germaaniumia- jaksollisen järjestelmän elementti, erittäin arvokas henkilölle. Sen ainutlaatuiset ominaisuudet puolijohteena mahdollistivat eri mittauslaitteissa ja radiovastaanottimissa laajalti käytettyjen diodien luomisen. Sitä tarvitaan linssien ja optisten kuitujen valmistukseen.

Tekninen kehitys on kuitenkin vain osa tämän elementin eduista. Orgaanisilla germaniumyhdisteillä on harvinaisia ​​terapeuttisia ominaisuuksia, joilla on laaja biologinen vaikutus ihmisten terveyteen ja hyvinvointiin, ja tämä ominaisuus on kalliimpaa kuin mitkään jalometallit.

Germaniumin löytämisen historia

Dmitri Ivanovitš Mendelejev analysoi jaksollista elementtitaulukkoaan vuonna 1871, että siitä puuttuu vielä yksi ryhmään IV kuuluva elementti. Hän kuvaili sen ominaisuuksia, korosti sen samankaltaisuutta piin kanssa ja antoi sille nimen ekasilicon.

Muutamaa vuotta myöhemmin, helmikuussa 1886, Freibergin kaivosakatemian professori löysi argyrodiitin, uuden hopeayhdisteen. Sen koko analyysin tilasi teknisen kemian professori ja Akatemian huippuanalyytikko Clemens Winkler. Tutkittuaan uutta mineraalia hän eristi siitä 7 % sen painosta erillisenä tunnistamattomana aineena. Sen ominaisuuksien huolellinen tutkimus osoitti, että ne olivat Mendelejevin ennustamia ecasiliconia. On tärkeää, että sen teollisessa tuotannossa käytetään edelleen Winklerin menetelmää ekasilikonin erottamiseksi.

Saksa-nimen historia

Ekasilicon on Mendelejevin jaksollisessa taulukossa sijalla 32. Aluksi Clemens Winkler halusi antaa hänelle nimen Neptunus planeetan kunniaksi, joka myös ensin ennustettiin ja löydettiin myöhemmin. Kävi kuitenkin ilmi, että yhtä väärin löydettyä komponenttia kutsuttiin jo sellaiseksi, ja siitä voi syntyä tarpeetonta hämmennystä ja kiistoja.

Tämän seurauksena Winkler valitsi hänelle maansa mukaan nimen Germanium poistaakseen kaikki erot. Dmitri Ivanovitš tuki tätä päätöstä ja varmisti tällaisen nimen "aivolapselleen".

Miltä germanium näyttää?

Tämä kallis ja harvinainen elementti on hauras kuin lasi. Tavallinen germaniumharkko näyttää sylinteriltä, ​​jonka halkaisija on 10-35 mm. Germaniumin väri riippuu sen pintakäsittelystä ja voi olla musta, teräsmäinen tai hopea. Sen ulkonäkö sekoitetaan helposti piiiin, sen lähimpään sukulaiseen ja kilpailijaan.

Pienten germaniumyksityiskohtien näkemiseen laitteissa tarvitaan erityisiä suurennustyökaluja.

Orgaanisen germaniumin käyttö lääketieteessä

Orgaanisen germaniumyhdisteen syntetisoi japanilainen lääkäri K. Asai vuonna 1967. Hän osoitti, että hänellä oli kasvainten vastaisia ​​ominaisuuksia. Jatkuva tutkimus on osoittanut, että erilaisilla germaniumyhdisteillä on ihmiselle sellaisia ​​tärkeitä ominaisuuksia kuin kipua lievittävä, verenpainetta alentava, anemiariskiä vähentävä, vastustuskykyä vahvistava ja haitallisten bakteerien tuhoaminen.

Germaniumin vaikutuksen ohjeet kehossa:

• Edistää kudosten kyllästymistä hapella ja
• Nopeuttaa haavan paranemista
• Auttaa puhdistamaan soluja ja kudoksia myrkyistä ja myrkkyistä,
• Parantaa keskushermoston tilaa ja sen toimintaa,
• Nopeuttaa palautumista raskaan fyysisen rasituksen jälkeen,
• Lisää henkilön yleistä suorituskykyä,
• Vahvistaa koko immuunijärjestelmän suojareaktioita.

Orgaanisen germaniumin rooli immuunijärjestelmässä ja hapen kuljettamisessa

Germaniumin kyky kuljettaa happea kehon kudosten tasolla on erityisen arvokasta hypoksian (hapenpuutteen) ehkäisyssä. Se vähentää myös veren hypoksian kehittymisen todennäköisyyttä, joka tapahtuu, kun hemoglobiinin määrä punasoluissa vähenee. Hapen toimittaminen mihin tahansa soluun vähentää hapen nälänhädän riskiä ja pelastaa kuolemalta hapenpuutteelle herkimmät solut: aivot, munuais- ja maksakudokset, sydänlihakset.

Mini - abstrakti

"Elementti germanium"

Kohde:

Kuvaile elementtiä Ge

Kuvaa elementin Ge ominaisuuksia

Kerro tämän elementin sovelluksesta ja käytöstä

Elementtien historia ………………………………………….……. yksi

Elementin ominaisuudet …………………………………………………………………………………………

Hakemus ……………….….……………………………………….. 3

Terveysvaara …………………………………………… 4

Lähteet …………………………………………………………………… 5

Elementin historiasta..

Ggermanium(lat. Germanium) - ryhmän IV kemiallinen alkuaine, D.I.:n jaksollisen järjestelmän pääalaryhmä. Mendelejev, merkitty symbolilla Ge, kuuluu metallien perheeseen, sarjanumero 32, atomimassa 72,59. Se on harmaanvalkoinen kiinteä aine, jolla on metallinen kiilto.

Mendelejev ennusti Saksan olemassaolon ja ominaisuudet vuonna 1871 ja antoi tälle vielä tuntemattomalle elementille nimen "Ekasilicon" sen ominaisuuksien samankaltaisuuden vuoksi piin kanssa.

Vuonna 1886 saksalainen kemisti K. Winkler havaitsi mineraalia tutkiessaan, että siinä oli jotain tuntematonta alkuainetta, jota ei havaittu analyysillä. Kovan työn jälkeen hän löysi uuden alkuaineen suolat ja eristi tietyn määrän itse alkuainetta puhtaassa muodossaan. Ensimmäisessä löytöraportissa Winkler ehdotti, että uusi alkuaine oli analoginen antimonin ja arseenin kanssa. Winkler aikoi nimetä elementille Neptunium, mutta tämä nimi oli jo annettu yhdelle väärin löydetylle elementille. Winkler nimesi löytämänsä alkuaineen uudelleen germaniumiksi (Germanium) isänmaansa kunniaksi. Ja jopa Mendeleev tuki Winklerille lähettämässään kirjeessä voimakkaasti elementin nimeä.

Mutta 1900-luvun jälkipuoliskolle asti Saksan käytännön käyttö oli hyvin rajallista. Tämän elementin teollinen tuotanto syntyi puolijohdeelektroniikan kehityksen yhteydessä.

Elementin ominaisuudetGe

Lääketieteellisiin tarpeisiin germanium oli ensimmäinen, jota käytettiin laajimmin Japanissa. Erilaisten organogermaniumyhdisteiden testit eläinkokeissa ja ihmisillä tehdyissä kliinisissä kokeissa ovat osoittaneet, että ne vaikuttavat positiivisesti ihmiskehoon vaihtelevassa määrin. Läpimurto tapahtui vuonna 1967, kun tohtori K. Asai huomasi, että orgaanisella germaniumilla on laaja valikoima biologisia vaikutuksia.

Ominaisuudet:

Kuljettaa happea kehon kudoksissa - veressä oleva germanium käyttäytyy samalla tavalla kuin hemoglobiini. Se osallistuu hapen siirtoprosessiin kehon kudoksiin, mikä takaa kaikkien kehon järjestelmien normaalin toiminnan.

stimuloi immuunijärjestelmää - germanium orgaanisten yhdisteiden muodossa edistää gamma-interferonien tuotantoa, jotka estävät nopeasti jakautuvien mikrobisolujen lisääntymistä ja aktivoivat spesifisiä immuunisoluja (T-soluja)

kasvainvastainen - germanium viivästyttää pahanlaatuisten kasvainten kehittymistä ja estää etäpesäkkeiden ilmaantumista, ja sillä on myös suojaavia ominaisuuksia säteilyaltistumista vastaan.

biosidinen (sieni-, virus-, antibakteerinen) - orgaaniset germaniumyhdisteet stimuloivat interferonin tuotantoa - suojaavan proteiinin, jonka keho tuottaa vastauksena vieraiden esineiden tuomiseen.

Elementin germaniumin käyttö ja käyttö elämässä

Teollisessa käytännössä germaniumia saadaan pääasiassa ei-rautametallimalmien käsittelyn sivutuotteista. Germaniumtiivistettä (2-10 % Saksa) saadaan eri tavoin raaka-aineen koostumuksesta riippuen. Puolijohdelaitteissa käytettävän erittäin puhtaan germaniumin eristämiseksi metalli sulatetaan vyöhykkeeltä. Puolijohdeteollisuudelle välttämätön yksikiteinen germanium saadaan yleensä vyöhykesulattamalla.

Se on yksi arvokkaimmista materiaaleista nykyaikaisessa puolijohdetekniikassa. Sitä käytetään diodien, triodien, kristalliilmaisimien ja tehotasasuuntaajien valmistukseen. Germaniumia käytetään myös annosmittaisissa laitteissa ja laitteissa, jotka mittaavat vakio- ja muuttuvien magneettikenttien voimakkuutta. Tärkeä elementin käyttöalue on infrapunateknologia, erityisesti infrapunasäteilyilmaisimien valmistus. Monet germaniumia sisältävät seokset ovat lupaavia käytännön käyttöön. Esimerkiksi lasit, jotka perustuvat GeO 2:een ja muihin Ge-yhdisteisiin. Huoneenlämmössä germanium kestää ilmaa, vettä, alkaliliuoksia ja laimeita suola- ja rikkihappoja, mutta liukenee helposti vesistöihin ja vetyperoksidin alkaliseen liuokseen. Ja typpihappo hapettuu hitaasti.

Korkean kovuuden ja lujuuden omaavia germaaniseoksia käytetään koru- ja hammasproteesitekniikassa tarkkuusvaluissa. Germaniumia esiintyy luonnossa vain sitoutuneessa tilassa, ei koskaan vapaassa tilassa. Yleisimmät germaniumia sisältävät mineraalit ovat argyrodiitti ja germaniitti.Suuret germaniummineraalien varat ovat harvinaisia, mutta itse alkuaine löytyy laajalti muista mineraaleista, erityisesti sulfideista (useimmiten sinkkisulfideista ja silikaateista). Pieniä määriä löytyy myös erilaisista kivihiileistä.

Saksan maailmantuotanto on 65 kg vuodessa.

terveysvaara

Työterveysongelmia voi aiheuttaa pölyn leviäminen germaniumrikasteen lastauksen aikana, jauhaminen ja dioksidin lataaminen germaniummetallin eristämiseksi sekä jauhetun germaniumin lataaminen tankoiksi uudelleensulatusta varten. Muita terveydelle haitallisia lähteitä ovat putkiuunien lämpösäteily ja jauhetun germaniumin tankoiksi sulatusprosessi sekä hiilimonoksidin muodostuminen.

Imeytynyt germanium erittyy nopeasti elimistöstä pääasiassa virtsan mukana. Epäorgaanisten germaniumyhdisteiden myrkyllisyydestä ihmisille on vähän tietoa. Germaniumtetrakloridi on ihoa ärsyttävä aine. Kliinisissä tutkimuksissa ja muissa pitkäaikaisissa tapauksissa, joissa spirogermaniumia, orgaanista germaniumsyöpälääkettä tai muita germaniumyhdisteitä, kumulatiivisilla annoksilla annettiin suun kautta, on havaittu neurotoksisia ja nefrotoksisia vaikutuksia. Tällaisia ​​annoksia ei yleensä altisteta tuotantoolosuhteille. Eläinkokeet, joilla selvitetään germaniumin ja sen yhdisteiden vaikutusta kehoon, ovat osoittaneet, että metallisen germaniumin ja germaniumdioksidin pöly suurina pitoisuuksina hengitettynä johtaa yleiseen terveydentilan heikkenemiseen (painonnousun rajoitus). Eläinten keuhkoissa havaittiin proliferatiivisten reaktioiden kaltaisia ​​morfologisia muutoksia, kuten keuhkorakkuloiden paksuuntumista ja keuhkoputkien ja verisuonten ympärillä olevien imusuonten hyperplasiaa. Germaaniumdioksidi ei ärsytä ihoa, mutta joutuessaan kosketuksiin silmän kostean limakalvon kanssa se muodostaa germaanihappoa, joka toimii silmiä ärsyttävänä aineena. Pitkäaikaiset vatsaontelonsisäiset injektiot annoksilla 10 mg/kg aiheuttavat muutoksia perifeerisessä veressä .

Haitallisimmat germaniumyhdisteet ovat germaniumhydridi ja germaniumkloridi. Hydridi voi aiheuttaa akuutin myrkytyksen. Akuutin vaiheen aikana kuolleiden eläinten elinten morfologinen tutkimus paljasti verenkiertoelinten häiriöitä ja rappeuttavia solumuutoksia parenkymaalisissa elimissä. Siten hydridi on monikäyttöinen myrkky, joka vaikuttaa hermostoon ja perifeeriseen verenkiertojärjestelmään.

Germaniumtetrakloridi on voimakas hengitysteitä, ihoa ja silmiä ärsyttävä aine. Kynnyspitoisuus - 13 mg / m 3. Tällä pitoisuudella se vaimentaa keuhkovastetta solutasolla koe-eläimillä. Suurina pitoisuuksina se johtaa ylempien hengitysteiden ärsytykseen ja sidekalvotulehdukseen sekä hengitystiheyden ja -rytmin muutoksiin. Eläimet, jotka selvisivät akuutista myrkytyksestä, saivat muutamaa päivää myöhemmin katarraalisen desquamatiivisen keuhkoputkentulehduksen ja interstitiaalisen keuhkokuumeen. Germaniumkloridilla on myös yleinen myrkyllinen vaikutus. Morfologisia muutoksia havaittiin eläinten maksassa, munuaisissa ja muissa elimissä.

Kaikkien tietojen lähteet

Germanium on kemiallinen alkuaine, jonka atominumero on 32 jaksollisessa järjestelmässä ja jota merkitään symbolilla Ge (Ger. germaaniumia).

Germaniumin löytämisen historia

Ekasilicium-elementin, piin analogin, olemassaolon ennusti D.I. Mendelejev jo vuonna 1871. Ja vuonna 1886 yksi Freibergin kaivosakatemian professoreista löysi uuden hopeamineraalin - argyrodiitin. Tämä mineraali annettiin sitten teknisen kemian professori Clemens Winklerille täydellistä analyysiä varten.

Tätä ei tehty sattumalta: 48-vuotiasta Winkleria pidettiin akatemian parhaana analyytikkona.

Melko nopeasti hän huomasi, että hopeaa mineraalissa on 74,72%, rikkiä - 17,13, elohopeaa - 0,31, rautaoksidia - 0,66, sinkkioksidia - 0,22%. Ja lähes 7% uuden mineraalin painosta muodosti jonkin käsittämättömän elementin, joka todennäköisesti vielä tuntematon. Winkler erotti argyrodiitin tunnistamattoman komponentin, tutki sen ominaisuuksia ja tajusi, että hän oli todella löytänyt uuden elementin - Mendelejevin ennustaman selityksen. Tämä on lyhyt historia elementistä, jonka atominumero on 32.

Olisi kuitenkin väärin ajatella, että Winklerin työ sujui mutkattomasti, ilman hankaluuksia. Tässä on mitä Mendelejev kirjoittaa tästä kemian perusteiden kahdeksannen luvun lisäyksissä: ”Aluksi (helmikuussa 1886) materiaalin puute, spektrin puuttuminen polttimen liekissä ja monien germaniumyhdisteiden liukoisuus haittasivat. Winklerin tutkimus…” Kiinnitä huomiota “liekin spektrin puutteeseen. Kuinka niin? Itse asiassa vuonna 1886 spektrianalyysimenetelmä oli jo olemassa; Rubidium, cesium, tallium, indium on jo löydetty maapallolta tällä menetelmällä ja helium Auringosta. Tiedemiehet tiesivät varmasti, että jokaisella kemiallisella elementillä on täysin yksilöllinen spektri, ja yhtäkkiä spektriä ei ole!

Selitys tuli myöhemmin. Germaniumilla on tyypillisiä spektriviivoja - aallonpituuksilla 2651,18, 3039,06 Ǻ ja muutamalla muulla. Mutta ne kaikki sijaitsevat spektrin näkymättömässä ultraviolettiosassa, ja voidaan pitää onnekkaana, että Winklerin sitoutuminen perinteisiin analyysimenetelmiin - ne johti menestykseen.

Winklerin menetelmä germaniumin eristämiseksi on samanlainen kuin yksi nykyisistä teollisista menetelmistä elementin nro 32 saamiseksi. Ensin argariitin sisältämä germanium muutettiin dioksidiksi ja sitten tämä valkoinen jauhe kuumennettiin 600...700°C:een vetyatmosfäärissä. Reaktio on ilmeinen: GeO 2 + 2H 2 → Ge + 2H 2 O.

Näin ollen suhteellisen puhdasta germaniumia saatiin ensimmäistä kertaa. Winkler aikoi alun perin nimetä uuden elementin neptuniumin planeetan Neptunuksen mukaan. (Kuten elementti #32, tämä planeetta ennustettiin ennen sen löytämistä.) Mutta sitten kävi ilmi, että tällainen nimi oli aiemmin annettu yhdelle virheellisesti löydetylle elementille, ja haluamatta vaarantaa löytöään, Winkler hylkäsi ensimmäisen aikomuksensa. Hän ei hyväksynyt ehdotusta kutsua uutta elementtiä kulmikkaaksi, ts. "kulmikas, kiistanalainen" (ja tämä löytö aiheutti todella paljon kiistaa). Totta, ranskalainen kemisti Rayon, joka esitti tällaisen idean, sanoi myöhemmin, että hänen ehdotuksensa oli vain vitsi. Winkler nimesi uuden alkuaineen maansa mukaan germaniumiksi, ja nimi jäi kiinni.

Germaniumin löytäminen luonnosta

On huomattava, että maankuoren geokemiallisen evoluution aikana suuri määrä germaniumia huuhtoi suurimmalta osalta maan pintaa valtameriin, joten tällä hetkellä tämän hivenaineen määrä maaperässä. on äärimmäisen merkityksetön.

Germaniumin kokonaispitoisuus maankuoressa on 7 × 10 −4 massaprosenttia, eli enemmän kuin esimerkiksi antimonia, hopeaa, vismuttia. Germaniumilla on vähäinen pitoisuus maankuoressa ja geokemiallinen affiniteetti eräiden laajalle levinneiden alkuaineiden kanssa, ja sen kyky muodostaa omia mineraalejaan on rajallinen, ja se hajoaa muiden mineraalien hilakoihin. Siksi germaniumin omat mineraalit ovat erittäin harvinaisia. Lähes kaikki ne ovat sulfosuoloja: germaniitti Cu 2 (Cu, Fe, Ge, Zn) 2 (S, As) 4 (6 - 10 % Ge), argyrodiitti Ag 8 GeS 6 (3,6 - 7 % Ge), konfildiitti Ag 8 (Sn, Ge) S 6 (jopa 2 % Ge) jne. Suurin osa germaniumista on levinnyt maankuoreen suureen määrään kiviä ja mineraaleja. Joten esimerkiksi joissakin sfaleriiteissa germaniumpitoisuus saavuttaa kiloa per tonni, enargiiteissa jopa 5 kg/t, pyrargyriitissa jopa 10 kg/t, sulvaniitissa ja frankeiteissa 1 kg/t, muissa sulfideissa ja silikaateissa. - satoja ja kymmeniä g/t. t. Germanium on keskittynyt monien metallien esiintymiin - ei-rautametallien sulfidimalmeihin, rautamalmeihin, joihinkin oksidimineraaleihin (kromiitti, magnetiitti, rutiili jne.), graniitteihin, diabaaseihin ja basalteihin. Lisäksi germaniumia on lähes kaikissa silikaateissa, joissakin kivihiili- ja öljyesiintymissä.

Kuitti Saksa

Germaniumia saadaan pääasiassa ei-rautametallimalmien jalostuksen sivutuotteista (sinkkiseos, sinkki-kupari-lyijypolymetallirikasteet), jotka sisältävät 0,001-0,1 % Saksaa. Raaka-aineina käytetään myös hiilen polton tuhkaa, kaasunkehittäjien pölyä ja koksilaitosten jätettä. Aluksi germaniumrikastetta (2-10 % Saksa) saadaan luetelluista lähteistä eri tavoilla raaka-aineen koostumuksesta riippuen. Germaniumin uuttaminen rikasteesta sisältää yleensä seuraavat vaiheet:

1) konsentraatin klooraus suolahapolla, sen seoksella kloorin kanssa vesipitoisessa väliaineessa tai muilla kloorausaineilla teknisen GeCl 4:n saamiseksi. GeCl4:n puhdistamiseen käytetään rektifikaatiota ja epäpuhtauksien uuttamista väkevällä HCl:lla.

2) GeCl4:n hydrolyysi ja hydrolyysituotteiden kalsinointi GeO2:n saamiseksi.

3) GeO 2:n pelkistys vedyllä tai ammoniakilla metalliksi. Puolijohdelaitteissa käytettävän erittäin puhtaan germaniumin eristämiseksi metalli sulatetaan vyöhykkeeltä. Puolijohdeteollisuudelle välttämätön yksikiteinen germanium saadaan yleensä vyöhykesulatuksella tai Czochralskin menetelmällä.

GeO 2 + 4H 2 \u003d Ge + 2H 2 O

Puolijohdepuhtaus germanium, jonka epäpuhtauspitoisuus on 10 -3 -10 -4 %, saadaan vyöhykesulattamalla, kiteyttämällä tai termolyysillä haihtuvaa GeH 4 -monogermaania:

GeH 4 \u003d Ge + 2H 2,

joka muodostuu aktiivisten metallien yhdisteiden hajoamisen aikana germanideilla hapoilla:

Mg 2 Ge + 4HCl \u003d GeH 4 - + 2MgCl 2

Germaniumia esiintyy seoksena polymetalli-, nikkeli- ja volframimalmeissa sekä silikaateissa. Malmin ja sen rikastamisen monimutkaisten ja aikaa vievien toimenpiteiden seurauksena germanium eristetään GeO 2 -oksidin muodossa, joka pelkistetään vedyllä 600 °C:ssa yksinkertaiseksi aineeksi:

GeO 2 + 2H 2 \u003d Ge + 2H 2 O.

Germaniumin yksittäiskiteiden puhdistus ja kasvatus suoritetaan vyöhykesulatuksella.

Puhdasta germaniumdioksidia saatiin ensimmäisen kerran Neuvostoliitossa vuoden 1941 alussa. Siitä valmistettiin germaniumlasia, jolla oli erittäin korkea taitekerroin. Alkuaineen nro 32 ja sen mahdollisen tuotantomenetelmien tutkimus jatkui sodan jälkeen, vuonna 1947. Nyt germanium kiinnosti Neuvostoliiton tutkijoita juuri puolijohteena.

Fyysiset ominaisuudet Saksa

Ulkonäöltään germanium sekoitetaan helposti piihin.

Germanium kiteytyy timanttityyppisessä kuutiorakenteessa, yksikkökennoparametri a = 5,6575Å.

Tämä elementti ei ole yhtä vahva kuin titaani tai volframi. Kiinteän germaniumin tiheys on 5,327 g/cm3 (25 °C); neste 5,557 (1000 °C); tpl 937,5 °C; kp. noin 2700 °C; lämmönjohtavuuskerroin ~60 W/(m K) tai 0,14 cal/(cm sek deg) 25°C:ssa.

Germanium on melkein yhtä hauras kuin lasi ja voi käyttäytyä sen mukaisesti. Jopa tavallisessa lämpötilassa, mutta yli 550 ° C, se kestää plastisen muodonmuutoksen. Kovuus Saksa mineralogisessa asteikossa 6-6,5; kokoonpuristuvuuskerroin (painealueella 0-120 Gn/m 2 tai 0-12000 kgf/mm 2) 1,4 10 -7 m 2 /mn (1,4 10 -6 cm 2 /kgf); pintajännitys 0,6 N/m (600 dyne/cm). Germanium on tyypillinen puolijohde, jonka kaistaväli on 1,104 10 -19 J tai 0,69 eV (25 °C); sähköinen ominaisvastus korkea puhtaus Saksa 0,60 ohm-m (60 ohm-cm) 25 °C:ssa; elektronien liikkuvuus on 3900 ja reikien liikkuvuus 1900 cm 2 /v sek (25 °C) (epäpuhtauspitoisuus alle 10 -8 %).

Kaikki kiteisen germaniumin "epätavalliset" modifikaatiot ovat parempia kuin Ge-I ja sähkönjohtavuus. Tämän ominaisuuden mainitseminen ei ole sattumaa: sähkönjohtavuuden arvo (tai käänteisarvo - resistanssi) on erityisen tärkeä puolijohdeelementille.

Kemialliset ominaisuudet Saksa

Kemiallisissa yhdisteissä germaniumin valenssit ovat yleensä 4 tai 2. Yhdisteet, joiden valenssi on 4, ovat stabiilimpia. Normaaliolosuhteissa se kestää ilmaa ja vettä, emäksiä ja happoja, liukenee veteen ja emäksiseen vetyperoksidiliuokseen. Käytetään germaniummetalliseoksia ja germaniumdioksidipohjaisia ​​laseja.

Kemiallisissa yhdisteissä germaniumin valenssit ovat yleensä 2 ja 4, kun taas 4-arvoisen germaniumin yhdisteet ovat vakaampia. Huoneenlämmössä germanium kestää ilmaa, vettä, alkaliliuoksia ja laimeita suola- ja rikkihappoja, mutta liukenee helposti vesistöihin ja vetyperoksidin alkaliseen liuokseen. Typpihappo hapettuu hitaasti. Kuumennettaessa ilmassa 500-700 °C:seen germanium hapettuu GeO- ja GeO2-oksideiksi. Saksan oksidi (IV) - valkoinen jauhe, jonka t pl 1116°C; vesiliukoisuus 4,3 g/l (20°C). Kemiallisten ominaisuuksiensa mukaan se on amfoteerinen, liukenee emäksiin ja vaikeasti mineraalihappoihin. Se saadaan kalsinoimalla GeCl 4 -tetrakloridin hydrolyysin aikana vapautunut hydratoitunut sakka (GeO 3 nH 2 O). GeO 2:n fuusio muiden oksidien kanssa voidaan saada germaanihapon johdannaisia ​​- metalligermanaatteja (Li 2 GeO 3 , Na 2 GeO 3 ja muita) - kiinteitä aineita, joilla on korkea sulamispiste.

Kun germanium reagoi halogeenien kanssa, muodostuu vastaavia tetrahalogenideja. Reaktio etenee helpoimmin fluorilla ja kloorilla (jo huoneenlämpötilassa), sitten bromilla (heikko kuumennus) ja jodilla (700-800°C:ssa CO:n läsnä ollessa). Yksi tärkeimmistä yhdisteistä Saksa GeCl 4 -tetrakloridi on väritön neste; tpl -49,5 °C; kp. 83,1 °C; tiheys 1,84 g/cm3 (20 °C). Vesi hydrolysoituu voimakkaasti vapauttaen hydratoituneen oksidin (IV) sakan. Sitä saadaan klooraamalla metallista Saksaa tai vuorovaikuttamalla GeO 2 väkevän HCl:n kanssa. Tunnetaan myös Saksan dihalogenidit, joilla on yleinen kaava GeX2, GeCl-monokloridi, Ge2Cl6-heksaklooridigermaani ja Saksan oksikloridit (esimerkiksi CeOCl2).

Rikki reagoi voimakkaasti Saksan kanssa 900-1000 °C:ssa muodostaen GeS2-disulfidia, valkoista kiinteää ainetta, sp. 825 °C. Myös GeS-monosulfidi ja vastaavat saksalaiset yhdisteet seleenin ja telluurin kanssa, jotka ovat puolijohteita, kuvataan. Vety reagoi lievästi germaniumin kanssa 1000-1100°C:ssa muodostaen germinen (GeH) X, epästabiilin ja helposti haihtuvan yhdisteen. Saattamalla germanideja reagoimaan laimean suolahapon kanssa voidaan saada germanivetyjä sarjasta Ge n H 2n+2 aina Ge 9 H 20 asti. Germyleenin koostumus GeH2 tunnetaan myös. Germanium ei reagoi suoraan typen kanssa, mutta siinä on Ge 3 N 4 -nitridiä, jota saadaan ammoniakin vaikutuksesta germaaniin 700-800°C:ssa. Germanium ei ole vuorovaikutuksessa hiilen kanssa. Germanium muodostaa yhdisteitä monien metallien kanssa - germanideja.

Tunnetaan lukuisia saksalaisia ​​monimutkaisia ​​yhdisteitä, jotka ovat yhä tärkeämpiä sekä germaniumin analyyttisessä kemiassa että sen valmistusprosesseissa. Germanium muodostaa monimutkaisia ​​yhdisteitä orgaanisia hydroksyyliryhmiä sisältävien molekyylien kanssa (moniarvoiset alkoholit, moniemäksiset hapot ja muut). Heteropolyacids Saksa saatiin. Kuten muille ryhmän IV alkuaineille, Saksalle on ominaista organometalliyhdisteiden muodostuminen, joista esimerkkinä on tetraetyyligermaani (C 2 H 5) 4 Ge 3.

Kaksiarvoisen germaniumin yhdisteet.

germanium(II)hydridi GeH2. Valkoinen epästabiili jauhe (hajoaa ilmassa tai hapessa räjähdyksen seurauksena). Reagoi alkalien ja bromin kanssa.

Germanium(II)monohydridipolymeeri (polygermiini) (GeH 2) n . Ruskehtavan musta jauhe. Liukenee heikosti veteen, hajoaa välittömästi ilmassa ja räjähtää kuumennettaessa 160 °C:seen tyhjiössä tai inertissä kaasukehässä. Muodostunut natriumgermanidi NaGe:n elektrolyysin aikana.

germanium(II)oksidi GeO. Mustia kiteitä perusominaisuuksilla. Hajoaa 500°C:ssa GeO 2:ksi ja Ge:ksi. Hapeutuu hitaasti vedessä. Liukenee niukasti kloorivetyhappoon. Näyttää korjaavat ominaisuudet. Saatu CO 2:n vaikutuksesta metalliseen germaniumiin, lämmitetty 700-900 °C:seen, alkalit - germanium(II)kloridilla, kalsinoimalla Ge (OH) 2 tai pelkistämällä GeO 2.

germaniumhydroksidi (II) Ge (OH) 2. Punaoransseja kiteitä. Kuumennettaessa se muuttuu GeO:ksi. Näyttää amfoteerisen luonteen. Saatu käsittelemällä germanium(II)-suoloja emäksillä ja hydrolysoimalla germanium(II)-suoloja.

germanium(II)fluoridi GeF2. Värittömiä hygroskooppisia kiteitä, tpl =111°C. Saatu GeF 4 -höyryjen vaikutuksesta germaniummetalliin kuumennettaessa.

germanium(II)kloridi GeCl2. Värittömiä kiteitä. t pl \u003d 76,4 ° C, t kp \u003d 450 ° C. 460°C:ssa se hajoaa GeCl 4:ksi ja metalliksi germaniumiksi. Hydrolysoituu vedellä, liukenee heikosti alkoholiin. Saatu GeCl 4 -höyryjen vaikutuksesta germaniummetalliin kuumennettaessa.

germaanium(II)bromidi GeBr 2. Läpinäkyviä neulakiteitä. t pl \u003d 122 °C. Hydrolysoituu vedellä. Liukenee niukasti bentseeniin. Liukenee alkoholiin, asetoniin. Saatu germanium(II)hydroksidin ja bromivetyhapon vuorovaikutuksesta. Kuumennettaessa se epäsuhtautuu metalliksi germaniumiksi ja germanium(IV)bromidiksi.

germanium(II)jodidi GeI2. Keltaiset kuusikulmaiset levyt, diamagneettiset. t pl = 460 noin C. Liukenee heikosti kloroformiin ja hiilitetrakloridiin. Kuumennettaessa yli 210°C:een se hajoaa metalliksi germaniumiksi ja germaniumtetrajodidiksi. Saatu pelkistämällä germanium(II)jodidi hypofosforihapolla tai germaniumtetrajodidin lämpöhajotuksella.

germanium(II)sulfidi GeS. Vastaanotettu kuivalla tavalla - harmahtavan mustia loistavia rombisia läpinäkymättömiä kiteitä. t pl \u003d 615 ° C, tiheys on 4,01 g / cm 3. Liukenee heikosti veteen ja ammoniakkiin. Liukenee kaliumhydroksidiin. Vastaanotettu märkä-punaruskea amorfinen sakka, tiheys 3,31 g/cm3. Liukenee mineraalihappoihin ja ammoniumpolysulfidiin. Saatu kuumentamalla germaniumia rikillä tai johtamalla rikkivetyä germanium(II)-suolaliuoksen läpi.

Neliarvoisen germaniumin yhdisteet.

germanium(IV)hydridi GeH4. Väritön kaasu (tiheys 3,43 g/cm3). Se on myrkyllistä, haisee erittäin epämiellyttävältä, kiehuu -88 o C:ssa, sulaa noin -166 o C:ssa, hajoaa termisesti yli 280 o C:ssa. Kun GeH 4 johdetaan kuumennetun putken läpi, sen seinille saadaan kiiltävä metallista germaniumista valmistettu peili. Saatu LiAlH 4:n vaikutuksesta germanium(IV)kloridiin eetterissä tai käsittelemällä germanium(IV)kloridiliuosta sinkillä ja rikkihapolla.

germaniumoksidi (IV) GeO 2. Se on olemassa kahden kiteisen muunnelman muodossa (kuusikulmainen, jonka tiheys on 4,703 g / cm 3 ja tetraedri, jonka tiheys on 6,24 g / cm 3). Molemmat ovat ilmanpitäviä. Liukenee heikosti veteen. t pl \u003d 1116 ° C, t kip \u003d 1200 ° C. Näyttää amfoteerisen luonteen. Alumiini, magnesium ja hiili pelkistävät sen metalliksi germaniumiksi kuumennettaessa. Saatu syntetisoimalla alkuaineista, kalsinoimalla germaniumsuoloja haihtuvilla hapoilla, hapettamalla sulfideja, hydrolysoimalla germaniumtetrahalogenideja, käsittelemällä alkalimetalligermaniitteja hapoilla, metallista germaniumia väkevällä rikki- tai typpihapolla.

germanium(IV)fluoridi GeF4. Väritön kaasu, joka savuaa ilmassa. t pl \u003d -15 noin C, t kip \u003d -37 ° C. Hydrolysoituu vedellä. Saatu bariumtetrafluorogermanaatin hajottamisesta.

germanium(IV)kloridi GeCl4. Väritön neste. t pl \u003d -50 o C, t kip \u003d 86 o C, tiheys on 1,874 g / cm 3. Hydrolysoituu vedellä, liukenee alkoholiin, eetteriin, hiilidisulfidiin, hiilitetrakloridiin. Saatu kuumentamalla germaniumia kloorilla ja johtamalla kloorivetyä germaniumoksidisuspension (IV) läpi.

germaanium(IV)bromidi GeBr4. Oktaedrisiä värittömiä kiteitä. t pl \u003d 26 o C, t kip \u003d 187 o C, tiheys on 3,13 g / cm 3. Hydrolysoituu vedellä. Liukenee bentseeniin, hiilidisulfidiin. Saatu johtamalla bromihöyryä kuumennetun metallisen germaniumin yli tai bromivetyhapon vaikutuksesta germanium(IV)oksidiin.

germanium(IV)jodidi GeI4. Keltaisen oranssit oktaedriset kiteet, t pl \u003d 146 ° C, t kip \u003d 377 ° C, tiheys on 4,32 g / cm 3. 445 °C:ssa se hajoaa. Liukenee bentseeniin, hiilidisulfidiin ja hydrolysoituu vedessä. Ilmassa se hajoaa vähitellen germanium(II)jodidiksi ja jodiksi. Kiinnittää ammoniakkia. Saatu johtamalla jodihöyryä kuumennetun germaniumin yli tai jodihapon vaikutuksesta germanium(IV)oksidiin.

germanium(IV)sulfidi GeS 2. Valkoinen kiteinen jauhe, t pl \u003d 800 ° C, tiheys on 3,03 g / cm 3. Liukenee hieman veteen ja hydrolysoituu siinä hitaasti. Liukenee ammoniakkiin, ammoniumsulfidiin ja alkalimetallisulfideihin. Sitä saadaan kuumentamalla germanium(IV)oksidia rikkidioksidivirrassa rikin kanssa tai johtamalla rikkivetyä germanium(IV)suolan liuoksen läpi.

germaniumsulfaatti (IV) Ge (SO 4) 2. Värittömiä kiteitä, tiheys on 3,92 g/cm3. Se hajoaa 200 o C:ssa. Se pelkistyy hiilen tai rikin vaikutuksesta sulfidiksi. Reagoi veden ja alkaliliuosten kanssa. Saatu kuumentamalla germanium(IV)kloridia rikkioksidilla (VI).

germaniumin isotoopit

Luonnossa on viisi isotooppia: 70 Ge (20,55 painoprosenttia), 72 Ge (27,37 %), 73 Ge (7,67), 74 Ge (36,74 %), 76 Ge (7,67 %). Ensimmäiset neljä ovat vakaita, viides (76 Ge) läpikäy kaksinkertaisen beetahajoamisen puoliintumisajan ollessa 1,58 × 10 21 vuotta. Lisäksi on olemassa kaksi "pitkäikäistä" keinotekoista: 68 Ge (puoliintumisaika 270,8 päivää) ja 71 Ge (puoliintumisaika 11,26 päivää).

Germaniumin käyttö

Germaniumia käytetään optiikan valmistuksessa. Spektrin infrapuna-alueen läpinäkyvyytensä ansiosta erittäin puhdas metallinen germanium on strategisesti tärkeä infrapunaoptiikkaan tarkoitettujen optisten elementtien valmistuksessa. Radiotekniikassa germaniumtransistoreilla ja ilmaisindiodeilla on erilaiset ominaisuudet kuin piillä, johtuen germaniumin alhaisemmasta pn-liitoksen laukaisujännitteestä - 0,4 V verrattuna 0,6 V:iin piilaitteissa.

Katso lisätietoja artikkelista germaniumin sovellus.

Germaniumin biologinen rooli

Germaniumia löytyy eläimistä ja kasveista. Pienillä määrillä germaniumia ei ole fysiologista vaikutusta kasveihin, mutta ne ovat myrkyllisiä suurina määrinä. Germanium ei ole myrkyllinen homeille.

Eläimille germaniumilla on alhainen myrkyllisyys. Germaniumyhdisteillä ei ole havaittu olevan farmakologista vaikutusta. Germaniumin ja sen oksidin sallittu pitoisuus ilmassa on 2 mg / m³, eli sama kuin asbestipölylle.

Kaksiarvoiset germaniumyhdisteet ovat paljon myrkyllisempiä.

Kokeissa, joissa määritettiin orgaanisen germaniumin jakautuminen kehossa 1,5 tuntia sen oraalisen antamisen jälkeen, saatiin seuraavat tulokset: suuri määrä orgaanista germaniumia löytyy mahalaukusta, ohutsuolesta, luuytimestä, pernasta ja verestä. Lisäksi sen korkea pitoisuus mahassa ja suolistossa osoittaa, että sen imeytymisprosessilla vereen on pitkittynyt vaikutus.

Veren korkea orgaanisen germaniumin pitoisuus antoi tri Asaille mahdollisuuden esittää seuraavan teorian sen vaikutusmekanismista ihmiskehossa. Orgaanisen germaniumin oletetaan veressä käyttäytyvän samalla tavalla kuin hemoglobiini, jolla on myös negatiivinen varaus ja joka hemoglobiinin tavoin osallistuu hapen siirtoprosessiin kehon kudoksissa. Tämä estää hapen puutteen (hypoksia) kehittymisen kudostasolla. Orgaaninen germanium estää ns. veren hypoksian kehittymistä, joka syntyy, kun happea sitovan hemoglobiinin määrä vähenee (veren happikapasiteetin heikkeneminen) ja kehittyy verenhukan, häkämyrkytyksen ja säteilyaltistuksen yhteydessä. . Herkimpiä hapenpuutteelle ovat keskushermosto, sydänlihas, munuaiset ja maksa.

Kokeiden tuloksena havaittiin myös, että orgaaninen germanium edistää gammainterferonien induktiota, jotka estävät nopeasti jakautuvien solujen lisääntymistä ja aktivoivat tiettyjä soluja (T-tappajia). Interferonien pääasialliset toiminta-alueet kehon tasolla ovat antiviraalinen ja kasvaimia estävä suoja, immunomoduloivat ja imusolmukkeiden radiosuojaavat toiminnot.

Tutkittaessa patologisia kudoksia ja kudoksia, joilla on ensisijaiset sairauden merkit, havaittiin, että niille on aina ominaista hapen puute ja positiivisesti varautuneiden vetyradikaalien H + läsnäolo. H + -ioneilla on erittäin negatiivinen vaikutus ihmiskehon soluihin niiden kuolemaan asti. Happi-ionit, joilla on kyky yhdistyä vetyionien kanssa, mahdollistavat selektiivisesti ja paikallisesti vetyionien aiheuttamien solu- ja kudosvaurioiden kompensoinnin. Germaniumin vaikutus vetyioneihin johtuu sen orgaanisesta muodosta - seskvioksidin muodosta. Artikkelin valmistelussa käytettiin Suponenko A.N.:n materiaaleja.

germanium |32 | Ge| — Hinta

Germanium (Ge) - harvinainen metalli, atomiluku - 32, atomimassa - 72,6, tiheys:
kiinteä aine 25 °C:ssa - 5,323 g/cm3;
neste 100 °C:ssa - 5,557 g/cm3;
Sulamispiste - 958,5 °C, lineaarilaajenemiskerroin α,106, lämpötilassa, KO:
273-573— 6.1
573-923— 6.6
Kovuus mineralogisessa asteikossa - 6-6,5.
Yksikiteisen erittäin puhtaan germaniumin sähköinen resistiivisyys (298 OK), ohm.m-0,55-0,6 ..
Germanium löydettiin vuonna 1885, ja se saatiin alun perin sulfidina. D.I. Mendelejev ennusti tämän metallin vuonna 1871 ja antoi tarkan osoituksen sen ominaisuuksista, ja hän kutsui sitä ekosilikiumiksi. Tieteelliset tutkijat ovat nimenneet germaniumin sen maan mukaan, jossa se löydettiin.
Germanium on hopeanvalkoinen metalli, ulkonäöltään samanlainen kuin tina, hauras normaaleissa olosuhteissa. Kestää plastisen muodonmuutoksen yli 550°C lämpötiloissa. Germaniumilla on puolijohdeominaisuuksia. Germaniumin sähkövastus riippuu puhtaudesta – epäpuhtaudet vähentävät sitä jyrkästi. Germanium on optisesti läpinäkyvä spektrin infrapuna-alueella, sillä on korkea taitekerroin, minkä ansiosta sitä voidaan käyttää erilaisten optisten järjestelmien valmistukseen.
Germanium on stabiili ilmassa jopa 700°C:n lämpötiloissa, korkeammissa lämpötiloissa se hapettuu ja sulamispisteen yläpuolella palaa muodostaen germaniumdioksidia. Vety ei ole vuorovaikutuksessa germaniumin kanssa, ja sulamispisteessä germaniumsulate imee happea. Germanium ei reagoi typen kanssa. Muodostuu kloorin kanssa huoneenlämmössä, germaniumkloridia.
Germanium ei ole vuorovaikutuksessa hiilen kanssa, on stabiili vedessä, hitaasti vuorovaikutuksessa happojen kanssa ja liukenee helposti veteen. Alkaliliuoksilla on vain vähän vaikutusta germaniumiin. Germaaniseokset kaikkien metallien kanssa.
Huolimatta siitä, että germanium luonnossa on suurempi kuin lyijy, sen tuotanto on rajoitettua sen voimakkaan leviämisen vuoksi maankuoreen, ja germaniumin hinta on melko korkea. Germanium muodostaa mineraaleja argyrodiittia ja germaniittia, mutta niitä käytetään vähän sen saamiseksi. Germaniumia uutetaan satunnaisesti jalostettaessa polymetallisia sulfidimalmeja, joitain rautamalmeja, jotka sisältävät jopa 0,001 % germaniumia, tervavedestä kivihiilen koksauksen aikana.

VASTAANOTTAVA.

Germaniumin saaminen erilaisista raaka-aineista tapahtuu monimutkaisin menetelmin, joissa lopputuotteena on germaniumtetrakloridi tai germaniumdioksidi, josta saadaan metallista germaniumia. Se puhdistetaan ja lisäksi kasvatetaan germaniumyksityiskiteitä, joilla on halutut sähköfysikaaliset ominaisuudet, vyöhykesulatusmenetelmällä. Teollisuudessa saadaan yksikiteistä ja monikiteistä germaniumia.
Mineraalien käsittelyllä saadut puolituotteet sisältävät pienen määrän germaniumia ja niiden rikastamiseen käytetään erilaisia ​​pyro- ja hydrometallurgisia prosessointimenetelmiä. Pyrometallurgiset menetelmät perustuvat germaniumia sisältävien haihtuvien yhdisteiden sublimaatioon, hydrometallurgiset menetelmät germaniumyhdisteiden selektiiviseen liuottamiseen.
Germaniumkonsentraattien saamiseksi pyrometallurgisen rikastuksen tuotteet (sublimit, tuhka) käsitellään hapoilla ja germanium siirretään liuokseen, josta saadaan konsentraattia eri menetelmillä (saostus, yhteissaostus ja sorptio, sähkökemialliset menetelmät). Konsentraatti sisältää 2-20 % germaniumia, josta eristetään puhdasta germaniumdioksidia. Germaniumdioksidi pelkistetään vedyllä, mutta tuloksena oleva metalli ei ole riittävän puhdasta puolijohdelaitteisiin ja siksi se puhdistetaan kristallografisilla menetelmillä (suunnattu kiteytys-vyöhykepuhdistus-yksikiteen saaminen). Suuntakiteytys yhdistetään germaniumdioksidin pelkistämiseen vedyllä. Sula metalli työnnetään vähitellen ulos kuumalta alueelta jääkaappiin. Metalli kiteytyy vähitellen harkon pituudella. Epäpuhtaudet kerätään harkon viimeiseen osaan ja poistetaan. Jäljelle jäänyt harkko leikataan paloiksi, jotka ladataan vyöhykkeen puhdistukseen.
Vyöhykepuhdistuksen tuloksena saadaan harkko, jossa metallin puhtaus on erilainen sen pituudella. Myös harkko leikataan ja sen yksittäiset osat poistetaan prosessista. Siten, kun yksikiteinen germanium saadaan vyöhykepuhdistuksesta, suora saanto on enintään 25 %.
Puolijohdelaitteiden saamiseksi yksittäinen germaniumkide leikataan levyiksi, joista leikataan miniatyyriosat, jotka sitten hiotaan ja kiillotetaan. Nämä osat ovat lopputuote puolijohdelaitteiden luomiseen.

SOVELLUS.

• Puolijohdeominaisuuksiensa vuoksi germaniumia käytetään laajalti radioelektroniikassa kiteisten tasasuuntaajien (diodien) ja kiteisten vahvistimien (triodien) valmistukseen, tietotekniikkaan, kaukosäätimeen, tutkaan jne.

• Germaniumtriodeja käytetään sähköisten värähtelyjen vahvistamiseen, synnyttämiseen ja muuntamiseen.

• Radiotekniikassa käytetään germaniumkalvoresistanssia.

• Germaniumia käytetään valodiodeissa ja valovastuksissa termistorien valmistukseen.

• Ydinteknologiassa käytetään germanium-gamma-ilmaisimia ja infrapunatekniikan laitteissa kullalla seostettuja germaniumlinssejä.

• Germaniumia lisätään erittäin herkkien lämpöparien seoksiin.

• Germaniumia käytetään katalyyttinä tekokuitujen valmistuksessa.

• Lääketieteessä tutkitaan joitain orgaanisia germaniumyhdisteitä, mikä viittaa siihen, että ne voivat olla biologisesti aktiivisia ja hidastaa pahanlaatuisten kasvainten kehittymistä, alentaa verenpainetta ja lievittää kipua.

germaaniumia(lat. germanium), ge, Mendelejevin jaksollisen järjestelmän ryhmän iv kemiallinen alkuaine; sarjanumero 32, atomimassa 72,59; harmaavalkoinen kiinteä metallihohto. Luonnollinen vety on viiden stabiilin isotoopin seos, joiden massaluvut ovat 70, 72, 73, 74 ja 76. D. I. Mendelejev ennusti vedyn olemassaolon ja ominaisuudet vuonna 1871 ja antoi tälle vielä tuntemattomalle alkuaineelle nimen "ekasilicium" sen samankaltaisuuden vuoksi. sen ominaisuudet piillä. Vuonna 1886 saksalainen kemisti C. Winkler löysi uuden alkuaineen argyrodiitista, jonka hän antoi maansa kunniaksi nimeksi G.; G. osoittautui melko identtiseksi "ecasiliencen" kanssa. 1900-luvun 2. puoliskolle asti. G.:n käytännön soveltaminen jäi hyvin rajalliseksi. G.:n teollinen tuotanto syntyi puolijohdeelektroniikan kehityksen yhteydessä.

G.:n kokonaispitoisuus maankuoressa 7 . 10-4 painoprosenttia, eli enemmän kuin esimerkiksi antimonia, hopeaa, vismuttia. G.:n omat mineraalit ovat kuitenkin erittäin harvinaisia. Melkein kaikki ne ovat sulfosuoloja: germaniitti cu 2 (cu, fe, ge, zn) 2 (s, as) 4, argyrodiitti ag 8 ges 6, konfieldiitti ag 8 (sn, ce) s 6 jne. Suurin osa G:stä levinnyt maankuoreen lukuisiin kiviin ja mineraaleihin: ei-rautametallien sulfidimalmeihin, rautamalmeihin, joihinkin oksidimineraaleihin (kromiitti, magnetiitti, rutiili jne.), graniitteihin, diabaaseihin ja basalteihin. Lisäksi vetyä on lähes kaikissa silikaateissa, joissakin kivihiili- ja öljyesiintymissä.

Fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet. G. kiteytyy kuutiorakenteessa, kuten timantti, yksikkösoluparametri a = 5, 6575 å. Kiinteän aineen tiheys G. 5,327 g/cm3(25 °C); neste 5,557 (1000 °C); t pl 937,5 °C; t kip noin 2700 °C; lämmönjohtavuuskerroin ~60 ti/(m(Vastaanottaja) tai 0,14 cal/(cm(sek(rakeita) 25°C:ssa. Jopa erittäin puhdas hydrogeeli on hauras tavallisissa lämpötiloissa, mutta yli 550°C se on altis plastisille muodonmuutoksille. G.:n kovuus mineralogisessa mittakaavassa on 6-6,5; kokoonpuristuvuuskerroin (painealueella 0-120 Gn/m2 tai 0-12000 kgf/mm 2) 1,4 10 -7 m2/mn(1,4 10 -6 cm 2 / kgf); pintajännitys 0,6 n/m (600 dynes/cm). G. - tyypillinen puolijohde, jonka kaistaväli on 1,104 10 -19 tai 0,69 ev(25 °C); sähkövastus G. korkea puhtaus 0,60 ohm(m(60 ohm(cm) 25°C:ssa; elektronien liikkuvuus 3900 ja aukkojen liikkuvuus 1900 cm 2/in. sek(25°C) (kun epäpuhtauspitoisuus on alle 10 -8 %). Läpinäkyvä infrapunasäteille, joiden aallonpituus on suurempi kuin 2 mikronia.

Kemiallisissa yhdisteissä kloorivetyhapon valenssit ovat tavallisesti 2 ja 4, kun taas 4-arvoisen suolahapon yhdisteet ovat stabiilimpia alkalinen vetyperoksidiliuos. Typpihappo hapettuu hitaasti. Kuumennettaessa ilmassa 500–700 °C:seen hydroksidi hapettuu geooksidiksi ja geo2-dioksidiksi. Dioksidi G. - valkoinen jauhe t pl 1116 °C; vesiliukoisuus 4.3 g/l(20 °C). Amfoteeristen kemiallisten ominaisuuksien mukaan se liukenee emäksiin ja vaikeasti mineraalihappoihin. Saatu kalsinoimalla hydratoitunutta sakaa (geo 2 . n h 2 o) vapautuu gecl 4 -tetrakloridin hydrolyysin aikana. Fuusioimalla geo 2 muihin oksideihin voidaan saada germaanihapon johdannaisia ​​- metalligermanaatteja (in 2 ceo 3, na 2 ge O 3 jne.) - kiinteitä aineita, joilla on korkea sulamispiste.

Hiilivedyt vuorovaikuttavat halogeenien kanssa muodostaen vastaavia tetrahalogenideja. Reaktio etenee helpoimmin fluorilla ja kloorilla (jo huoneenlämpötilassa), sitten bromilla (heikko kuumennus) ja jodilla (700-800°C:ssa co:n läsnä ollessa). Yksi tärkeimmistä G. gecl 4 -tetrakloridin yhdisteistä on väritön neste; t pl-49,5 °C; t kip 83,1 °C; tiheys 1,84 g/cm3(20 °C). Vesi hydrolysoituu voimakkaasti vapauttaen hydratoituneen dioksidin sakan. Sitä saadaan klooraamalla metallihydroksidia tai vuorovaikuttamalla geo 2 väkevän HC1:n kanssa. Tunnetaan myös G.:n dihalogenidit, joilla on yleinen kaava gex 2, gecl-monokloridi, heksaklooridigermaani ge2cl6 ja G.:n oksikloridit (esimerkiksi geocl 2).

Rikki reagoi voimakkaasti vedyn kanssa 900–1000 °C:ssa muodostaen ges 2 -disulfidia, valkoista kiinteää ainetta t pl 825°С. On myös kuvattu monosulfidigees ja vedyn analogiset yhdisteet seleenin ja telluurin kanssa, jotka ovat puolijohteita. Vety reagoi hieman vedyn kanssa 1000–1100°C:ssa muodostaen itiötä (geh) x, epästabiilia ja helposti haihtuvaa yhdistettä. Saattamalla germanideja reagoimaan laimean suolahapon kanssa voidaan saada germaanisia vetyä sarjasta ge n h 2n+2 aina ge 9 h 20 asti. Tunnetaan myös germyleeni, jonka koostumus on geh 2. G. ei reagoi suoraan typen kanssa, mutta siinä on ge 3 n 4 -nitridiä, joka saadaan ammoniakin vaikutuksesta G.:een 700-800 °C:ssa. G. ei ole vuorovaikutuksessa hiilen kanssa. G. muodostaa yhdisteitä monien metallien kanssa - germanideja.

Tunnetaan lukuisia vedyn monimutkaisia ​​yhdisteitä, joiden merkitys on tulossa yhä tärkeämmäksi sekä vedyn analyyttisessä kemiassa että sen valmistusprosesseissa. G. muodostaa kompleksisia yhdisteitä orgaanisia hydroksyyliryhmiä sisältävien molekyylien kanssa (moniarvoiset alkoholit, moniemäksiset hapot jne.). Saatiin vedyn heteropolyhappoja Kuten muillekin ryhmän IV alkuaineille, vedylle on ominaista organometalliyhdisteiden muodostuminen, josta esimerkkinä on tetraetyyligermaani (c 2 h 5) 4 ge 3 .

Hakeminen ja käyttö . Teollisessa käytännössä G. saadaan pääasiassa ei-rautametallimalmien käsittelyn sivutuotteista (sinkkiseos, sinkki-kupari-lyijypolymetallirikasteet), jotka sisältävät 0,001-0,1 % G. Hiilen polton tuhka, kaasunkehittimien pöly ja jäte käytetään myös raaka-aineina. Aluksi germaniumrikastetta (2-10 % G.) saadaan luetelluista lähteistä eri tavoilla raaka-aineen koostumuksesta riippuen. Kloorivetyhapon uuttaminen tiivisteestä sisältää yleensä seuraavat vaiheet: 1) konsentraatin klooraus kloorivetyhapolla, sen sekoitus kloorin kanssa vesipitoisessa väliaineessa tai muilla kloorausaineilla teknisen gecl 4:n saamiseksi. Gecl 4:n puhdistamiseen käytetään rektifiointia ja epäpuhtauksien uuttamista väkevällä hcl:lla. 2) Gecl 4:n hydrolyysi ja hydrolyysituotteiden kalsinointi geo 2:n saamiseksi. 3) Geo-aineen talteenotto vedyllä tai ammoniakilla metalliksi. Eristääkseen erittäin puhdasta vetyä, jota käytetään puolijohdelaitteissa, vyöhykkeen sulaminen metalli. Puolijohdeteollisuudelle välttämätön yksikiteinen hydraus saadaan yleensä aikaan vyöhykesulatuksella tai Czochralskin menetelmällä.

G. - yksi arvokkaimmista materiaaleista nykyaikaisessa puolijohdetekniikassa. Sitä käytetään diodien, triodien, kristalliilmaisimien ja tehotasasuuntaajien valmistukseen. Yksikiteistä hydrokloridia käytetään myös dosimetrisissä laitteissa ja instrumenteissa, jotka mittaavat vakio- ja vaihtuvien magneettikenttien voimakkuutta. Infrapunatekniikan tärkeä sovellusalue on infrapunatekniikka, erityisesti infrapunasäteilyn ilmaisimien valmistus, jotka toimivat 8-14. mk. Käytännön käyttöön lupaavat monet seokset, jotka sisältävät galvanoitua lasia, geo 2 -pohjaisia ​​laseja ja muita galvanoituja yhdisteitä.

Lit.: Tananaev I. V., Shpirt M. Ya., Germanium Chemistry, M., 1967; Ugay Ya. A., Johdanto puolijohteiden kemiaan, M., 1965; Davydov V. I., Saksa, M., 1964; Zelikman A. N., Kerin O. E., Samsonov G. V., Metallurgy of harvinaisten metallien, 2. painos, M., 1964; Samsonov G. V., Bondarev V. N., Germanides, M., 1968.

B. A. Popovkin.

lataa abstrakti