Зонную очистку применяют для большого числа веществ. Например, этим методом получают германий и кремний полупроводниковой чистоты. Удается получить препараты германия, содержащие лишь 10-8% примесей. Но зонная плавка применима только к сравнительно небольшим порциям вещества.
Насколько меняются свойства металлов после тонкой очистки, можно судить, например, по тому, что металлический ванадий, полученный алюминотермией, хрупок, а после очистки его электролитическим способом его прокатывают в холодном состоянии в тонкие листы. У хрома после глубокой очистки обнаруживается вязкость, хрупкость же «обычного* хрома связана с тем, что примеси образуют пленки на границах между зернами хрома. Титан — хрупкий металл, а после очистки — пластичный. Самый же пластичный титан получают зонной очисткой. Зонной очисткой были получены пластичные кристаллы бериллия; получить же пластичный бериллий другими способами не удавалось. Вообще повышение чистоты металла всегда сопровождается повышением пластичности. Меняются и другие свойства; например, в чистом железе резко уменьшается растворимость водорода и кислорода.
Очень чистыми должны быть вещества, используемые для изготовления полупроводников. Например, примесь меди к германию не должна быть более 10”7%. Промышленное применение кремния и германия для производства полупроводников стало возможным только тогда, когда в результате усилии исследователей и технологов были разработаны методы очистки этих веществ до требуемого уровня чистоты (например, зонной очисткой).
Ракетной технике требуются некоторые металлы (It, v, ind, С г W и др ), стойкие к коррозии и достаточно хорошо поддающиеся механической обработке. Эти требования выполняются только тогда, когда металлы хорошо очищены от примесей, в том числе от элементов, образующих фазы внедрения (как водород в титане).
В получении ультрачистых металлов заинтересованы исследователи, изучающие электронную структуру и свойства металлов. Часто после проведения очень дорогостоящих экспериментов оказывалось, что примеси в образцах существенно изменяли их характеристики. Само по себе изучение зависимости физических и химических свойств веществ (в том числе металлов) от содержания примесей требует получения образцов высокой чистоты.
Для очистки летучих соединений в химии разработан метод термической дистилляции, при котором за основу взято свойство веществ испаряться при различных температурах. Летучее соединение с примесями нагревают в колбе с ректификационной колонной. Крупные взвешенные частицы примесей остаются в образовавшемся расплаве, а мельчайшие, испаряясь, поднимаются к прохладной стенке вмонтированного в колонну холодильника и конденсируются на ней, образуя тонкую пленку, а накопившись, стекают обратно. Взвешенные мельчайшие частицы минуют холодильник и выводятся через трубку (их может быть несколько). Очищенное летучее соединение отбирается в самом верху ректификационной колонны. Схема процесса термодистилляции изображена на рисунке.
При высокой степени очистки оценить чистоту вещества с помощью классических методов химического анализа невозможно. Для определения примесей, присутствующих в значительных количествах, пригодны такие методы анализа, как колориметрия, флюорометрия, спектрометрия, полярография, а для очень малых количеств примесей — радиоактивационный и масс-спектрометрический методы. Часто же чистоту вещества оценивают косвенным путем, на основании измерения тех или иных параметров, например электросопротивления. Поэтому существует специальный термин — электрическая чистота Это как бы сумма отклонений от идеальной кристаллической решетки чистого металла за счет как примесей, так и дефектов решетки (вакансии, меж-узловых атомов, дислокаций).