Получение германия применение
Основное нахождение германия в земной каре в виде вольфрамовых , никелевых и полиметаллических руд , иногда встречается силикатах . Из них германий получают восстановлением оксида германия GeO2 .Основное применение его в электронной промышленности , но основная задача заключается в том , чтобы радиодетали которые содержат германий работали корректно , это достигается в создании металла сверх высокой чистоты 99,99999999% .
Германий это
Серебристо-серое вещество с металлическим блеском. В хим. соединениях проявляет степени окисления + 2 и +4. Природный германий состоит из четырех стабильных изотопов с массовыми числами 70 (20,55%), 72 (27,37%), 73(7, 67%) и 74 (36,74%) и одного радиоактивного изотопа с массовым числом 76 (7,67%) и периодом полураспада 2 • 106 лет. Германий относится к рассеянным элементам и редко встречается в виде собственных минералов. Известно семь минералов, в к-рых его концентрация больше 1 %. При плавлении германий уменьшается в объеме (примерно на 5,6%), плотность его увеличивается на 4% ч
Зонная плавка германия
Получение германия высокой чистоты и иногда применяется для замещения предварительных реакций для очищения тетрахлорида германия . Этот метод является разновидностью направленной кристаллизации и отличается только тем ,что в период некоторого времени определённая часть металла находится в расплавленном состоянии . Его применяют в тех случаях когда примеси других металлов лучше растворяется в жидкой фазе расплавленного металла и тем самым передвигаясь по расплавленной зоне , в результате чего примеси накапливаются в одной из части образца . Этот метод широко используют нейтрализации примесей для получения многих сверх чистых металлов .
Описание процесса для зонной плавки германия
Прибор для зонной плавки германия изготавливают из материала с высокой температурой плавления и его материал не должен вступать в реакцию или растворятся в германии , в основном это высокочистый графит .
Прибор представляет собой трубку в которую помещена графитовая лодочка с выемкой для германия , концы трубки запаивают и выкачивают воздух .
Для того , чтобы расплавить германий используют прибор с принципом на индукционных полях (пример индукционная печь для плавления металлов с температуры плавления 1550 градусов ) .
Для расплава один конец помещают в индукционный виток и по мере расплава продвигают , скорость передвижения составляет от нескольких миллиметров в час в зависимости от степени чистоты германия . Если материал лодочки вступает в реакцию с германием , то после одной очистки германия с помощью зонной плавки используют способ плавки без тигля .
Получения германия без тигельный метод
Без тигельный метод заключается в том , что место расплава индукционными полями рассчитывается со временем замерзания германия , своими словами если скорость нагрева будет больше скорости замерзания германия то материал просто будет вытекать , что приведёт к повторению трудоёмкого процесса . В основном это случается с большими размерами германия и за этого с начало производят предварительную зонную плавку германия в лодочке , а затем используют без тигельный способ .
Далее проверяют германий на соответствие параметров , при этом сопротивление его должно быть порядка 70 Ом·см , что примерно составляет один атом примеси на 1010 атомов чистого германия .
Основное применение германия в производстве радиодеталей и микросхем , в ядерной физике как детектор гамма — излучений , в производстве оптоволокна , в производстве инфракрасной техники и так далее .
Получение германия с помощью химических реакций.
Для того , чтобы германий приобрёл свои уникальные свойства его тщательно неоднократно очищают разными способами .
Для получения металла в основном берут оксид германия , его получают гидролизом очищенного тетрахлорида германия GeCl4 , некоторые примеси хлорида мышьяка удаляют ректификацией с дополнительной очисткой хлорида германия . Это достигается за счёт растворимости солей германия , помимо применяют и другие методы методы при применении концентрированной соляной кислоты HCl в результате такой переработки получается чистота примесей тетрахлорида германия не превышающая примесей до 10³⁻ % .
Гидролиз хлорида германия :
Основные требования к чистое германия это его чистота именно за неё зависит дальнейшая работа радиодеталей и так далее . Для создания удовлетворяющих всех требований свойств нужно брать для очистки также все компоненты с очень высокой чистотой , так для гидролиза тетрахлорида германия используется вода которая прошла множество предварительных дистилляций и очищение с помощью ионообменных смол . Материал в которой производится дистилляция изготовлена только из кислотостойких полимеров . Основное ударение уделяют сушке , для этого используют специальные камеры в которых создаётся вакуум при температуре 150 градусов .
После проведения множеств реакций по очищению , нужно узнать , а соответствует ли оксид германия своим нормам . Для этого берут небольшую порцию оксида германия и восстанавливают его до металла , для восстановления используют чистый водород , а температура для реакции колеблется от 600 до 750 градусов .
Также нужно учесть тот факт , что восстановление производится только в специальной термостойкой таре .
После получения металлического германия его нужно про верить на чистоту , для этого проверяют его удельное сопротивление , так как сопротивление в прямую связано с чистотой германия . Если удельное сопротивление не соответствует норме , то весь процесс повторяют обратно :
получение тетрахлорида германия > очистка тетрахлорида германия > гидролиз хлорида германия > пробное восстановление с проверкой параметров .
Вы читаете, статья на тему получение германия