Fachbereich Physik der Johannes Gutenberg-Universität Mainz

CHEMIELABOR

lösen von Stoffen

Das lösen von Stoffen klingt nach einer trivialen Aufgabe, kann aber im Institut für Physik zu einer Wissenschaft werden.

Oft sind es unbekannte Stoffgemische oder exotische Verbindungen die gelöst werden sollen. Die meisten Lösefragen betreffen Kunststoffe, organischen Harze oder Metalle bzw. Metalloxide die von Oberflächen entfernt werden sollen.

Diese Liste soll Hinweise und Tipps geben, wie sich bestimmte Stoffe lösen lassen.

Sputterkammerfenster

Die Fenster der Sputterkammern werden im Laufe der Zeit von metallischen Ablagerung undurchsichtig und müssen daher gereinigt werden.
Da sich oft nicht mehr feststellen läßt welche Materialen in der Kammer gesputtert wurden, ist es manchmal nicht leicht ein Mittel zu finden, dass den Belag vollständig entfernt. Ein weiteres Problem das auftreten kann, sind evtentuelle Dichtungsringe die zwischen Glasscheibe und der Edelstahlhalterung sitzen und meist aus Kupfer bestehen. Das bedeutet das konzentrierte Salpetersäure und Königswasser nicht angewandt werden können, was mitunter die vollständige Entfernung unmöglich macht.

Je nach Forschungsbereich werden andere Metalle gesputtert. Angefangen von Calcium, Barium über Mangan, Eisen, Kupfer, Nickel, Platin bis zu Wolfram oder Titan die nur sehr schwer lösbar sind.

Aus diesem Grund wurde in einigen Kammern eine zweite Glasscheibe, über die eigentliche Scheibe von Innen angebracht. Das vereinfacht den Reinigungsprozess, da nur noch diese Glasscheibe ohne metalische Halterung gereinigt werden muss und das Glas problemlos in konzentrierter Säure behandelt werden kann.

Bei einer völlig unbekannten Zusammensetzung der - i.d.R. schwarzen - Schicht gehe ich in folgenden Schritten vor:

  1. 25-30% Salzsäure(HCl)
    Das entfernt einen Großteil der unedlen Metalle. Durch Zugabe ein oder zwei Tropfen Wasserstoffperoxid wird auch z.b. MnO2 in Lösung gebracht.
  2. 3M Natronlauge(NaOH)
    Einige Metalle werden durch konzentrierte Laugen gelöst, z.b. Wolframoxid
  3. 65% Salpetersäure(HNO3)
  4. 1-5% Flussäure(HF)
    Achtung! Flussäure ist auch in dieser niedrigen Konzentration nicht ungefährlich!

    Flusssäure löst Glas auf! Daher sollte dieser Vorgang nur kurz (1-2 Minuten) durchgeführt werden. Die Reinigungswirkung beruht hierbei auf das ablösen des Glas inkl. der Verunreinigung. Wenn diese Methode nicht zu häufig mit dieser Konzentration durchgeführt wird, ist das aber unbedenklich.

Wolfram (W)

Wolfram wird von einer Mischung aus 3:1 Flussäure(40%) : Salpetersäure(65%) aufgelöst. Konzentrierte Salpetersäure oder Königswasser lösen W nur langsam.

Es liesse sich auch in geschmolzenen Alkalien (NaOH oder KOH) lösen. Was aber für die meisten Lösungsprobleme keine praktikable Umgebung ist (Schmelzpunkt NaOH > 320°C).

Gold (Au)
Eine bewährte und ungefährliche Methode um Gold zu lösen, ist eine Lösung von ca. 2,5% I2 in 0,6M KI.

Das KI dient nur dazu, dass Jod in Lösung zu bringen, da Jod nicht Wasserlöslich ist. Das Jod oxidiert dann das Gold zu einem Gold Jod Komplex, der sich in Wasser löst. Laut Microchemical hat diese Lösung eine Ätzrate von 1µm/min.

Herstellung:
5g KI in 50ml H2O lösen. Darin dann 1,25g I2 auflösen. Der Lösungsvorgang dauert ca. eine halbe Stunde.

(p) 2004 J. Strübig · start

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