимает промежуточное положение между своими тяжелыми аналогами — германием, [c.88]

Гибридизация одной s- и трех р-орбиталей (sp -гибридизация), как уже указывалось, объясняет валентности углеродного атома. Образование sp -гибридных связей характерно также и для аналогов углерода — кремния и германия валентности этих элементов также имеют тетраэдрическую направленность. Может возникнуть вопрос — если гибридные орбитали обеспечивают большую концентрацию электронного облака между ядрами и, следовательно, более прочную связь, то почему они не возникают в НаО л NH3 На да шый вопрос следует ответить, что направленность связей в этих соединениях также можно объяснить sp -гибридизацией. Такой подход является даже более точным, чем изложенный на стр. 161 и 162. Не следует, однако, забывать, что оба подхода являются приближенными. При образовании молекулы HjO атом кислорода люжет приобретать конфигурацию наружного слоя где Ф2, Фз и — sp -гибридные волновые функции верхние индексы указывают количество электронов, занимающих данную орбиталь. Таким образом, две из четырех гибридных орбиталей атома кислорода заняты неспаренньши электронами и могут образовать химические связи угол между этими связями должен составлять 109,5°. Это значение ближе к экспериментальному (104,5°), чем величина 90°, даваемая схемой, рассмотренной на стр. 161. Однако если на стр. 161—162 пришлось объяснять отклонение теоретической величины от экспериментальной для молекулы HjO, то здесь нужно объяснить, почему углы между связями у аналогов воды HjS, HaSe и НаТе заметно отличаются от 109,5°. Это объясняется действием ряда факторов. В частности, в соединениях, содержащих большие атомы, связь слабая и выигрыш энергии в результате образования связи гибридными орбиталями не компенсирует некоторое возрастание энергии s-электронов, обусловленное их переходом на sp -гнбридные орбитали. Это препятствует гибридизации. Кроме того, как показали точные расчеты, при образовании связи Э—Н 25-орбитали кислорода (и азота) сильнее перекрываются с ls-орбиталями водорода, чем 2р-орбита-ли. Для аналогов кислорода, наоборот, сильнее перекрываются р-орбитали. Это обусловливает больший вклад s-состояний (гибридизацию) в образование химической связи в молекуле Н О, чем в ее аналогах. Поэтому валентные углы в H2S, HjSe и НаТе близки к 90°. [c.168]

Аналогия между структурами аморфных тел и жидкостей не означает идентичности существующего в них ближнего порядка. Так, например, жидкий кремний и германий имеют ближний порядок, существенно отличный от блинснего порядка в аморфном состоянии. В то же время цепочная структура селена и теллура сохраняется при переходе из аморфного состояния в жидкое. [c.10]

Действительно, в ряду щелочных металлов литий не следует за натрием, а оказывается между кальцием и магнием. За щелочноземельными металлами следует не магний, а литий, бериллий же находится почти в конце ряда, вблизи алюминия. Рений, осмий, иридий, платина оказываются более электроположительными, чем технеций, рутений, родий, палладий, а марганец, железо, кобальт, никель— более электроотрицательными. Между таллием и индием оказывается свинец, а бор смещается к гораздо более отрицательным элементам, занимая место между кремнием и полонием. В IV группе между свинцом, оловом и германием, кремнием располагаются пять элементов II, III и V групп, а углерод сдвигается к еще более электроотрицательным элементам, располагаясь между фосфором и водородом. В V группе висмут, сурьма отделены от своих аналогов — мышьяка и фосфора — пятью элементами, а азот располагается еще на семь элементов правее. Между полонием, теллуром (VI группа) и селеном, серой располагаются шесть элементов, а кислород отделен от последних тремя элементами. Так же разорван и ряд галогенов. Следовательно, расположение элементов в порядке уменьшения электроноложительности, хотя и связано с их расположением в периодической системе, но осложнено немонотонным изменением этого свойства в подгруппах элементов-аналогов. [c.119]

Из элементов главной подгруппы IV группы только германий редкий элемент. Он занимает промежуточное положение между металлами и неметаллами, что определяет своеобразие его химических свойств. Его электронная формула 8 28 2р 35 Зр Зй Ч5Чр .Как и для соседних элементов подгруппы галлия, для элементов подгруппы германия характерна валентность IV и II устойчивость соединений, отвечающих валентности II, при переходе от германия к свинцу увеличивается. В 1870 г. Д. И. Менделеев предсказал существование аналога кремния — экасилиция — и описал его свойства. Менделеев предполагал, что этот элемент может быть найден в минералах титана и циркония. В 1885 г. на одном из рудников Саксонии был найден новый минерал, названный аргиродитом. В следующем году К. Винклеру удалось выделить из этого минерала неизвестный элемент, который он принял за аналог сурьмы. Однако когда было опубликовано сообщение об этом открытии, Менделеев и одновременно с ним В. Рихтер и Л. Мейер сообщили Винклеру, что открытый им элемент является в действительности экасилицием, что впоследствии подтвердилось исследованиями самого Винклера. Винклер просил Менделеева дать согласие назвать вновь открытый элемент германием (в честь родины Винклера), на что Менделеев прислал положительный ответ. [c.154]

Соединения, содержащие между атомами 81 и Ое мостики типа —СН2СНС1—, дегидрохлорируются легче своих чисто кремнеорганических аналогов. Однако над этой реакцией превалирует р-рас-пад. В зависимости от положения атома галогена в углеводородном мостике в р-распаде участвуют либо атом кремния, либо — германия. Распад соединения, содержащего мостик —СНС1СНС1—, говорит о большей тенденции к расщеплению связи С—Ое[33,369] [c.302]

Начало внедрения химических идей в науку о полупроводниках можно отнести к первым послевоенным годам, когда была установлена связь между электрическими параметрами германия, кремния, серого олова, их структурой и типом химического взаимодействия между атомами. Затем, почти одновременно в разных странах, наряду с химическими исследованиями различных полупроводников, как физиками, так и химиками стали изучаться бинарные аналоги элементов четвертой группы. Среди них были обнаружены вещества с исключительно высокой подвижностью носителей тока, параметром весьма важным. для ряда практических применений. Это привлекло внимание исследователей, и число работ в этой области стало очень быстро расти, что дало возможность рассмотреть с единой точки зрения большой круг веществ, сходных по структуре и типу химической связи. Очень существенно, что такое рассмотрепие привело к удачным прогнозам практически важных свойств еще неизвестных в то время веществ этой группы., [c.7]

Т. А. Конторова (49] высказала предположение о том, что плавление таких веществ как германий, кремний, и соединений со структурой цинковой обманки не сопровождается изменением типа связи. Оно приводит лишь к тому, что валентные мостики между атомами утрачивают свою резкую пространственную направленность и приобретают способность поворачиваться. По аналогии с эффектом, наблюдаемым в полярных кристаллах, такое изменение ориентаций ковалентных связей можно также назвать ориентационным плавлением. [c.33]

Кремнийорганические полимеры можно подразделить на следующие основные типы а) полимеры на основе связей кремний — кремний б) полимеры па основе связей кремний — углерод в) полимеры на основе силоксановых цепех и г) сетчатые силоксаны [378]. Однако не всегда можно достаточно определенно провести границу между этими различными типами полимеров. В настоящей главе рассматриваются первые два типа. Полимеры со связями 81 — 8 — 81 и 81 — N — 81 более близки к силршонам и поэтому не подвергаются детальному обсуждению. Что касается полимеров германия, олова и свинца, то в данную главу включены аналоги всех четырех вышеуказанных типов кремнийорганических полимеров. [c.257]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология