
- •Содержание
- •Введение
- •Объекты анализа материалов микроэлектроники
- •1. Основы качественного анализа
- •Классификация анионов
- •2. Аналитические реакции катионов
- •Лабораторная работа № 1 Частные реакции катионов I - II групп Опыт 1. Обнаружение катиона калия
- •Опыт 2. Обнаружение катиона натрия
- •Опыт 3. Обнаружение магния в растворе
- •Опыт 4. Определение иона аммония
- •Реакции катионов I группы
- •Опыт 5. Обнаружение катиона бария
- •Опыт 6. Обнаружение катиона стронция
- •Опыт 6. Обнаружение катиона стронция
- •Опыт 7. Обнаружение катиона кальция
- •Лабораторная работа № 2 Анализ смеси катионов I и II групп
- •3. Аналитические реакции катионов III группы
- •Лабораторная работа № 3 Частные реакции катионов III группы Опыт 1. Обнаружение катиона алюминия
- •Опыт 2. Обнаружение хрома
- •Реакции хромат- и бихромат-ионов
- •Опыт 3. Обнаружение железа
- •Опыт 5. Обнаружение цинка в растворе
- •Опыт 6. Обнаружение кобальта
- •Опыт 7. Обнаружение никеля
- •Лабораторная работа № 4 Анализ смеси катионов III, II и I групп
- •4. Аналитические реакции катионов IV и V групп
- •Опыт 2. Обнаружение катионов кадмия
- •Опыт 3. Обнаружение катионов висмута
- •Подгруппа мышьяка Опыт 5. Обнаружение ионов мышьяка
- •Реакции катионов подгруппы меди
- •Обнаружение арсенит-ионов
- •Обнаружение арсенат-ионов
- •Опыт 6. Обнаружение ионов сурьмы
- •Обнаружение ионов сурьмы (III)
- •Обнаружение ионов сурьмы (V)
- •Опыт 7. Обнаружение ионов олова
- •Обнаружение ионов олова (II)
- •Обнаружение ионов олова (IV)
- •Лабораторная работа № 6 Анализ смеси катионов IV группы
- •Лабораторная работа № 7 Частные реакции катионов V группы Опыт I. Определение катионов серебра
- •Опыт 2. Обнаружение катионов свинца
- •Лабораторная работа № 8 Анализ смеси катионов V - I групп
- •Реакции катионов V группы
- •5. Аналитические реакции анионов
- •Опыт 2. Определение аниона со32–
- •Опыт 3. Определение аниона ро4–
- •Опыт 4. Определение аниона SiO32–
- •Опыт 5. Определение аниона f –
- •Вторая аналитическая группа анионов Опыт 6. Определение аниона с1–
- •Опыт 7. Определение аниона Вr –
- •Опыт 8. Определение аниона I –
- •Опыт 9. Определение аниона s2–
- •Третья аналитическая группа анионов Опыт 10. Определение аниона no3–
- •Опыт п. Определение анионов no2–
- •6. Количественный анализ
- •7. Гравиметрия
- •Весовые методы определения некоторых элементов
- •Лабораторная работа № 10 Весовое определение серы в сульфиде кадмия
- •Оборудование и реактивы
- •Описание определения
- •Определение серы
- •Лабораторная работа №11 Весовое определение никеля и железа в резистивных сплавах Определение никеля
- •Оборудование и реактивы
- •Описание определения
- •Определение железа
- •Оборудование и реактивы
- •Описание определения
- •8. Титриметрия
- •Растворение образца.
- •Описание определения
- •Лабораторная работа № 16 Определение стехиометрического состава сверх проводящей керамики ( система y-Ba-Cu )
- •Определение бария
- •Реактивы
- •Описание определения
- •Иодометрическое титрование
- •Стандартизация раствора тиосульфата натрия по бихромату калия
- •Реактивы
- •Описание определения
- •Определение меди
- •Реактивы
- •Описание определения
- •Определение иттрия комплексонометрическим титрованием
- •Реактивы
- •Описание определения
- •Расчет стехиометрии y1 Ва2 Cu3o7
- •9.Физико-химические методы анализа
- •А. Определение фосфора по желтой форме
- •Оборудование и реактивы
- •Описание определения
- •Б. Определение фосфора в виде фосфорномолибденовой сини
- •Оборудование и реактивы
- •Описание определения
- •В. Определение кремния
- •Оборудование и реактивы
- •Описание определения
- •Оборудование и реактивы
- •Описание определения
- •Б. Фотометрическое определение железа в виде роданидного комплекса
- •Оборудование и реактивы
- •Описание определения
- •Лабораторная работа № 19 Экстракционно – фотометрическое определение германия в полупроводниковых халькогенидных стеклах системы Te–As-Si-Ge
- •Оборудование и реактивы
- •Описание определения
- •Лабораторная работа № 20 Спектрофотометрическое определение хрома и марганца при совместном присутствии в контактных проводниковых сплавах
- •Оборудование и реактивы
- •Описание определения
- •Лабораторная работа № 21 Спектрофотометрическое определение висмута в присутствии свинца
- •Оборудование и реактивы
- •Описание определения
- •11. Люминесцентный анализ
- •Оборудование и реактивы
- •Описание определения
- •12. Инфракрасная спектроскопия
- •Лабораторная работа № 23 Измерение толщины пленок диоксида и нитрида кремния методом икс
- •Применение икс для исследования материалов микроэлектроники
- •Оборудование и реактивы
- •Описание определения
- •В отчете долж ны быть представлены:
- •Пример расчета:
- •13.Эмиссионный спектральный анализ
- •Лабораторная работа № 24 Определение примесей металлов методом трех эталонов
- •А. Фотографирование спектров трех эталонов и образцов Оборудование и реактивы
- •Описание определения
- •Характерные группы линий железа на планшетах атласа
- •В. Измерение почернений линий примесей на микрофотометре и построение калибровочных графиков
- •Оборудование и реактивы
- •Описание определения
- •Форма записи результатов наблюдений
- •Последовательность фотографирования образцов
- •Форма записи результатов наблюдений
- •Длины волн определяемых примесей
- •14. Электрохимические методы анализа
- •15.Потенциометрия
- •Прямая потенциометрия (ионометрия)
- •Оборудование и реактивы
- •Описание определения
- •Результаты ионометрического определения ионов в воде
- •Б. Определение фторид-ионов
- •Оборудование и реактивы
- •Описание определения
- •Лабораторная работа № 27 Определение рН в водных растворах
- •Оборудование и реактивы
- •Описание определения
- •Потенциометрическое титрование (пт)
- •Результаты титрования
- •Лабораторная работа № 28 Определение соляной кислоты в травильной ванне
- •Оборудование и реактивы
- •Описание определения
- •Лабораторная работа № 29 Определение соляной и уксусной кислот в растворе при совместном присутствии
- •Оборудование и реактивы
- •Описание определения
- •Лабораторная работа № 30 Определение соляной и борной кислот в растворе при совместном присутствии
- •Оборудование и реактивы
- •Описание определения
- •Лабораторная работа № 31 Определение содержания кобальта (II) в растворе
- •Оборудование и реактивы
- •Описание определения
- •Лабораторная работа № 32 Определение концентрации хлорида железа (III)
- •Оборудование и реактивы
- •Описание определения
- •16. Кондуктометрическое титрование
- •Лабораторная работа № 33 Дифференцированное определение солей железа (п) и(ш) в травильных растворах
- •Оборудование и реактивы
- •Описание определения
- •17. Вольтамперометрия
- •Лабораторная работа № 34 Определение примеси цинка в фосфоре
- •18. Инверсионная вольтамперометрия
- •Лабораторная работа № 36 Определение примесей цинка, кадмия, свинца и меди методом инверсионной вольтамперометрии
- •Оборудование и реактивы
- •Описание определения
- •19. Хроматография
- •Раздельное вымывание примесей с катионита ку-2
- •Лабораторная работа № 37 Определение меди и цинка при их совместном присутствии на катионите ку-2
- •Оборудование и реактивы
- •Описание определения
- •Описание определения
- •Определение кадмия
- •Результаты хроматографического определения ионов кадмия
- •Определение теллура
- •20. Рекомендуемая литература
- •Реакции катионов III группы
- •Реакции ионов подгруппы мышьяка
Обнаружение арсенит-ионов
Б) Реакция с нитратом серебра
Нитрат серебра AgNO3 образует с анионом мышьяковистой кислоты желтый осадок арсенита серебра, растворимый в азотной кислоте и гидроксиде аммония. В последнем случае образуется комплексный ион [Ag(NH3)2]
AsO33– + 3Ag+ = Ag3AsO3
Ag3AsO3 + 6NН3 = 3[Ag(NН3)2] + AsO33–
К 4 - 5 каплям раствора арсенита натрия прибавьте 3 - 4 капли раствора нитрата серебра. Сравните окраску осадка Ag3AsO3 с окраской Ag3AsO4.
В) Реакция с раствором иода
В нейтральной или слабощелочной среде раствор I2 окисляет арсениты до арсенатов
Na3AsO3 + I2 + Н2О = Na3AsO4 + 2НI
При этом атомы иода восстанавливаются до I– , и желтая окраска раствора обесцвечивается.
Поскольку данная реакция обратима, к раствору добавляют гидрокарбонат натрия, чтобы связать ионы H+ и сместить равновесие вправо
НI + NаHСО3 = NaI + Н2О + СО2
К 2 - 3 каплям раствора арсенита натрия добавьте немного твердого гидрокарбоната натрия и 1 - 2 капли раствора иода. Йодная вода обесцвечивается.
Обнаружение арсенат-ионов
Г) Реакция с нитратом серебра
Нитрат серебра дает с ионом AsO43– осадок арсената серебра шоколадного цвета, который легко растворим в гидроксиле аммония и в азотной кислоте
Na3AsO4 + 3AgNO3 = Ag3AsO4 + 3NaNO3
К 4 - 5 каплям раствора арсената натрия прибавьте 3 - 4 капли раствора нитрата серебра до образования осадка.
Д) Реакция с иодидом калия
В кислой среде арсенаты окисляют анионы иода до свободного иода
Na3AsO4 + 2KI + 2НС1 = Na3АsО3 +I2 + 2KС1 + Н2О
Раствор желтеет вследствие выделения свободного иода. Прибавляемый в пробирку бензол окрашивается иодом в фиолетовый цвет.
Подкислите 2 - 3 капли раствора арсената натрия 1 - 2 каплями 6 н НС1, прилейте 3 капли бензола и затем, при встряхивании, несколько капель раствора иодида калия до появления окраски иода.
Е) Реакция с молибденовой жидкостью
Молибденовая жидкость (раствор (NH4)2МоО4 в НNO3) дает с арсенатами желтый кристаллический осадок арсенмолибдата аммония
Na3AsO4 + 12(NН4)2МоО4 + 24НNO3 = (NН4)3Н4[Аs(Мо2О7)6] +
+ 21NН4NO3 + 3NaNO3 + 10Н2О
Осадок растворяется в арсенате с образованием комплексного иона, поэтому нужно действовать избытком молибденовой жидкости.
К 2 - 3 каплям раствора арсената натрия добавьте 10 - 15 капель молибденовой жидкости, немного твердого нитрата аммония для повышения чувствительности реакции и нагрейте на бане до образования осадка. Нерастворимый в азотной кислоте осадок легко растворяется в сильных основаниях и гидроксиде аммония.
Опыт 6. Обнаружение ионов сурьмы
Сурьма подобно мышьяку образует два ряда соединений, в которых ее степень окисления может быть 3+ и 5+. Растворы солей сурьмы бесцветны.
А) Реакция с групповым реагентом
В солянокислых растворах сурьма образует комплексные соединения
SbCl3 + 3HCl = Н3[SbCl6]
SbCl5 + HCl = H[SbCl6]
В присутствии НС1 при рН ~ 0,5 они реагируют с сероводородом
2Н3[SbС16] + 3H2S = Sb2S3 + 12НС1
2Н[SbС16] + 5Н2S = Sb2S5 + 12HС1
Образующиеся осадки сульфидов имеют оранжево-красный цвет, они растворимы в сульфиде натрия и сильных основаниях, но нерастворимы, в отличие от сульфидов мышьяка, в карбонате аммония. Например:
Sb2S3 + 3Na2S = 2Na3SbS3
Sb2S5 + 3Na2S = 2Na3SbS4
4Sb2S5 + 24NaOH = 5Nа3SbS4 + 3Na3SbO4 + 12Н2О
Тиосоли сурьмы разлагаются под действием кислот
2Na3SbS4 + 6CH3COOH = Sb2S5 + 6СН3СООNа + 3H2S
В отличие от сульфидов мышьяка сульфиды сурьмы растворяются при нагревании с концентрированной соляной кислотой. При этом сурьма (V) восстанавливается до сурьмы (III).
Sb2S5 + 12НС1 = 2Н3[SbCl6] + 3H2S + 2S