Použití germania

7. duben 2010 | 06.00 |

germaniumGermanium objevil v roce 1886 německý chemik Clemens A. Winkler, který jej pojmenoval podle země svého původu. Tento křehký šedobílý kov byl pro využití v technice dlouhou dobu zcela bezcenný. Téměř 100 let trvalo než si jej všimla polovodičová technika, která jej stále využívá. Cesta germania ke své slávě byla nebyla lehká, zato byla plná zajímavých použití.

Než bylo samotné germanium objeveno, byla jeho existence předpovězena Mendělejevem v prázdném místě periodické soustavy prvků. Germanium patří mezi vzácné polokovové prvky nacházející se jako příměs v zinkových a stříbrných rudách.  Germanium jako pevná látka má vlastnosti polovodiče, a to jak v krystalické tak v amorfní formě. Po překročení teploty tání 938°C se germanium  chová podobně jako kov.

Kdysi patřilo k nejdražším kovům, jeho celosvětová výroba se pohybovala před 60 lety v několika tisících tun. Tehdejší hlavní výrobce -  huť v Kongu udržovala kvůli jeho vysoké celosvětové ceně schválně 100 x menší výrobu než by mohla vyrábět. Germanium  bývá obsaženo jako stopová příměs v mnoha ložiscích uhlí.  U nás se nepatrné množství vyrábělo v Kaznějově z popelu spáleného uhlí s jeho zvýšeným obsahem a z podložních jílů hnědouhelné mostecké pánve.

Pro polovodičovou techniku je nutné vyrábět germanium zcela čisté. Na miliardu atomů germania smí být přítomen jako příměs nebo nečistota jen jediný atom fosforu nebo arsenu.

Po vyredukování kovu s čistotou přibližně 99 % se germanium o vysoké čistotě připravuje metodou zonálního tavení. Vysoce čisté germanium se získává metodou frakční destilace těkavého chloridu germaničitého.

Zajímavé bylo jedno z prvních využití germania. Přenosné germaniové generátory nasazené na cylindr petrolejové lampy mění teplo plamene v elektrický proud, který využívali zejména obyvatelé Sibiře jako zdroj pro energie pro rádia a televizory.

Za druhé světové války používali sovětští partyzáni germaniové kotlíky, , v nichž stačilo ohřát na ohni vodu, aby dávaly elektrický proud potřebný pro činnost vysílačky.

Zvýšený zájem o germanium nastal v 50. letech 20. století, kdy byl objeven tranzistor a další polovodičové součástky na bázi vysoce čistého germania. Germanium bylo však v této oblasti brzy vystřídáno mnohem levnějším a v zemské kůře zastoupenějším křemíkem. Nicméně germanium je nadále používáno pro výrobu polovodičových usměrňovacích diod.

Germanium také dovede přeměňovat sluneční světlo přímo v elektrický proud.

V současné době se germanium používá v průmyslové výrobě polovodičů jako germanid křemíku (SiGe) pro výrobu integrovaných obvodů s vysokou rychlostí přenosu signálu.

Důležité uplatnění má germanium při výrobě světlovodné optiky, protože jeho přítomnost v materiálu optických vláken podstatným způsobem zvyšuje index lomu materiálu. Používá se  na výrobu čoček pro kamery s širokým úhlem záběru nebo v přístrojích pro noční vidění. Vysoký světelný lom dodává optickému sklu také oxid germaničitý GeO2.

Germanium mění vlastnosti některých kovů. Teplotu tání zlata sníží z 1060 ° C až na 356°C, takže slitina se zlatem se používá jako tzv. klenotnická pájka. Při svém chladnutí se roztahuje. V zubním lékařství se ze slitiny germania s mědí a zlatem používá na zhotovování velmi stálých plomb.

Zpět na hlavní stranu blogu

Komentáře

RE: Použití germania germanium 25. 07. 2012 - 03:12