Теллурид ртути

Шаблон:Карточка{{#invoke:check for unknown parameters|check |unknown= |ignoreblank= |preview= |showblankpositional= |CAS|ChEBI|ChemSpiderID|ECB|EINECS|H-фразы|InChI|InChIKey|NFPA 704|P-фразы|PubChem|R-фразы|RTECS|S-фразы|SMILES|nocat|Кодекс Алиментариус|ЛД50|ООН|ПДК|СГС|большие схемы|вещество1|вещество2|вещество3|вещество4|внешний вид|вращение|гибридизация|давление пара|диапазон прозрачности|динамическая вязкость|дипольный момент|заголовок|изображение|изображение слева|изображение справа|изображение2|изоэлектрическая точка|интервал трансформации|картинка|картинка малая|картинка2|картинка3D|картинка 3D|картинка3D2|кинематическая вязкость|конст. диссоц. кислоты|константа В. дер В.|координационная геометрия|коэфф. электр. сопротив.|кристаллическая структура|критическая плотность|критическая темп.|критическая точка|критическое давление|молярная концентрация|молярная масса|наименование|описание изображений слева и справа|описание изображения|описание изображения слева|описание изображения справа|описание изображения2|описание картинки|описание картинки2|описание картинки3D|описание картинки3D2|описание малой картинки|от. диэлектр. прониц.|плотность|поверхностное натяжение|показатель преломления|предел прочности|пределы взрываемости|примеси|проводимость|растворимость|растворимость1|растворимость2|растворимость3|растворимость4|рац. формула|сигнальное слово|скорость звука|сокращения|состояние|твёрдость|темп. воспламенения|темп. вспышки|темп. кипения|темп. кипения пр.|темп. плавления|темп. разложения|темп. самовоспламенения|темп. стеклования|темп. сублимации|температура размягчения|тепловое расширение|теплопроводность|теплоёмкость|теплоёмкость2|токсичность|традиционные названия|тройная точка|угол Брюстера|уд. электр. сопротивление|удельная теплота парообразования|удельная теплота плавления|фазовые переходы|хим. имя|хим. формула|ширина изображения|ширина изображения2|энергия ионизации|энтальпия кипения|энтальпия образования|энтальпия плавления|энтальпия растворения|энтальпия сгорания|энтальпия сублимации|ЕС|удельная теплота парообразования2|удельная теплота плавления2|Номер UN|эмпирическая формула|теплота парообразования|энтальпия раствородия|тепловое расширодие}} Теллури́д рту́ти — бинарное неорганическое соединение ртути (Hg) и теллура (Te) с формулой HgTe, полуметалл, с нулевой шириной запрещённой зоны при 0 К. Проявляет свойства топологической изоляции. В природе встречается в виде редкого минерала колорадоита.

Описание теллурида ртути

Общие свойства

Теллурид ртути является бинарным соединением, образующимся при взаимодействии эквиатомномых количеств ртути и теллура. У устойчивой кристаллической модификации имеет структуру цинковой обманки (сфалерита). Решётка состоит из двух взаимопроникающих гранецентрированных кубических решёток, смещенных одна относительно другой по диагонали куба на 1/4 её длины. От структуры кристалла алмаза эта структура отличается тем, что атомы в подрешётках различны, в частности, в HgTe одна подрешётка содержит атомы ртути, а вторая — атомы теллура. Ртуть имеет два валентных электрона (подоболочка 6s), а теллур — шесть валентных электронов (оболочка 5s и частично заполненная подоболочка 5p), и сумма валентных электронов двух ближайших атомов всегда равна восьми. Таким образом, как и в алмазе, у каждого атома будет по четыре валентных электрона для образования четырёх валентных связей, направленных вдоль осей правильного тетраэдра. Для образования четырёх валентных связей нужны четыре неспаренных электрона. Вследствие принципа Паули один из двух s-электронов должен перейти на p-орбиту. Таким образом, возникает четырёхвалентное sp3-состояние. Кроме того, в результате различия в зарядах ионов в кристаллической решётке Hg²⁺ и Te⁶⁺ химическая связь в HgTe имеет смешанный ионно-ковалентный характер. Другим важным свойством структуры цинковой обманки, связанным с наличием двух различных атомов, является отсутствие центра инверсии (симметрии).

Одной из особенностей теллурида ртути является то, что его состав может иметь значительные отклонения от стехиометрического состава (число атомов ртути и теллура в кристалле не равны). Поэтому свойства HgTe во многом определяются отклонениями от стехиометрического состава и наличием точечных дефектов, которые влияют на электрические свойства как атомы посторонних примесей. Поэтому данные разных исследователей о типе электропроводимости HgTe противоречивы.

Физические и электрофизические

Представляет собой практически чёрные кубические кристаллы с постоянной решётки 0,646 нм при 300 К. Твёрдость по Моосу 2—2,5. Объёмный модуль упругости около 42 ГПа, прочность около 300 МПа. При обычных условиях устойчива кристаллическая структура типа сфалерита, при высоких давлениях кристалл испытывает фазовый переход и приобретает тригональную сингонию типа киновари (α-HgS).

По электрическим свойствам представляет собой полуметалл, то есть при 0 К валентные зоны соприкасаются, но не перекрываются, поэтому, в отличие от полупроводников его проводимость не равна 0 при 0 К, но, как у полупроводников, растёт при росте температуры из-за перекрытия валентной зоны и зоны проводимости.

HgTe обладает уникальным квантовым свойством — топологической изоляции, обусловленный квантовой ямой в его тонких плёнках. При этом внутри кристалл является изолятором, а в тонком внешнем слое — проводником. Впервые об признаках такого поведения сообщили О. В. Панкратов с сотрудниками в 1986 году, и эффект был открыт М. Кёнигом с сотрудниками в 2007 году.

Химические

Связи атомов в HgTe почти ковалентны и слабы. Энтальпия образования из элементов около −32 кДж/моль. Легко разлагается даже слабыми кислотами, например, органическими или иодоводородной:

$\mathrm{H}\mathrm{g}\mathrm{T}\mathrm{e}+2\mathrm{H}\mathrm{I}⟶\mathrm{H}\mathrm{g}\mathrm{I}{\phantom{A}}_2+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{T}\mathrm{e}\uparrow$

Образующийся теллуроводород весьма ядовит, поэтому HgTe считается токсически опасным соединением.

Получение

Прямым синтезом из элементов — длительным нагреванием металлического теллура в парах ртути при повышенном давлении в запаянной кварцевой ампуле:

$\mathrm{H}\mathrm{g}+\mathrm{T}\mathrm{e}⟶\mathrm{H}\mathrm{g}\mathrm{T}\mathrm{e}$

Эпитаксиальные монокристаллические плёнки HgTe могут быть получены методом газовой эпитаксии при разложении элементоорганических соединений теллура и ртути.

См. также

• Теллурид цинка
• Теллурид кадмия
• Теллурид свинца

Литература

• Properties of Narrow-Gap Cadmium-Based Compounds Ed. P. Capper (INSPEC, IEE, London, UK, 1994) ISBN 0-85296-880-9.
• Tellurium and Tellurides, D. M. Chizhikov and V. P. Shchastlivyi, 1966, Nauka Publishing, Moscow.
• Datenblatt Quecksilbertellurid bei AlfaAesar, abgerufen am 11. Juli 2011.
• Бовина Л. А. и др. Физика соединений AIIBVI / под ред. А. Н. Георгобиани, М. К. Шейнкмана. — М. : Наука, Гл. ред. физ.-мат. лит., 1986. — 319, [1] с. : рис., табл. — 2600 экз.

Шаблон:Внешние ссылки