CC BY
4
ИЗВЕСТИЯ
ТОМСКОГО ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА им. С. М. КИРОВА
Том 302 1976
ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ ВАЛЕНТНЫХ ФОРМ ГЕРМАНИЯ В МОНООКИСИ ГЕРМАНИЯ И ОСНОВНЫХ КОМПОНЕНТОВ В СМЕСИ МОНООКИСИ ГЕРМАНИЯ И ДВУОКИСИ СВИНЦА МЕТОДОМ АПН
Н. Г1. ПИКУЛА, Л. Ф. ЗАИЧКО, А. А. КАПЛИН
{Представлена научным семинаром кафедры физической и коллоидной химии)
В настоящее время в радиоэлектронике и технике связи все большее значение приобретает использование интегральных схем, полученных напылением на соответствующие подложки окисей или смеси окислов двух металлов. В данной работе объектом изучения являются пленки моноокиси германия (ОеО) и пленки моноокиси германия, содержащие некоторое количество двуокиси свинца (йеО+РЬОг), полученные напылением на ситалловые подложки при высоких температурах и давлениях.
По мнению ряда авторов [1, 2], моноокись германия в условиях напыления из нее пленок диспропорционирует на металлический германий и его двуокись по реакции
2веО = йе + 0е02.
Поэтому интересно выяснить валентные формы германия в основной массе исходной порошкообразной и кристаллической моноокиси германия черно-серого цвета и напыленных из нее на ситалловые подложки пленок, которые в зависимости от условий напыления имеют цвет от желтого до темно-коричневого.
Тананаев и Шпирт указывают [2], что количественно германий (II) в присутствии германия (IV) определяют объемными методами, основанными на окислении его до германия (IV), полярографическими по катодной волне восстановления его в солянокислой среде, фотокалориметрическими, основанными на измерении интенсивности окрашенных комплексов германия (И).
Но данные методы весьма слабо развиты и не пригодны для малых навесок моноокиси германия, что мы имеем в случае анализа пленок, вес которых составляет приблизительно 0,001 грамма. Нами в данной работе сделана попытка определить различные валентные формы германия, основываясь на выборе специфического растворителя для каждой валентной формы германия с последующим количественным амаль-гамно-полярографическим определением германия по методу стандартных добавок с использованием стационарного электрода в виде ртутной капли.
Ниже приводятся данные по поведению различных форм германия в ряде растворителей.
Основываясь на вышеперечисленных данных, были выбраны специфические растворители: для металлического германия — горячая серная
кислота, для двуокиси — вода, для германия в любой форме —разбавленная смесь аммиака и перекиси водорода. Исходную и пленки моноокиси германия последовательно растворяли в воде, горячей серной кислоте и в разбавленной смеси аммиака и перекиси водорода. Затем из каждого растворителя брали аликвоту для определения германия методом амальгамной полярографии с накоплением. Работа проводилась на полярографе ОН—101 и ОН—102, электродом сравнения служил насы-
Таблица 1 [1—3]
Растворимость германия и его окисей в различных средах
Поведение в данном растворителе
Растворитель германия моноокиси германия двуокиси германия (растворимая форма) двуокиси германия (нерастворимая форма)
н2 О _* не раств. растворяется слабо раств.
НС1 (разб.) не раств. — растворяется не раствор.
Нп.504 (гор.) реагирует — слабо раств. не раств.
НМОз5(разб.) медл. окисляется медл. окисл. растворяется не раств.
НР мало раств. — — не раств.
Нарекая водка легко раств. медл. окисл. растворяется медл. раствор.
Щелочи не раств. не раств. реагирует слабо раств.
1МН4ОН {- Н202 растз. раств. — —
Хлорная вода2 — окисляется — —
Винная, щавелевая кислоты _ — раств. —
легко растворяется — —
* — означает отсутствие в литературе данных по растворимости.
шенный каломельный электрод, а индикаторным — стационарный электрод в виде ртутной капли на серебряном контакте (г = 0,04 см). В качестве фона для определения германия использовался раствор 0,2 М 1\та2С03 + 0,025 М трилона Б, предложенный О. С. Степановой [4]. Электронакопление германия проводилось в течение 3—5 мин при потенциале— 1,9 в, потенциал анодного пика германия на данном фоне равен —0,3 в, количественное содержание германия на данном фоне оценивалось по методу стандартных добавок. Результаты проведенных анализов представлены в табл. 2.
Опытные данные по содержанию в моноокиси германия различных форм германия следует считать приближенными, так как растворимость соединений германия в различных средах, по данным разных авторов, различная. Но на основании проведенных исследований можно сделать вывод о наличии в пленках веО различных валентных форм германия.
Особый интерес представляет анализ смеси окислов германия и свинца на содержание основных компонентов (германия и свинца) методом АПН.
Целью данной части работы являлось выяснение условий определения свинца в присутствии германия и германия в присутствии свинца методом АПН в исходных порошкообразных смесях ОеО + РЬ02 и в напыленных из них пленках.
В результате проведенных исследований нами было показано, что на фоне 0,2 М №2С03 + 0,25 М трилон Б, используемом для определения германия, возможно также и определение свинца. Потенциалы анодных пиков германия и свинца на данном фоне соответственно равны —0,30 в и —0,52 в. Графики зависимости высот анодных пиков германия и свинца на фоне 0,2 М Ыа2С03 + 0,025 М трилон Б с использованием стацио-
Таблица 2
Опытные данные по определению валентных форм германия в исходной моноокиси германия и в пленках веб
Навеска Растворитель Определенное содержание Ое, % Форма нахождения германия в ОеО
0,01 г и 2о 16,2 23,3% йеОз
исходной Н2504 (горя- 8,7 8,7% Ое
ОеО чая) 49,8 60,0% ОеО
0,001 г пленка ОеО НоО НзБО! (горячая) 12,8 6,3 47,7 18,4% ОеО, 6,3 % йе 58,2% ОеО
парного электрода в виде ртутной капли имеют вид прямых, выходящих из начала координат. Исследования по влиянию германия на пик свинца показали, что совместное определение Ое и РЬ на данном фоне возможно при соотношении концентраций указанных элементов Ое:РЬ^Ю: I. При избытке германия больше, чем в 10 раз, свинец необходимо определять на фоне 0,1 н ЫН4Р, где германий не дает анодного пика, а потенциал пика свинца равен — 0,47 в. На фоне 0,1 н 1МН4Р даже 300-кратный избыток германия не вызывает уменьшения анодного пика свинца, следовательно, не мешает его количественному определению.
На основании проведенных исследований предложены методики определения основных компонентов в смеси моноокиси германия и двуокиси свинца и в напыленных из данной смеси пленках. Методики основаны на растворении пробы в разбавленной смеси аммиака и перекиси водорода и затем в соляной кислоте и совместном определении свинца и германия из аликвоты на фоне 0,2 М Ыа2С03 +0,025 М трилон Б при
Таблица 8
Результаты анализа исходной смеси и напыленных на нее пленок на содержание основных компонентов методом АПН
Объект Навеска, г Содержание в %
РЬ Ое
Исходная смесь 0е0+РЬ02 0,01 7,02 17,3
Пленки 0е0+РЬ02 0,001 1,68 8,6
соотношении германия и свинца меньшем 10: 1 соответственно или определении германия на фоне 0,2 М Ыа2С03 + 0,025 М трилон Б и свинца па фоне 0,1М ЫН4Р. Результаты анализа представлены в табл. 3.
Данная методика отличается простотой, быстротой анализа (30—40 мин, включая разложение пробы) и минимальным использованием реактивов для анализа.
Выводы
1. На основании проведенных исследований экспериментально показано наличие различных валентных форм германия (германий металлический, его моноокись и двуокись) в исходной смеои моноокиси германия и напыленных из нее на ситалловые подложки пленок.
2. Разработаны методики анализов исходной смеси йеО + РЬ02 к напыленных из нее пленок на содержание основных компонентов.
ЛИТЕРАТУРА
1. В. М. Андреев, А. С. Кузнецов, Г, И. Петров, Л. Н. Ш и г и н а. Производство германия. Изд. «Металлургия», 1969.
2. И. В. Т а н а н а е в, М. Я. Шпирт. Химия германия. М., «Химия», 1967.
3. Справочник химика, т. 2. М.—Л., изд. «Химия», 1964.
4. О. С. Степанова. Канд. диссертация, Томск, ТГУ, 1964.
2. Заказ 7888.
фс - ГолоЛ^
