31. Галлий-Gallium (Ga)






Когда Дмитрий Иванович Менделеев создавал свою систему химических элементов на основании открытого им периодического закона, в третьей группе периодической системы оставались свободные места. Их, по твердому убеждению Д. И. Менделеева, должны были занять неизвестные тогда элементы. Один из них в пятом ряду Д. И. Менделеев назвал экаалюминием. Глубоко уверенный в объективности созданной им системы элементов, Д. И. Менделеев не только предсказал существование экаалюминия, но и весьма точно описал свойства этого, никому не известного элемента. О "таинственном" экаалюминии Д. И. Менделеев писал в журнале Русского химического общества в 1871 г., что атомная масса экаалю-миния близка к 68, его плотность около 6, температура плавления очень низка: в чистом виде этот металл должен плавиться в руке человека! Он должен быть открыт спектроскопически.
20 сентября 1875 г. на заседании Парижской Академии наук было зачитано письмо французского химика Лекок-де-Буабодрана об открытии при по-мощи спектрального .анализа химического элемента, названного им в честь своей родины Франции галлием. Вновь открытый элемент по всем своим свойствам был одинаков с экаалюминием. Замечательно то, что Буабодран вначале неверно определил плотность галлия, занизив ее до цифры 4,7 против предсказанной Д. И. Менделеевым - "около 6,0". Д. И. Менделеев написал Буабодрану письмо в котором указывал на допущенную ошибку. Буабодран тщательно повторил исследования и убедился, что русский химик, "профессор из С.-Петербурга, никогда не только не державший галлия в своих руках", но даже не видавший его спектроскопически, оказался прав. Плотность галлия действительно была 5,94! "Я думаю... нет необходимости настаивать на огромном значении подтверждения теоретических выводов Менделеева...",- писал пo этому поводу Лекок-де-Буабодран.
Открытие галлия следует считать подлинным торжеством науки. Галлий был первым химическим элементом, подтвердившем триумф периодического закона Д. И. Менделеева. Хотя галлия в природе в два раза больше скандия, он очень рассеян. В цинковых рудах галлия содержится всего две тысячных доли процента, в наиболее богатой галлием пиренейской цинковой обманке - 0,5%, а самый богатый галлием минерал, германит, из Юго-Западной Африки содержит всего шесть десятых процента галлия. Плавится галлий, как предсказал Д. И. Менделеев, в руке, при 30°С, а кипит лишь при температуре выше двух тысяч градусов (2070° С). Галлий, нанесенный на стекло, дает зеркала, сильно отражающие свет и выдерживающие нагревание до 500 - 600°С.



32. Германий-Germanium (Ge)


В 1871 г. Д. И. Менделеев предсказал существование элемента, расположенного между галлием и мышьяком в пятом ряду и между кремнием и оловом в четвертой группе. Замечательно, что Д. И. Менделеев, назвав новый элемент экасилицием, предсказал не только свойства самого экасилиция и его окиси, что им было сделано в отношении экаалюминия и экабора, но также и некоторых его соединений. 15 лет спустя немецкий химик Винклер открыл элемент, названный им в честь своей родины германием. Свойства германия дали наилучшее совпадение со свойствами экасилиция.
Сам Винклер, пораженный гениальностью русского химика, писал: "Вряд ли может существовать более яркое доказательство cправедливости учения о периодичности элементов...".
Да! Открытие Д. И. Менделеева не имеет себе равных в науке. Не случайно, оценивая это открытие, Ф. Энгельс сравнил его с научным подвигом. И если раньше на периодический закон многие крупнейшие ученые, современники Д. И. Менделеева, смотрели через призму скептицизма, то после опубликования работ Винклера по исследованию германия в разных странах стали появляться один за другим претенденты, оспаривавшие у Д. И. Менделеева честь открытия периодического закона.
Применение германия в полупроводниковой технике разнообразно. Полупроводниковые приборы не только выпрямляют ток, усиливают радиоколебания, но и превращают тепловую энергию в электрическую. Первые генераторы такого рода были созданы советскими учеными уже в начале Великой Отечественной войны. Они имели вид обыкновенных солдатских котелков и предназначались для питания раций партизанских отрядов, действовавших в тылу врага на временно оккупированных им территориях. Стоило только налить в такой "котелок" воды, нагреть ее на пламени костра, и рация получала необходимый для работы ток.
Портативные генераторы, надевающиеся на стекло обыкновенной 20-линейной керосиновой лампы, превращают излучаемое ею тепло в электрический ток, достаточный для питания радиоприемника. Работами академика А. Ф. Иоффе доказана возможность использования полупроводниковых аппаратов для охлаждения летом и обогревания зимой целых квартир.
Германий - металл с очень высоким электрическим сопротивлением, в 57 000 раз большим, чем у меди. С повышением чистоты металла сопротивление... возрастает. Можно назвать еще ряд свойств, которые ставят германий в ряд исключительных и ценных металлов. Например, сплав германия с золотом сохраняет цвет золота и расширяется при охлаждении. Добавление двуокиси германия к стеклу позволяет получить оптические стекла с очень высоким показателем преломления.
Германий содержится всего лишь в двух очень редких минералах: аргиродите (минерал, состоящий из сернистого серебра и сернистого германия) и германите (основу минерала составляет сернистая медь и сернистый германий). Содержание германия в других источниках - золе некоторых каменных углей, цинковых рудах - очень мало.
Германию свойственна аллотропия, причем одна из аллотропных форм германия по своему внешнему виду напоминает металлы и называется металлической.
По многочисленным ступеням сложной обработки должны пройти тысячи тонн сырья, прежде чем из них будет выделено заметное количество чистого металла. С точки зрения полупроводниковой техники это абсолютно грязный и совершенно не обладающий свойствами полупроводников материал. Для радиотехники необходим германий, в котором примеси не должны превышать десятимиллионных долей процента. Иными словами, на миллиард атомов германия может приходиться ... один атом примесей! Наличие в десяти миллионах атомов германия только одного атома мышьяка, фосфора или сурьмы сильно снижает его полупроводниковые свойства.
Распылением германия в земной коре и трудностями получения его в чистом виде объясняется малое производство германия при столь ценных его свойствах. Например, в 1946 г. выпуск германия в США составлял всего лишь 800 кг.





На главную Сделать стартовой Добавить в избранное Написать письмо

Поставь закладку/отправь другу!

Рейтинг SunHome.ru Яндекс.Метрика