Вход
Регистрация Зарегистрируйтесь, чтобы получить расширенные возможности...

Чистое вещество

Чи́стое вещество́ (идеально чистое вещество), простое или сложное вещество, обладающее только одному ему присущим комплексом постоянных свойств, которые обусловлены определенным набором атомов и молекул. К числу таких свойств относится требование химической (отсутствие посторонних атомов) чистоты и физического (отсутствие структурных дефектов) совершенства. В отдельных случаях оно может быть дополнено требованием изотопической чистоты, предусматривающей отсутствие в чистом веществе примесей его изотопов, продукты распада которых могут менять желательные свойства. Требования физического совершенства могут быть дополнены требованиями кристаллохимической чистоты, выражающимися в отсутствии в чистом веществе полиморфных фаз.
Понятие идеально чистое вещество имеет такой же абстрактный характер, как, например, абсолютный нуль температуры или идеальный газ, и получить идеально чистое вещество также невозможно. Причиной этого являются ограничения кинетического и термодинамического характера. Первое проявляется в том, что скорость очистки веществ от примеси прямо пропорциональна концентрации и падает по мере ее уменьшения. Поэтому чем более высокой степени чистоты требуется получить вещество, тем с большими затратами энергии и времени это будет связано, т.е. снизить содержание примеси в 10 раз с 1 до 0,1%(по массе) можно намного дешевле и быстрее, чем также в 10 раз, но с 10-4 до 10-5%(по массе). Снижение на один порядок содержания той или иной примеси, начиная с 10-3%(по массе), требует применения специальных методов очистки.
Сохранить первоначальную чистоту трудно из-за второго ограничения, так как процесс загрязнения вещества, т.е. разупорядочения системы, протекает самопроизвольно: получить абсолютно чистое вещество невозможно.
Чистота реально существующих чистых веществ носит относительный характер. Ее оценивают по содержанию в веществе посторонних примесей. Число их может быть достаточно велико. Так в относительно чистом фосфиде галлия, с суммарной концентрацией примеси 10-5%(по массе) масс-спектральным методом анализа было обнаружено 72 примеси. При увеличении чувствительности анализа количество обнаруженных в чистом веществе примесей, соответственно, возрастает.
Особо чистые вещества используют в основном для специальных целей – при производстве полупроводниковых материалов и приборов, в радио- и квантовой электронике. В этом случае требования по чистоте предъявляются как к основным материалам, так и к вспомогательным, используемым в процессе производства: вода, газы, химические реактивы, материалы контейнеров. Работать с продуктами особой чистоты, содержащими примеси порядка 10-5% и ниже, достаточно сложно. Выработка такой продукции требует специально оборудованных помещений с тщательно профильтрованным воздухом, полного отсутствия металлических предметов, использования посуды из пластмасс особых типов. Применение дистиллированной воды (даже дважды пли трижды перегнанной) абсолютно недопустимо — можно применять лишь воду, прошедшую дополнительную очистку с помощью ионитов. Строжайшие меры принимаются также для устранения возможности попадания каких-либо загрязнений от работающих. Для этой цели, в частности, используется лавсановая спецодежда (не дающая ворсинок), особые туфли и резиновые перчатки.
Маркировка
По существующему в России положению для реактивов установлены квалификации "чистый" (Ч), "чистый для анализа" (ЧДА.), "химически чистый" (ХЧ) и "особо чистый" (ОСЧ.), последняя иногда делится на несколько марок. Реактивы квалификации "чистый" применяются в самых разнообразных лабораторных работах как учебного, так и производственного характера. Реактивы "чистые для анализа", как показывает само название, предназначены для аналитических работ, выполняемых с большой точностью. Содержание примесей в препаратах ЧДА настолько мало, что обычно не вносит заметных погрешностей в результаты анализа. Эти реактивы вполне могут быть использованы в научно-исследовательских работах. Наконец, реактивы квалификации "химически чистый" предназначены для ответственных научных исследований, они используются также в аналитических лабораториях в качестве веществ, по которым устанавливаются титры рабочих растворов. Эти три квалификации охватывают все реактивы общего назначения.
В зарубежной практике помимо выражения концентрации примеси в чистом веществе в атомных процентах и процентах по массе, часто применяют более мелкие единицы: 0/00 – промилле, ppm – часть на миллион или грамм на тонну; ppb – часть на биллон (миллиард) или милиграмм на тонну; очень редко ppT – часть на триллион.
Чистые вещества, содержание лимитируемых примесей в которых находится на уровне от 10-6 до 10-7%(по массе), а сумма остальных примесей 10-3 10-4%(по массе), относятся к классу особо чистых веществ (ОСЧ). Они предназначены лишь для специальных целей. Вещества особой чистоты делятся на три класса. Класс А делится на подклассы А1 (содержание основного вещества 99,9%) и А2 (99,99% основного вещества). Цифра после буквы А характеризует число девяток после запятой. Соответственно содержанию основного вещества различают подклассы В3, В4, В5 и В6. Наконец, ультрачистые вещества обрадуют класс С, делящийся на подклассы С7-С10.
Чистоту вещества характеризуют также по суммарному содержанию определенного числа микропримесей. В маркировку особо чистых веществ помимо наименования марки ОСЧ входят две цифры. Первая обозначает количество лимитируемых примесей, вторая – показатель отрицательной степени их суммы, выраженной в процентах по массе. Например, для особо чистого SiO2 нормируется десять примесей (Аl, В, Fe, Са, Mg, Na, Р, Ti, Sn, Рb), причем общее содержание их не превышает 1.10-5 %. Для такого препарата устанавливается индекс "ОСЧ-10-5".
Редактировать

Дополнительная литература

  • Жаворонкова К. Н. Физико-химические методы анализа изотопов и особо чистых веществ. - М., 2002.
  • Резчиков В. Г. Плазмохимические реакции в анализе чистых веществ. - Н. Новгород: Изд-во Нижегор. госуниверситета им.Н. И. Лобачевского, 2001.
  • Спектральный анализ чистых веществ. - СПб.: Химия: Санкт-Петербург. отд-ние, 1994.
  • Синтез и свойства особо чистых веществ. - Ставрополь: ВНИИ люминофоров, 1990.
  • Исследования в области химии и технологии особо чистых веществ. - М.: ИРЕА, 1979.

Смотри также

Статья находится в рубриках
Яндекс.Метрика