锗元素的发现

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锗元素的发现

2016-12-22 作者: xuzhiping 浏览: 972 次

摘要: 锗在化学元素周期表中处于金属与非金属的交界处,而它的实际性质也是既像金属又像非金属。例如,锗的导电能力不如一般金属,但又比非金属强;锗呈淡灰色,并有金属光泽,但它的质地却硬而脆,很像金刚石。因此大家戏称锗为“半金属元素”。 锗在地壳中的含量稀少,一些含锗矿石(....

锗在化学元素周期表中处于金属与非金属的交界处,而它的实际性质也是既像金属又像非金属。例如,锗的导电能力不如一般金属,但又比非金属强;锗呈淡灰色,并有金属光泽,但它的质地却硬而脆,很像金刚石。因此大家戏称锗为“半金属元素”。

锗在地壳中的含量稀少,一些含锗矿石(如锗石、硫铜铁锗矿石、硫银锗矿石等)的分布也十分分散,少量的锗还分布在闪锌矿或煤层之中。因此,一些金属冶炼工厂的烟道灰就成了提取锗的重要原料,一般每吨烟灰中含锗1~10千克。

1942年,物理学家发现锗具有优良的半导体性能。五年以后(1947年),美国的布拉坦等人制造出了世界上第一个锗半导体管。但是锗作为半导体进行大量应用又面临着一个提纯的难题,因为制作半导体器件使用的锗,要求纯度达到99.999999%~99.9999999%(俗称“8~9个9”),即每1亿到10亿个锗原子中只允许存在1个杂原子。1952年,美国贝尔电话公司实验室的青年工程师浦凡发明了一种名叫“区域熔化”的方法,巧妙地应用多组高频线圈加热锗,使其熔化,从而解决了锗的提纯问题,使生产锗的单晶走上了实际应用之路。

用锗单晶制成的锗半导体晶体管,具有构造简单、体积小、成本低、耗电少、耐震动、抗撞击、使用寿命长等优点。因此,锗二极管(整流管)和三极管(放大管)等电子器件,很快得到了广泛的应用,并由此带来了电子技术的一场革命,使电子设备在微型化的道路上大大地前进了一步。

但是到了20世纪60年代,由于单晶硅的迅速崛起,锗似乎退居到了第二位。不过锗仍有不少性能明显优于硅。例如,在雷达、火箭、导弹、导航控制设备,电子通信,以及自动化设备等方面,锗的应用仍有较明显的优势。

此外,锗还有一些独特的应用。例如,在温度变化时,锗的电阻可以发生灵敏的变化,因此可应用锗制作“热敏电阻”;白色的二氧化锗具有独特的光学活性,将它加入玻璃中,可以制得透明、折射率极高的特种玻璃。

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