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EXPERIÊNCIAS DE ENTRETENIMENTO EM CASA
O feixe caiu sobre o cristal. experimentos químicos
Experiências divertidas em casa / Experiências de química para crianças Vamos começar a fazer o semicondutor. Uma vez que você já conseguiu - experiênciaquando você transformou uma colher de alumínio em um retificador. Agora a experiência não é menos interessante, e com explicações teóricas. É melhor colocá-lo em um círculo de química ou em um laboratório escolar, e não porque a experiência seja perigosa: você provavelmente não tem as substâncias necessárias em casa. Primeiro, experiência preliminar. Prepare uma solução de nitrato de chumbo ou acetato e passe sulfeto de hidrogênio por ela (trabalhe sob corrente!). Seque o sulfeto de chumbo PbS precipitado e verifique como ele conduz eletricidade. Acontece que este é o isolador mais comum. E os semicondutores? Não vamos tirar conclusões precipitadas, mas colocar o seguinte experimento básico. Para ele, você terá que preparar quantidades iguais, digamos, 15 ml, de uma solução a 3% de tiocarbamida NH2C(S)NH2 e solução de acetato de chumbo a 6%. Despeje as duas soluções em um copo pequeno. Usando uma pinça, insira uma placa de vidro na solução e segure-a verticalmente (ou fixe-a nesta posição). Usando luvas de borracha, despeje uma solução concentrada de álcali no copo quase até o topo (com cuidado!) E mexa delicadamente com um bastão de vidro, tentando não tocar no prato com ele. Aqueça levemente a solução - para que o vapor apareça; continue mexendo. Após dez minutos, retire cuidadosamente a placa de vidro, lave em água corrente e seque. E neste caso você tem sulfeto de chumbo - então qual é a diferença? No segundo experimento, a reação ocorre lentamente e o precipitado não precipita imediatamente. Se você observou a solução, notou que a princípio ela ficou turva e quase como leite, e só então escureceu - esses compostos intermediários, em decomposição, formaram sulfeto de chumbo preto. E se deposita no vidro na forma de uma fina película preta, que consiste em cristais muito pequenos, visíveis apenas ao microscópio. Portanto, o filme parece muito suave, quase espelhado. Conecte dois contatos elétricos ao filme e passe a corrente. Se o sulfeto de chumbo do experimento anterior se comportou como um dielétrico, agora ele conduz corrente! Coloque um amperímetro no circuito, meça a corrente e calcule a resistência: ela será maior que a dos metais, mas não tão grande que sirva de obstáculo à passagem da corrente. Aproxime bem da placa uma lâmpada acesa e ligue novamente a corrente. Você descobrirá imediatamente que a resistência ao sulfeto de chumbo caiu drasticamente. Um filme preto se comportará da mesma maneira se for simplesmente aquecido. Mas se a condutividade aumenta durante a iluminação e o aquecimento, estamos lidando com um semicondutor! Por que o sulfeto de chumbo tem essa propriedade? Escrevemos sua fórmula como PbS, mas a verdadeira composição dos cristais dessa substância não corresponde exatamente a ela. Alguns compostos, incluindo sulfeto de chumbo, não obedecem à lei da constância da composição. E são todos semicondutores. (A propósito, o mesmo se aplica ao óxido de alumínio que retificou a corrente alternada.) Em um cristal de PbS, o arranjo das partículas deveria, ao que parece, ser estritamente repetido. Porém, muitas vezes, devido ao fato de as concentrações das soluções das quais os cristais são obtidos flutuarem, a ordem é violada. A influência da temperatura, outras causas externas. Seja como for, em um cristal real, a proporção de átomos de enxofre para chumbo não é exatamente 1:1. Os desvios dessa relação são muito pequenos, apenas cerca de 0,0005. Mas mesmo isso é suficiente para que as propriedades mudem significativamente. Os átomos de chumbo e enxofre são conectados em um cristal por dois elétrons: o chumbo os dá ao enxofre. Bem, quando a proporção de 1:1 é violada? Se não houver átomo de enxofre próximo ao átomo de chumbo, os elétrons estarão livres - eles servirão como portadores de corrente. E esses casos não são tão poucos quanto parece. Claro, a proporção de 1,0005:1 é quase igual a um, mas se você se lembrar de quantos átomos existem em um cristal, essa diferença insignificante não parecerá mais tão insignificante para você. A composição do sulfeto de chumbo pode ser ajustada. É necessário então mudar sua condutividade. Quando há mais átomos de enxofre no cristal, a condutividade cai, e quando há menos deles, mais elétrons livres são formados e a condutividade aumenta. Em uma palavra, alterando a proporção de átomos de enxofre e chumbo, a condutividade necessária pode ser obtida. Essa experiência não é fácil de colocar; se você não se atreve a realizar um experimento, acredite em mim que funciona. Pegue um tubo de quartzo e coloque um barco com sulfeto de chumbo no céu. Por outro lado, insira o mesmo barco com chumbo no tubo e aqueça o tubo com muita força para que o chumbo comece a evaporar. O sulfeto, neste caso, absorverá vapores, será enriquecido com chumbo e sua condutividade elétrica aumentará significativamente. Resta apenas responder à pergunta por que o sulfeto de chumbo é tão sensível à luz. Os quanta de luz transmitem energia aos elétrons e, em cada caso específico, os raios com um determinado comprimento de onda são os mais eficazes. Para sulfeto de chumbo, isso é radiação térmica infravermelha. É por isso que aconselhamos que você aproxime a lâmpada do filme. A propósito, os receptores infravermelhos geralmente usam um excelente semicondutor - sulfeto de chumbo. Autor: Olgin O.M.
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