Telurura de mercur

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă revizuită de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită la 10 iulie 2018; verificările necesită 7 modificări .
Telurura de mercur

Structura cristalină
a sfaleritei de tip HgTe
Nume sistematic Telurura de mercur (II).
Alte nume Telurura de mercur
Formula chimica HgTe
Formulă empirică Hg 1−X Te 1+X ,
X = 0-0,1
Aspect cristale cubice
aproape negre
Proprietăți
Masă molară 329,19 g / mol
Temperatură de topire 610±1°C
Temperatura de fierbere dec.
Temperatura de descompunere 850°C
Densitate 8,12 g/cm³
Permitivitate relativă 20.8
Conductivitate termică 2,7 W/(m K)
Coeficientul de dilatare liniar 5,2×10 −6 1/K
Structura
Celulă de cristal Grup spațial cubic,
tip blendă de zinc
F-43m
număr de coordonare patru
Clasificare
Număr de înregistrare CAS 12068-90-5
Număr de înregistrare CE 235-108-9
PubChem 82914
Cod SMILES [Te]=[Hg]
codul InChi InChI=1S/Hg.Te
Acolo unde nu sunt indicate, datele sunt date în  condiții standard  (25 °C, 100 kPa).

Telurura de mercur  este un compus anorganic binar de mercur (Hg) și telur (Te) cu formula HgTe, un semimetalic , cu o bandă interzisă zero la 0 K. Prezintă proprietăți de izolare topologică . Apare în mod natural ca mineralul rar coloradoit .

Descrierea telururii de mercur

Proprietăți generale

Telurura de mercur este un compus binar format prin interacțiunea cantităților echiatomice de mercur și telur. Modificarea cristalină stabilă are structura blendei de zinc (sfalerită). Rețeaua constă din două rețele cubice centrate pe fețe care se pătrund reciproc, decalate una față de alta de-a lungul diagonalei cubului cu 1/4 din lungimea acestuia. Această structură diferă de structura unui cristal de diamant prin faptul că atomii din subrețele sunt diferiți, în special, în HgTe, o subrețea conține atomi de mercur, iar a doua conține atomi de telur. Mercur are doi electroni de valență (subshell 6s), iar telurul are șase electroni de valență (shell 5s și subshell 5p parțial umplut), iar suma electronilor de valență ai celor mai apropiați doi atomi este întotdeauna opt. Astfel, ca și în diamant, fiecare atom va avea patru electroni de valență pentru a forma patru legături de valență direcționate de-a lungul axelor unui tetraedru obișnuit. Sunt necesari patru electroni nepereche pentru a forma patru legături de valență. Datorită principiului Pauli , unul dintre cei doi electroni s trebuie să meargă pe orbita p. Astfel, apare o stare sp3 tetravalentă. În plus, ca urmare a diferenței de încărcături ale ionilor din rețeaua cristalină a Hg 2+ și Te 6+ , legătura chimică din HgTe are un caracter mixt ionic-covalent. O altă proprietate importantă a structurii blendei de zinc asociată cu prezența a doi atomi diferiți este absența unui centru de inversare (simetrie).

Una dintre caracteristicile telururii de mercur este că compoziția sa poate avea abateri semnificative de la compoziția stoechiometrică (numărul de atomi de mercur și telur din cristal nu este egal). Prin urmare, proprietățile HgTe sunt în mare măsură determinate de abaterile de la compoziția stoechiometrică și de prezența defectelor punctuale care afectează proprietățile electrice ca atomi de impurități străine. Prin urmare, datele diferiților cercetători cu privire la tipul de conductivitate electrică a HgTe sunt contradictorii.

Fizic și electrofizic

Este vorba de cristale cubice aproape negre cu o constantă a rețelei de 0,646 nm la 300 K. Duritate Mohs 2-2,5. Modulul de elasticitate în vrac este de aproximativ 42 GPa, rezistența este de aproximativ 300 MPa. În condiții normale, o structură cristalină de tip sfalerit este stabilă, la presiuni mari cristalul suferă o tranziție de fază și capătă o singonie trigonală de tip cinabru (α-HgS).

Conform proprietăților sale electrice, este un semimetal , adică la 0 K, benzile de valență sunt în contact, dar nu se suprapun, prin urmare, spre deosebire de semiconductori, conductivitatea sa nu este egală cu 0 la 0 K, ci, ca și semiconductori. , crește odată cu creșterea temperaturii din cauza suprapunerii benzilor de valență și a benzilor de conducere.

HgTe are o proprietate cuantică unică - izolarea topologică datorită puțului cuantic din peliculele sale subțiri. În acest caz, cristalul este un izolator în interior și un conductor într-un strat exterior subțire. Semnele unui astfel de comportament au fost raportate pentru prima dată de O.V. Pankratov și colegii de muncă în 1986 [1] , iar efectul a fost descoperit de M. Koenig și colegii de muncă în 2007 [2]

Chimic

Legăturile atomilor din HgTe sunt aproape covalente și slabe. Entalpia de formare din elemente este de aproximativ -32 kJ/mol. Se descompune ușor chiar și de acizi slabi, de exemplu, organici sau iodhidric:

Telurura de hidrogen rezultată este foarte toxică, astfel încât HgTe este considerat un compus toxic .

Obținerea

Sinteză directă din elemente - încălzirea pe termen lung a telurului metalic în vapori de mercur la presiune ridicată într-o fiolă de cuarț etanșă:

Filmele epitaxiale monocristaline de HgTe pot fi obținute prin epitaxie gazoasă prin descompunerea compușilor organoelementali ai telurului și mercurului.

Vezi și

Note

  1. ↑ Berchenko N N, Pashkovsky M V „Mercury Telluride - a semiconductor with a zero band gap”, Uspekhi Fizicheskikh Nauk 1976, Volumul 119, nr. 6, p. 223-255 DOI: 10.3367/UFNr.0119.197606b.0223
  2. ↑ Konig, Markus; Steffen Wiedmann, Christoph Brune, Andreas Roth, Hartmut Buhmann, Laurens W. Molenkamp, ​​​​Xiao-Liang Qi, Shou-Cheng Zhang. Quantum Spin Hall Insulator State în HgTe Quantum Wells  (engleză)  // Science : journal. - 2007. - 2 noiembrie ( vol. 318 , nr. 5851 ). - P. 766-770 . - doi : 10.1126/science.1148047 . - Cod biblic . - arXiv : 0710.0582 . — PMID 17885096 . Arhivat din original pe 11 mai 2010.

Literatură



  Accesați articolul Wikidata  Dicționare și enciclopedii