Moltde química! - Blogs de l'Institut d'Estudis Catalans

MOLT DE QUÍMICA! 98
El projecte començà al 2004 amb l’enriquiment per centrifugació del gas tetrafluorur de silici (SiF4) a la
Oficina Central de Disseny de Maquinària de Construcció a Sant Petersburg. Posteriorment, un sistema
policristal·lí en forma d’esfera amb una massa de 5kg fou creat mitjançant un procés químic de
deposició vaporosa al Institut Químic de Substàncies d’Alta Puresa de l’Acadèmia Russa de les
Ciències, situat a la ciutat de Nizhny-Novgorod (vegeu la imatge I). Paral·lelament, una altra esfera en
principi idèntica fou creada pel Institut de Creació de Cristalls a Berlín. Aquestes esferes varen ser
anomenades AVO28-S5 i AVO28-S8, respectivament. Finalment, les dues esferes foren polides al
Centre Australià per a la Precisió Óptica.
Anàlisi de les esferes
Imatge I: Procés de purificació d’una de les dues esferes de
silici fabricades expressament per a aquest experiment.
El valor de la constant d’Avogadro va ser determinat matemàticament a partir de la fórmula següent:
N A
N í M
N
A partir de l’estudi de les dues esferes de silici foren determinades totes les dades requerides per
poder aplicar aquesta formula. El nostre objectiu era, doncs, aconseguir aquestes quatre dades amb el
màxim grau d’exactitud possible per tals d’obtenir bons resultats. En els paràgrafs següents s’explicarà
detalladament com ho varem fer, però abans cal fer referència a l’aspecte més important del nostre
experiment: les precaucions que varem prendre per assegurar-nos de la puresa de les esferes.
Imperfeccions
n: Nombre d’àtoms en una cel·la unitat de silici
M: Massa molar del silici aaaaaaaaaaaaaaaaaa
p0: Densitat del silici aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa
a0 3 :Volum d’una cel·la unitat
La superfície de les esferes fou purificada mitjançant la tècnica de la zona fosa que consisteix en fer
fondre, generalment mitjançant càrregues electromagnètiques, la superfície d’un metall per talls
d’afavorir la seva recristal·lització. Inevitablement, l’ús d’aquesta tècnica va comportar l’acumulació de
petites agrupacions d’àtoms de carboni, d’oxigen i de bor, a més del sorgiment de petits espais buits,
a la superfície de les esferes. Aquest fet, lògicament, va comportar una variació de la massa de els dues
mostres. Per tals d’aplicar les correccions necessàries, les concentracions d’aquestes imperfeccions
foren mesurades mitjançant tècniques de raigs infrarojos i estudiant mitjançant càlculs
espectroscòpics la vida dels positrons. Amb els resultats obtinguts es va elaborar la taula següent (els
buits amb diàmetres superiors als 40nm foren exclosos).