nekrasovI (1114433), страница 220
Текст из файла (страница 220)
Н П Л П Р Е П Х О В. А., А П Л 9 Х П П О в А. М, УСПЕХП Хпнпп, 1ММ, М 6. 1313. "Д и и илов В. И. ГерманнА. М., «Металлургия», 1964. 136 с, Т и и и и п с а И. В., Ш п и и т М. Я. Хпппп герппппп. М., «Хпмпп», 1967. 4Ю с. Ов и сплав Г. В, Б оп пп 9 с в В. Н, Гпрмппплм. М., Мстпллургпа, 1966. 2Ю с. 21 Б.
В. Нсхплсоп Х. Четвертая группа периодической састел)ы в бет составляет 65 ккал/маль. Д.чя олова аналогячная величина оцеииваетсн в 40 ккал/маль. Теплоты атомизации при 25 'С равны (кяал/г-атам); 91 (Се), 72 (5п), 47 (РЬ). Критические температуры олова н свинца оцениваются соответственно в 8800 и 5400 'К. Температуры плавления соединений МятЭ по ряду бе (9!5), 5п (778), РЬ (550 'С) последовательно снижаются. 10) Элементарный германий ил)еет структ>ру алмаза (рис. Х-6) с ялериым рас- стояниел) й(Себе) = 2,45 А (электронная плотность в средней точке связи О,!8 е/йл). Энергия связи беСе в металле равна 45 ккал/моль.
Ха- 7,1? рактерная для нсго концентрация проводящих электронов оценивается в 2 !О'л см-л, что примерно соответ- Сд ствует одному электрону на 200 лши. атомов. Под выспкнмн данленинми германий может сушеЭп ДБ ствопать в трех других аллотропнческнх формах. Все РЬ они имеют различные кристаллические структуры, повышенную плотность (до 6,0 г/см') н значителы)о лучшую Дс? 20 ьд бй дд электропроиодность. В обычных условиях этн модификации неустойчивы. Выше 550 'С германий становнтсн пластичным н поддается механической обработке. Плавлеине его сопровождается увеличением плотности (примерно иа бей) и электропроводиостн (примерно в 85 раз).
В жидком германии каждый его атом имеет 8 ближайших соседей с й(СеСе) 2,70 А. По мере повышения давления темпе- ратура плавления германия последовательно снижается и при !80 тыс. ат становится равной 34? 'С. Электросопротнвление чистого германия с повышением давления возра- стает (но прн 115 тыс. ат он приобретает свойства металла).
Напротив, у олова н свинца оио уменьшается (рнс. Х-74). 11) Для обычной формы олова характерна структура, в которой каждый ега атом имеет четырех соседей на расстояниях 302 А и еше двух на расстояниях 3,18 А. Для свин ца — структура, в которой каждый его атом имеет 12 равноотстояшпх— на 3,50 А — соседей.
В отличие от германия температуры плавле- ния обоих этна металлов с повышением давления возрастают (у свинца при 30 тыс. ат приблизительно до 520 'С). Как видно БпП нз рис. Х-75, у' олова прн высоних давлениях возникает ннпя кристаллическая структура (объем которой составляет лишь 0,65 бп ) от обычно!)). Координаты тройной точки на рис. Х.75 лежат при ?р 34 тыс.
ат и 318 'С. 12) Сгибанне оловянных палочек сопровождается характер- тй иым хрустом, обусловленнын трением отдельных крИсталлов друг о друга. При нагревании 5п выше 160'С происходит укрупие- Ж' тай .ейд т пне этих кристаллов (без изменения структуры). сопровождаю- Рнс. Х.тэ.
диаграмма щееся резким ослаблсанем нх сцен.)ения друг с другол). В резульлмсокох Лаэ.тееэех тате плотность металла падает (от 7,3 да 6,6 г/смз), ои становит. (тыс. ат). ся очсш хр)пким и его мо» но легко растереть в мелкий порошок. 13) Кроме обычного олова известна устойчивая ниже +!3'С его аллотропнческая форма, имеющая структуру алмаза (й(5п5п) 2,81 А) и представляющая собой серый порошок с плотностью 5,8 г/смз, Теплота перехода в нее обычного олова составляет лишь 0,5 ккал/г-атом, а скорость перехода ничтожно мала. Поэтому такой переход, сопровождающийся превращением оловянного предмета в серый порошок, прн ох.ха- ждении олова обычно не происходит.
Однако оп наблюдается на некоторых старин- ных сосудах и медалях из олова, Скорость перехода в серую модификацию несколько зависит от природы приче- сей (например, 2п ее увеличивает, а РЬ уменьшает) и сильно повышается с пониже- нием температуры, достигая максимума при — 33'С (ио при нахождении 5п в растворе его соли переход довольно быстро происходит уже около 0 С). Превращение гораздо легче наступает прн соприкосновении обычного олова с ) же превращенным.
Поэтому Рос. Х-тл. Влиеоче ллллеоия )тмс. от) еа от»ох»толли е л ыктеооопрот»алеене оеола и овоопл. 6 6. Лос)группа германия 627 нипрпдлгнип ппигопиллиппиии †и†миуигййтшг иийпйи таили возможно «заражение> оловянных предметов друг от друга и распространение таким образоч «болезни», очень метко названной «оловянной чумой». Последняя нередко наблюдалзсь в средние века, когда домашняя посуда зажиточных слоев населения нзготавлялась преимущественно нз различных сплзвав на основе олова.
Чаще всего страдали делавшиеся из доно.тьиа чистого олова органные трубы. Вследствие разрушения паянных оловом сосудов с жидким топливо»с в 19!2 г. погибла экспедиция Скотта к Южночу полюсу. С алавягшой чумой приходится особенно считаться нрм хранении запасов олова. 14) Кристаллы серого олова могут быть получены нз ега насыщенного раствора в ртути прп †65 'С. Онн обладают палупроводииковычи свойствами и характеризуются особой чувствительностью к инфракрасным лучам (до !5 мк).
Лобззкой 0.757» германна область практической устойчивости серого олова может быть повышена да +60 'С. 15) Германий является типичныч полупроводникам (н.тина) с шириной запрещенной эоны 0,75 зи н изладит разнообразное использанзние в электротехнике. Наиболее широко аи прнменнется для изготовления выпрямителей переменного тока. Применение это основано на уннполярнай проводимости (!!! 8 8 доп. ! 1), возникающей при контакте между чистым гернаннен и сплавам германия с нндиси. Ток (поток электронов) пшсриагышинггпйтппгп «пить проходит в такой установке практически талька от гсрмашся к сплаву, но не наоборот.
Германие- 7 вые выпрямители характеризуются чрезвычайно высоким (порндка 987«) коэффициентом полез- грпхысталлипп- пииплийппнного действия и очень большим (при правиль- мшиипгпспапь нип «пить мы хс ссф иай эксплуатации) срокам службы. Основным недостатком таких выпрямителей является чувстви. нппраБипнпп мата«ил — ительность к нагреванию — выше 70'С их эффек- рпгплпгтлпннпй зины тнвность быстро падает. Шсс. Х- Е.
Схема а«кссксепьеоа крпстьп- !6) Взмиай областью использовании герма- песенки. нин является инфракрасная оптика, так как лучи с длиной волны больше 2 мк он практически ие задерживает. Напротив, в световом и близких к нелсу диапазонах (0,2 —; 2 пис) германий интенсивна поглощает энергию. Если блестящую металлическую поверхность (которая хороию хранит тепло, но плохо нагревается) покрыть тонкой пленкой германия, то поверхность нагреется гораздо сильнее, чем без пленки. Сообщалось, чта в подготовленно»с таким обрззоч бачке под действием солнечного света можно получить кипяток. 17) Для применения германна в качестве полупроводника ои должен быть очень чист. Например, содержание Аз не может превышать !О гТс. т. е. одного атома Аз на миллиард атомов германия.
Достижение столь высокой чистоты требует прежде всего тщательной очистки матерна.ча, из которого вырабатывается вещество полупроводника. Однако большей частью дополнительной очистке приходитсн подвергать и само зто вещество. 18) Такая очистка обычна основана на том, чта при частичной кристаллизации расплавленного вещества примеси неодинаково распределяютсн между твердой и жидкой фазамн. Чаше они концентрируются в расплаве (на что и ориентировано даваемое ниже описание). Простейшие варианты применяемой методики схематически показаны на рис. Х.76.
Если находящийся а тугоплавкой лодочке расплав последовательно охлаждать с одной стороны (рнс. Х-76, А), то примеси оттесняются к концу, затвердевающему последним. Улалив затем этот конец слитка, получают вещество более чистое, чем ано было первоначально. При другам, более совершенном варианте — заикой нлазкг (рис. Х-76, Б) — нагреву да плавления последовательно подвергаются отдельные участки помещенного в тугоплавкой лодочке вещества и перемещающаяся зона расплава несет с собой примеси в один конец с.читка.
Перед простой направленной кристаллизацией ванная плавка имеет то большое преимущество, что с одним и тем же слитком может быть повторяема многократно, причем процесс этот Х. Четвертая группа периодической системы Рее. Х-Гт. Результаты ече«т<н гери»чин юнеея епьькьа. исодко ронорниг ипи оеигпмгрныг примгсгй «ОаРиграо трооо гройгитоУый тигЕль Ггрнопор легко поддается автоматизации. Оцениваемые электросопротивлеиием результаты од. ного из опытов очистки гермаииевого слитка от прилгеси мышьяка шестикратным повторением заикой плавки показаны иа рис. Х-77.
Во избежание окисления очищае. мого вещества кристаллизацию проводят в ваку- 00 уме или ииертиой атмосфере. й 51 а 19) На том же прикципе осиоваи один из 00 способов аыраи!иоания монокристалла Для этого иа поверхность расплава, нагретого чуть выше Ф 40 температуры плавления, помещают кристалл даи) ' ратйаопаюй нога вещества, который затем медлеипо подвя- заны ВО мают автоматическим устройством (рис. Х-78). Та- ким путем может быть ие только очищено исходы 20 иое вещество, ио и получен его моиокристалл значительной величины (иапример, были полу- .Во ганной очистки в гО чеиы образцы Ое диаметром 5 см и длиной ч !8 см или 5! диаметром 2 см и длииой 00 100 !ВО 200 250 200 24 см). расстонниг Вдоль слитка, мм 20) С помощью рассмотреииых методик германий удавалось доводить до чистоты в 10 дгвяток (!1 6 6 доп.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
