Germánium

GERMANIUM-I; m. Chemický prvok (Ge), sivobiela tuhá látka s kovovým leskom (je hlavným polovodičovým materiálom). Germániový tanier.

◁ Germánium, th, th. G-tá surovina. G. ingot.

germánium

(lat. Germanium), chemický prvok IV. skupiny periodickej sústavy. Názov z latinského Germania - Nemecko, na počesť vlasti K. A. Winklera. Strieborné sivé kryštály; hustota 5,33 g / cm 3, t pl 938,3ºC. Rozptýlené v prírode (vlastné minerály sú zriedkavé); ťažené z rúd neželezných kovov. Polovodičový materiál pre elektronické zariadenia (diódy, tranzistory atď.), zliatinový komponent, materiál pre šošovky v IR zariadeniach, detektory ionizujúceho žiarenia.

GERMANIUM

GERMANIUM (lat. Germanium), Ge (čítaj „hertempmánium“), chemický prvok s atómovým číslom 32, atómová hmotnosť 72,61. Prírodné germánium pozostáva z piatich izotopov s hmotnostnými číslami 70 (obsah v prírodnej zmesi je 20,51 % hmotnostných), 72 (27,43 %), 73 (7,76 %), 74 (36,54 %) a 76 (7,76 %). Konfigurácia vonkajšej elektrónovej vrstvy 4 s 2 p 2 . Oxidačné stavy +4, +2 (valencie IV, II). Nachádza sa v skupine IVA, v 4. perióde v periodickej tabuľke prvkov.
História objavov
Objavil ho K. A. Winkler (cm. WINKLER Klemens Alexander)(a pomenovaný podľa svojej vlasti - Nemecka) v roku 1886 pri analýze minerálu argyrodit Ag 8 GeS 6 po existencii tohto prvku a niektoré jeho vlastnosti predpovedal D. I. Mendelejev. (cm. MENDELEEV Dmitrij Ivanovič).
Byť v prírode
Obsah v zemskej kôre je 1,5 10 -4 % hm. Vzťahuje sa na rozptýlené prvky. Vo voľnej forme sa v prírode nevyskytuje. Obsiahnutý ako nečistota v silikátoch, sedimentárnom železe, polymetalických, niklových a volfrámových rudách, uhlí, rašeline, olejoch, termálnych vodách a riasach. Najvýznamnejšie minerály: germanit Cu 3 (Ge, Fe, Ga) (S, As) 4, stotit FeGe (OH) 6, plumbogermanit (Pb, Ge, Ga) 2 SO 4 (OH) 2 2H 2 O, argyrodit Ag 8 GeS6, rhenierit Cu3 (Fe, Ge, Zn) (S, As)4.
Získanie germánia
Na získanie germánia sa používajú vedľajšie produkty spracovania rúd farebných kovov, popol zo spaľovania uhlia a niektoré vedľajšie produkty chémie koksu. Surovina obsahujúca Ge je obohatená flotáciou. Potom sa koncentrát premení na oxid GeO2, ktorý sa redukuje vodíkom (cm. VODÍK):
Ge02 + 4H2 \u003d Ge + 2H20
Polovodičové germánium čistoty s obsahom nečistôt 10 -3 -10 -4 % sa získava zónovým tavením (cm. ZÓNOVÉ TAVENIE) kryštalizácia (cm. KRYŠTALIZÁCIA) alebo termolýza prchavého monogermánskeho GeH 4:
GeH 4 \u003d Ge + 2H 2,
ktorý vzniká pri rozklade zlúčenín aktívnych kovov s Ge - germanidmi kyselinami:
Mg 2 Ge + 4 HCl \u003d GeH 4 - + 2 MgCl 2
Fyzikálne a chemické vlastnosti
Germánium je striebristá látka s kovovým leskom. Stabilná modifikácia kryštálovej mriežky (Ge I), kubický, tvárovo centrovaný typ diamantu, a= 0,533 nm (pri vysokých tlakoch sa získali ďalšie tri modifikácie). Teplota topenia 938,25 ° C, teplota varu 2850 ° C, hustota 5,33 kg / dm 3. Má polovodičové vlastnosti, zakázané pásmo je 0,66 eV (pri 300 K). Germánium je transparentné pre infračervené žiarenie s vlnovou dĺžkou väčšou ako 2 mikróny.
Chemické vlastnosti Ge sú podobné vlastnostiam kremíka. (cm. SILICON). Za normálnych podmienok odolný voči kyslíku (cm. KYSLÍK), vodná para, zriedené kyseliny. V prítomnosti silných komplexotvorných činidiel alebo oxidačných činidiel pri zahrievaní Ge reaguje s kyselinami:
Ge + H2S04 conc \u003d Ge (SO 4) 2 + 2SO 2 + 4H20,
Ge + 6HF \u003d H2 + 2H 2,
Ge + 4HNO 3 konc. \u003d H2Ge03 + 4N02 + 2H20
Ge reaguje s Aqua regia (cm. AQUA REGIA):
Ge + 4HN03 + 12HCl = GeCl4 + 4NO + 8H20.
Ge interaguje s alkalickými roztokmi v prítomnosti oxidačných činidiel:
Ge + 2NaOH + 2H202 \u003d Na2.
Pri zahriatí na vzduchu na 700 °C sa Ge vznieti. Ge ľahko interaguje s halogénmi (cm. HALOGÉNY) a šedá (cm. SÍRA):
Ge + 2I2 = GeI4
S vodíkom (cm. VODÍK), dusíka (cm. DUSÍK), uhlíka (cm. UHLÍK) germánium nevstupuje priamo do reakcie, zlúčeniny s týmito prvkami sa získavajú nepriamo. Napríklad nitrid Ge3N4 vzniká rozpustením germániumdijodidu GeI2 v kvapalnom amoniaku:
GeI2 + NH3 kvapalina -> n -> Ge3N4
Oxid germánsky (IV), GeO 2, je biela kryštalická látka, ktorá existuje v dvoch modifikáciách. Jedna z modifikácií je čiastočne rozpustná vo vode s tvorbou komplexných germánskych kyselín. Vykazuje amfotérne vlastnosti.
GeO 2 interaguje s alkáliami ako kyslý oxid:
Ge02 + 2NaOH \u003d Na2Ge03 + H20
GeO2 interaguje s kyselinami:
Ge02 + 4HCl \u003d GeCl4 + 2H20
Ge tetrahalogenidy sú nepolárne zlúčeniny, ktoré sa ľahko hydrolyzujú vodou.
3GeF 4 + 2H 2 O \u003d GeO 2 + 2 H 2 GeF 6
Tetrahalogenidy sa získavajú priamou interakciou:
Ge + 2Cl2 = GeCl4
alebo tepelný rozklad:
BaGeF6 = GeF4 + BaF2
Germániové hydridy sú chemicky podobné hydridom kremíka, ale GeH 4 monogerman je stabilnejší ako SiH 4 monosilán. Germány tvoria homologické rady Ge n H 2n+2, Ge n H 2n a iné, ale tieto rady sú kratšie ako silánové.
Monogermane GeH 4 je plyn, ktorý je stabilný na vzduchu a nereaguje s vodou. Pri dlhodobom skladovaní sa rozkladá na H 2 a Ge. Monogerman sa získava redukciou oxidu germáničitého GeO 2 borohydridom sodným NaBH 4:
GeO2 + NaBH4 \u003d GeH4 + NaBO2.
Veľmi nestabilný oxid GeO vzniká miernym zahrievaním zmesi germánia a oxidu GeO 2:
Ge + GeO2 = 2GeO.
Zlúčeniny Ge(II) sú ľahko disproporčné s uvoľňovaním Ge:
2GeCl 2 -> Ge + GeCl 4
Germániumdisulfid GeS 2 je biela amorfná alebo kryštalická látka získaná zrážaním H 2 S z kyslých roztokov GeCl 4:
GeCl 4 + 2H 2 S \u003d GeS 2 Ї + 4 HCl
GeS 2 sa rozpúšťa v alkáliách a sulfidoch amónnych alebo alkalických kovov:
GeS2 + 6NaOH \u003d Na2 + 2Na2S,
GeS 2 + (NH 4) 2 S \u003d (NH 4) 2 GeS 3
Ge môže byť súčasťou organických zlúčenín. Známe sú (CH 3) 4 Ge, (C 6 H 5) 4 Ge, (CH 3) 3 GeBr, (C 2 H 5) 3 GeOH a ďalšie.
Aplikácia
Germánium je polovodičový materiál používaný v strojárstve a rádioelektronike pri výrobe tranzistorov a mikroobvodov. Tenké vrstvy Ge nanesené na sklo sa používajú ako odpory v radarových zariadeniach. Zliatiny Ge s kovmi sa používajú v senzoroch a detektoroch. Oxid germánsky sa používa pri výrobe skiel, ktoré prepúšťajú infračervené žiarenie.

encyklopedický slovník. 2009 .

Synonymá:

Pozrite sa, čo je „germánium“ v iných slovníkoch:

Chemický prvok objavený v roku 1886 vo vzácnom minerále argyrodite nájdenom v Sasku. Slovník cudzích slov zahrnutých v ruskom jazyku. Chudinov A.N., 1910. germánium (pomenované na počesť vlasti vedca, ktorý prvok objavil), chem. prvok, ... ... Slovník cudzích slov ruského jazyka

- (Germanium), Ge, chemický prvok IV. skupiny periodickej sústavy, atómové číslo 32, atómová hmotnosť 72,59; nekovové; polovodičový materiál. Germánium objavil nemecký chemik K. Winkler v roku 1886 ... Moderná encyklopédia

germánium- Prvok IV skupiny Ge systémy; pri. n. 32, o. m, 72,59; tv. vec v metalíze. lesk. Natural Ge je zmesou piatich stabilných izotopov s hmotnostnými číslami 70, 72, 73, 74 a 76. Existenciu a vlastnosti Ge predpovedal v roku 1871 D. I. ... ... Technická príručka prekladateľa

Germánium- (Germanium), Ge, chemický prvok IV. skupiny periodickej sústavy, atómové číslo 32, atómová hmotnosť 72,59; nekovové; polovodičový materiál. Germánium objavil nemecký chemik K. Winkler v roku 1886. ... Ilustrovaný encyklopedický slovník

- (lat. Germánium) Ge, chemický prvok IV. skupiny periodickej sústavy, atómové číslo 32, atómová hmotnosť 72,59. Pomenovaný z latinského Germania Germany, na počesť vlasti K. A. Winklera. Strieborné sivé kryštály; hustota 5,33 g/cm³, mp 938,3 ... Veľký encyklopedický slovník

- (symbol Ge), bielosivý kovový prvok IV. skupiny periodickej tabuľky MENDELEEV, v ktorom boli predpovedané vlastnosti doposiaľ neobjavených prvkov, najmä germánia (1871). Prvok bol objavený v roku 1886. Vedľajší produkt tavenia zinku ... ... Vedecko-technický encyklopedický slovník

Ge (z lat. Germania Germany * a. germanium; n. Germanium; f. germanium; a. germanio), chem. prvok IV skupina periodický. systémy Mendelejev, at.s. 32, o. m, 72,59. Natural G. pozostáva zo 4 stabilných izotopov 70Ge (20,55%), 72Ge ... ... Geologická encyklopédia

- (Ge), syntetický monokryštál, PP, skupina bodovej symetrie m3m, hustota 5,327 g/cm3, teplota topenia = 936 °C, tuhá látka. na Mohsovej stupnici 6, at. m, 72,60. Transparentné v IR oblasti l od 1,5 do 20 mikrónov; opticky anizotropný, pre l=1,80 um eff. lom n=4,143.… … Fyzická encyklopédia

Exist., počet synoným: 3 polovodič (7) ecasilicon (1) prvok (159) ... Slovník synonym

GERMANIUM- chem. prvok, symbol Ge (lat. Germanium), at. n. 32, o. m, 72,59; krehká striebristo šedá kryštalická látka, hustota 5327 kg/m3, vil = 937,5°C. Rozptýlené v prírode; ťaží sa hlavne pri spracovaní zinkovej zmesi a ... ... Veľká polytechnická encyklopédia

Germánium (z latinského Germanium), označené ako „Ge“, prvok IV. skupiny periodickej tabuľky chemických prvkov Dmitrija Ivanoviča Mendelejeva; prvok číslo 32, atómová hmotnosť je 72,59. Germánium je sivobiela tuhá látka s kovovým leskom. Hoci farba germánia je pomerne relatívny pojem, všetko závisí od povrchovej úpravy materiálu. Niekedy môže byť sivá ako oceľ, niekedy striebristá a niekedy úplne čierna. Navonok je germánium celkom blízko kremíku. Tieto prvky sú si navzájom nielen podobné, ale majú do značnej miery aj rovnaké polovodičové vlastnosti. Ich podstatným rozdielom je fakt, že germánium je viac ako dvakrát ťažšie ako kremík.

Germánium, ktoré sa nachádza v prírode, je zmesou piatich stabilných izotopov s hmotnostnými číslami 76, 74, 73, 32, 70. Už v roku 1871 slávny chemik, „otec“ periodickej tabuľky, Dmitrij Ivanovič Mendelejev predpovedal vlastnosti a existenciu z germánia. V tom čase neznámy prvok nazval „ekasilicium“, pretože. vlastnosti novej látky boli v mnohých ohľadoch podobné vlastnostiam kremíka. V roku 1886 objavil nemecký štyridsaťosemročný chemik K. Winkler po štúdiu minerálu argyrdit v prírodnej zmesi úplne nový chemický prvok.

Najprv chcel chemik nazvať prvok neptúnium, pretože planéta Neptún bola tiež predpovedaná oveľa skôr, ako bola objavená, no potom sa dozvedel, že takýto názov už bol použitý pri falošnom objave jedného z prvkov, a tak Winkler sa rozhodol opustiť tento názov. Vedcovi bolo ponúknuté pomenovať prvok hranatý, čo znamená „kontroverzný, hranatý“, no ani s týmto názvom Winkler nesúhlasil, hoci prvok č. 32 skutočne vyvolal veľa kontroverzií. Vedec bol Nemec podľa národnosti, a tak sa nakoniec rozhodol pomenovať prvok germánium, na počesť svojej rodnej krajiny Nemecka.

Ako sa neskôr ukázalo, ukázalo sa, že germánium nie je nič iné ako predtým objavené „ekasilicium“. Až do druhej polovice 20. storočia bola praktická využiteľnosť germánia pomerne úzka a obmedzená. Priemyselná výroba kovu sa začala až v dôsledku začiatku priemyselnej výroby polovodičovej elektroniky.

Germánium je polovodičový materiál široko používaný v elektronike a strojárstve, ako aj pri výrobe mikroobvodov a tranzistorov. Radarové inštalácie využívajú tenké vrstvy germánia, ktoré sa nanášajú na sklo a používajú sa ako odpor. Zliatiny s germániom a kovmi sa používajú v detektoroch a senzoroch.

Prvok nemá takú pevnosť ako volfrám alebo titán, neslúži ako nevyčerpateľný zdroj energie ako plutónium či urán, elektrická vodivosť materiálu tiež nie je zďaleka najvyššia a železo je hlavným kovom v priemyselnej technike. Napriek tomu je germánium jednou z najdôležitejších zložiek technického pokroku našej spoločnosti, pretože. ešte skôr ako kremík sa začal používať ako polovodičový materiál.

V tejto súvislosti by bolo vhodné položiť si otázku: Čo je to polovodivosť a polovodiče? Na túto otázku nevedia presne odpovedať ani odborníci, pretože. môžeme hovoriť o špecificky uvažovanej vlastnosti polovodičov. Existuje aj presná definícia, ale len z oblasti ľudovej slovesnosti: Polovodič je vodič pre dve autá.

Tehlička germánia stojí takmer rovnako ako tehlička zlata. Kov je veľmi krehký, takmer ako sklo, takže ak vám takýto ingot spadne, je vysoká pravdepodobnosť, že sa kov jednoducho rozbije.

Germánium kov, vlastnosti

Biologické vlastnosti

Pre medicínske potreby sa germánium najviac využívalo v Japonsku. Výsledky testov zlúčenín organogermánia na zvieratách a ľuďoch ukázali, že sú schopné priaznivo pôsobiť na organizmus. V roku 1967 japonský lekár K. Asai zistil, že organické germánium má široký biologický účinok.

Medzi všetkými jeho biologickými vlastnosťami je potrebné poznamenať:

• - zabezpečenie prenosu kyslíka do tkanív tela;
• - zvýšenie imunitného stavu tela;
• - prejav protinádorovej aktivity.

Následne japonskí vedci vytvorili prvý medicínsky produkt na svete obsahujúci germánium – „Germanium – 132“.

V Rusku sa prvý domáci liek obsahujúci organické germánium objavil až v roku 2000.

Procesy biochemického vývoja povrchu zemskej kôry nemali najlepší vplyv na obsah germánia v nej. Väčšina prvku bola vyplavená z pevniny do oceánov, takže jeho obsah v pôde zostáva dosť nízky.

Medzi rastlinami, ktoré majú schopnosť absorbovať germánium z pôdy, vedie ženšen (germánium do 0,2 %). Germánium sa nachádza aj v cesnaku, gáfore a aloe, ktoré sa tradične používajú pri liečbe rôznych ľudských chorôb. Vo vegetácii sa germánium nachádza vo forme karboxyetylsemioxidu. Teraz je možné syntetizovať seskvioxány s pyrimidínovým fragmentom - organickými zlúčeninami germánia. Táto zlúčenina je svojou štruktúrou blízka prírodnej, ako v prípade koreňa ženšenu.

Germánium možno pripísať vzácnym stopovým prvkom. Je prítomný vo veľkom množstve rôznych produktov, no v mizerných dávkach. Denný príjem organického germánia je stanovený na 8-10 mg. Posúdením 125 potravín sa zistilo, že s potravou sa denne do tela dostáva asi 1,5 mg germánia. Obsah stopového prvku v 1 g surovej stravy je asi 0,1 - 1,0 μg. Germánium sa nachádza v mlieku, paradajkovej šťave, lososovi a fazuli. Aby ste však uspokojili dennú potrebu germánia, mali by ste denne vypiť 10 litrov paradajkovej šťavy alebo zjesť asi 5 kilogramov lososa. Z hľadiska ceny týchto produktov, fyziologických vlastností človeka a zdravého rozumu tiež nie je možné použitie takého množstva produktov s obsahom germánia. Na území Ruska má asi 80-90% populácie nedostatok germánia, preto boli vyvinuté špeciálne prípravky.

Praktické štúdie ukázali, že germánium je v tele najviac v čreve, žalúdku, slezine, kostnej dreni a krvi. Vysoký obsah mikroelementu v črevách a žalúdku naznačuje predĺžený účinok procesu absorpcie lieku do krvi. Existuje predpoklad, že organické germánium sa v krvi správa v podstate rovnako ako hemoglobín, t.j. má negatívny náboj a podieľa sa na prenose kyslíka do tkanív. Zabraňuje teda rozvoju hypoxie na úrovni tkaniva.

V dôsledku opakovaných experimentov sa dokázala vlastnosť germánia aktivovať T-killery a podporovať indukciu gama interferónov, ktoré potláčajú proces rozmnožovania rýchlo sa deliacich buniek. Hlavným smerom účinku interferónov je protinádorová a antivírusová ochrana, rádioprotektívne a imunomodulačné funkcie lymfatického systému.

Germánium vo forme seskvioxidu má schopnosť pôsobiť na vodíkové ióny H+, čím vyhladzuje ich škodlivý vplyv na bunky tela. Zárukou vynikajúceho fungovania všetkých systémov ľudského tela je neprerušovaný prísun kyslíka do krvi a všetkých tkanív. Organické germánium nielen dodáva kyslík do všetkých bodov tela, ale podporuje aj jeho interakciu s vodíkovými iónmi.

• - Germánium je kov, ale jeho krehkosť sa dá prirovnať ku sklu.
• - Niektoré príručky uvádzajú, že germánium má striebornú farbu. To sa však nedá povedať, pretože farba germánia priamo závisí od spôsobu spracovania povrchu kovu. Niekedy môže pôsobiť takmer čierno, inokedy má oceľovú farbu a niekedy môže byť striebristá.
• - Germánium sa našlo na povrchu slnka, ako aj v zložení meteoritov, ktoré spadli z vesmíru.
• - Organoprvkovú zlúčeninu germánia prvýkrát získal objaviteľ prvku Clemens Winkler z chloridu germánia v roku 1887, bolo to tetraetylgermánium. Zo všetkých organoprvkových zlúčenín germánia získaných v tomto štádiu nie je žiadna jedovatá. Zároveň väčšina mikroprvkov cínu a organoolova, ktoré sú svojimi fyzikálnymi vlastnosťami analógmi germánia, je toxická.
• - Dmitri Ivanovič Mendelejev predpovedal tri chemické prvky ešte pred ich objavením, vrátane germánia, pričom prvok nazval ekasilicium kvôli jeho podobnosti s kremíkom. Predpoveď slávneho ruského vedca bola taká presná, že vedcov, vr. a Winkler, ktorý objavil germánium. Atómová hmotnosť podľa Mendelejeva bola 72, v skutočnosti to bolo 72,6; špecifická hmotnosť podľa Mendelejeva bola 5,5 v skutočnosti - 5,469; atómový objem podľa Mendelejeva bol 13 v skutočnosti - 13,57; najvyšší oxid podľa Mendeleeva je EsO2, v skutočnosti - GeO2, jeho špecifická hmotnosť podľa Mendeleeva bola 4,7, v skutočnosti - 4,703; chloridová zlúčenina podľa Mendelejeva EsCl4 - kvapalina, bod varu asi 90 °C, v skutočnosti - chloridová zlúčenina GeCl4 - kvapalina, bod varu 83 °C, zlúčenina s vodíkom podľa Mendelejeva EsH4 je plynný, zlúčenina s vodíkom je v skutočnosti plynný GeH4; organokovová zlúčenina podľa Mendeleeva Es(C2H5)4, bod varu 160 °C, organokovová zlúčenina v skutočnosti - Ge(C2H5)4 bod varu 163,5 °C. Ako je možné vidieť z vyššie uvedených informácií, Mendelejevova predpoveď bola prekvapivo presná.
• - 26. februára 1886 začal Clemens Winkler svoj list Mendelejevovi slovami "Vážený pane." Pomerne zdvorilým spôsobom povedal ruskému vedcovi o objave nového prvku nazývaného germánium, ktorý vo svojich vlastnostiach nebol ničím iným ako predtým predpovedaným Mendelejevovým „ekasilicium“. Odpoveď Dmitrija Ivanoviča Mendelejeva nebola o nič menej zdvorilá. Vedec súhlasil s objavom svojho kolegu, pričom germánium označil za „korunu svojho periodického systému“ a Winklera za „otca“ prvku hodného nosenia tejto „koruny“.
• - Germánium ako klasický polovodič sa stalo kľúčom k riešeniu problému vytvárania supravodivých materiálov, ktoré fungujú pri teplote tekutého vodíka, nie však tekutého hélia. Ako viete, vodík prechádza do kvapalného stavu z plynného stavu, keď teplota dosiahne –252,6 °C alebo 20,5 °K. V 70. rokoch 20. storočia bol vyvinutý film z germánia a nióbu, ktorého hrúbka bola len niekoľko tisíc atómov. Tento film je schopný udržať si supravodivosť aj pri teplotách 23,2°K a nižších.
• - Pri pestovaní monokryštálu germánia sa na povrch roztaveného germánia umiestňuje kryštál germánia - „semeno“, ktoré sa postupne zvyšuje pomocou automatického zariadenia, pričom teplota taveniny mierne presahuje bod topenia germánia (937 ° C). . „Semienko“ sa otáča tak, aby monokryštál, ako sa hovorí, „obrastal mäsom“ zo všetkých strán rovnomerne. Treba si uvedomiť, že pri takomto raste sa deje to isté ako pri procese zónového tavenia, t.j. do tuhej fázy prechádza prakticky len germánium a všetky nečistoty zostávajú v tavenine.

Príbeh

Existenciu takého prvku, ako je germánium, predpovedal už v roku 1871 Dmitri Ivanovič Mendelejev, vzhľadom na jeho podobnosti s kremíkom sa prvok nazýval ekasilicium. V roku 1886 objavil profesor na Freibergskej banskej akadémii argyrodit, nový minerál striebra. Potom tento minerál celkom starostlivo študoval profesor technickej chémie Clemens Winkler, pričom vykonal kompletnú analýzu minerálu. Štyridsaťosemročný Winkler bol právom považovaný za najlepšieho analytika na Freibergskej banskej akadémii, a preto dostal príležitosť študovať argyrodit.

V pomerne krátkom čase bol profesor schopný poskytnúť správu o percentách rôznych prvkov v pôvodnom minerále: striebro v jeho zložení bolo 74,72%; síra - 17,13 %; oxid železnatý - 0,66%; ortuť - 0,31 %; oxid zinočnatý - 0,22 %, ale takmer sedem percent - to bol podiel nejakého nepochopiteľného prvku, ktorý, ako sa zdá, v tom čase ešte nebol objavený. V súvislosti s tým sa Winkler rozhodol izolovať neidentifikovanú zložku argyrodptu, študovať jej vlastnosti a v procese výskumu si uvedomil, že vlastne našiel úplne nový prvok – išlo o vysvetlenie predpovedané D.I. Mendelejev.

Bolo by však nesprávne myslieť si, že Winklerova práca prebehla hladko. Dmitrij Ivanovič Mendelejev okrem ôsmej kapitoly svojej knihy Základy chémie píše: „Spočiatku (február 1886) nedostatok materiálu, ako aj absencia spektra v plameni a rozpustnosť zlúčenín germánia, vážne brzdil Winklerov výskum...“ Stojí za to venovať pozornosť slovám „žiadne spektrum. Ale ako to? V roku 1886 už bola široko používaná metóda spektrálnej analýzy. Pomocou tejto metódy boli objavené prvky ako tálium, rubídium, indium, cézium na Zemi a hélium na Slnku. Vedci už s istotou vedeli, že každý chemický prvok bez výnimky má individuálne spektrum a potom zrazu žiadne spektrum neexistuje!

Vysvetlenie tohto javu sa objavilo o niečo neskôr. Germánium má charakteristické spektrálne čiary. Ich vlnová dĺžka je 2651,18; 3039,06 Ǻ a niekoľko ďalších. Všetky však ležia v ultrafialovej neviditeľnej časti spektra, možno považovať za šťastie, že Winkler je prívržencom tradičných metód analýzy, pretože práve tieto metódy ho priviedli k úspechu.

Winklerov spôsob získavania germánia z minerálu je celkom blízky jednej z moderných priemyselných metód izolácie 32. prvku. Najprv sa germánium, ktoré bolo obsiahnuté v argaroide, premenilo na oxid. Potom sa výsledný biely prášok zahrial na teplotu 600-700 °C vo vodíkovej atmosfére. V tomto prípade sa reakcia ukázala ako zrejmá: Ge02 + 2H2 → Ge + 2H20.

Touto metódou sa prvýkrát získal relatívne čistý prvok č. 32, germánium. Winkler najskôr zamýšľal pomenovať vanád neptúnium podľa rovnomennej planéty, pretože Neptún, podobne ako germánium, bol najskôr predpovedaný a až potom nájdený. Potom sa však ukázalo, že takýto názov sa už raz použil, jeden nepravdivo objavený chemický prvok sa volal neptúnium. Winkler sa rozhodol neohroziť svoje meno a objav a opustil neptúnium. Jeden francúzsky vedec Rayon navrhol, no neskôr jeho návrh uznal ako vtip, navrhol nazvať prvok hranatý, t.j. „kontroverzný, hranatý“, no Winklerovi sa tento názov tiež nepáčil. V dôsledku toho si vedec nezávisle vybral názov pre svoj prvok a pomenoval ho germánium na počesť svojej rodnej krajiny Nemecka, časom sa tento názov ustálil.

Až na 2. poschodie. 20. storočie praktické využitie germánia zostalo dosť obmedzené. Priemyselná výroba kovu vznikla až v súvislosti s rozvojom polovodičov a polovodičovej elektroniky.

Byť v prírode

Germánium možno klasifikovať ako stopový prvok. V prírode sa prvok vo voľnej forme vôbec nevyskytuje. Celkový hmotnostný obsah kovov v zemskej kôre našej planéty je 7 × 10 −4 % %. To je viac ako obsah takých chemických prvkov ako striebro, antimón či bizmut. Ale vlastné minerály germánia sú v prírode dosť vzácne a veľmi vzácne. Takmer všetky tieto minerály sú sulfosali, napríklad germanit Cu 2 (Cu, Fe, Ge, Zn) 2 (S, As) 4, konfieldit Ag 8 (Sn,Ce)S 6, argyrodit Ag8GeS6 a iné.

Hlavná časť germánia rozptýlená v zemskej kôre je obsiahnutá v obrovskom množstve hornín, ako aj v mnohých mineráloch: sulfitové rudy neželezných kovov, železné rudy, niektoré oxidové minerály (chromit, magnetit, rutil a iné), žuly. , diabasy a bazalty. V zložení niektorých sfaleritov môže obsah prvku dosiahnuť niekoľko kilogramov na tonu, napríklad vo frankeite a sulvanite 1 kg / t, v enargitoch je obsah germánia 5 kg / t, v pyrargyrite - až 10 kg / t, ale v iných silikátoch a sulfidoch - desiatky a stovky g/t. Malý podiel germánia je prítomný takmer vo všetkých kremičitanoch, ako aj v niektorých ložiskách ropy a uhlia.

Hlavným minerálom prvku je siričitan germánsky (vzorec GeS2). Minerál sa nachádza ako nečistota v siričitanoch zinočnatých a iných kovoch. Najdôležitejšie minerály germánia sú: germanit Cu 3 (Ge, Fe, Ga) (S, As) 4, plumbogermanit (Pb, Ge, Ga) 2 SO 4 (OH) 2 2H 2 O, stotit FeGe (OH) 6, rhenierit Cu 3 (Fe, Ge, Zn) (S, As) 4 a argyrodit Ag 8 GeS 6 .

Germánium je prítomné na územiach všetkých štátov bez výnimky. Ale žiadna z priemyselných krajín sveta nemá priemyselné ložiská tohto kovu. Germánium je veľmi, veľmi rozptýlené. Na Zemi sa minerály tohto kovu považujú za veľmi zriedkavé, pričom obsah germánia je najmenej 1%. Medzi takéto minerály patrí germanit, argyrodit, ultramafic a iné, vrátane minerálov objavených v posledných desaťročiach: schtotit, renierit, plumbogermanit a konfieldit. Ložiská všetkých týchto nerastov nie sú schopné uspokojiť potreby moderného priemyslu v tomto vzácnom a dôležitom chemickom prvku.

Väčšina germánia je rozptýlená v mineráloch iných chemických prvkov a nachádza sa aj v prírodných vodách, v uhlí, v živých organizmoch a v pôde. Napríklad obsah germánia v bežnom uhlí niekedy dosahuje viac ako 0,1%. Ale takýto údaj je dosť zriedkavý, zvyčajne je podiel germánia nižší. Ale v antracitovej farbe nie je takmer žiadne germánium.

Potvrdenie

Pri spracovaní germániumsulfidu sa získava oxid GeO 2, pomocou vodíka sa redukuje na voľné germánium.

V priemyselnej výrobe sa germánium ťaží najmä ako vedľajší produkt pri spracovaní rúd neželezných kovov (zinková zmes, polymetalické koncentráty zinok-meď-olovo s obsahom 0,001-0,1% germánia), popol zo spaľovania uhlia a niektoré vedľajšie produkty chémie koksu.

Spočiatku sa germániový koncentrát (od 2 % do 10 % germánia) izoluje z vyššie uvedených zdrojov rôznymi spôsobmi, ktorých výber závisí od zloženia suroviny. Pri spracovaní boxovacieho uhlia sa germánium čiastočne vyzráža (od 5% do 10%) na dechtovú vodu a živicu, odtiaľ sa extrahuje v kombinácii s tanínom, potom sa suší a vypáli pri teplote 400-500 ° C. Výsledkom je koncentrát, ktorý obsahuje cca 30-40% germánia, germánium sa z neho izoluje vo forme GeCl 4 . Proces extrakcie germánia z takého koncentrátu spravidla zahŕňa rovnaké fázy:

1) Koncentrát sa chlóruje kyselinou chlorovodíkovou, zmesou kyseliny a chlóru vo vodnom prostredí, prípadne inými chloračnými činidlami, čím môže vzniknúť technický GeCl 4 . Na čistenie GeCl 4 sa používa rektifikácia a extrakcia nečistôt koncentrovanej kyseliny chlorovodíkovej.

2) Uskutoční sa hydrolýza GeCl4, produkty hydrolýzy sa kalcinujú, kým sa nezíska oxid Ge02.

3) GeO sa redukuje vodíkom alebo amoniakom na čistý kov.

Po prijatí najčistejšieho germánia, ktoré sa používa v polovodičových technických prostriedkoch, sa uskutoční zónové tavenie kovu. Monokryštálové germánium, potrebné na výrobu polovodičov, sa zvyčajne získava zónovým tavením alebo Czochralského metódou.

Metódy izolácie germánia z dechtových vôd koksární vyvinul sovietsky vedec V.A. Nazarenko. V tejto surovine nie je germánium viac ako 0,0003 %, avšak použitím dubového extraktu z nich je ľahké vyzrážať germánium vo forme tanidového komplexu.

Hlavnou zložkou tanínu je ester glukózy, kde je prítomný radikál kyseliny meta-digalovej, ktorý viaže germánium, aj keď je koncentrácia prvku v roztoku veľmi nízka. Zo sedimentu ľahko získate koncentrát, ktorého obsah oxidu germáničitého je až 45 %.

Následné premeny budú už len málo závisieť od druhu suroviny. Germánium sa redukuje vodíkom (ako v prípade Winklera v 19. storočí), avšak oxid germánia sa musí najskôr izolovať od mnohých nečistôt. Úspešná kombinácia vlastností jednej zlúčeniny germánia sa ukázala ako veľmi užitočná pri riešení tohto problému.

Chlorid germánsky GeCl4. je prchavá kvapalina, ktorá vrie už pri 83,1 °C. Preto sa celkom pohodlne čistí destiláciou a rektifikáciou (v kremenných kolónach s náplňou).

GeCl4 je takmer nerozpustný v kyseline chlorovodíkovej. To znamená, že rozpustenie nečistôt HCl možno použiť na jeho čistenie.

Vyčistený chlorid germániitý sa spracuje vodou a vyčistí sa iónomeničovými živicami. Znakom požadovanej čistoty je zvýšenie merného odporu vody na 15-20 miliónov ohm cm.

Hydrolýza GeCl4 nastáva pôsobením vody:

GeCl4 + 2H20 -> Ge02 + 4HCl.

Je vidieť, že máme pred sebou „spätne napísanú“ rovnicu reakcie získania chloridu germánia.

Potom prichádza redukcia GeO2 pomocou čisteného vodíka:

GeO2 + 2 H2O → Ge + 2 H2O.

V dôsledku toho sa získa práškové germánium, ktoré sa leguje a následne čistí metódou zónového tavenia. Táto metóda čistenia bola vyvinutá už v roku 1952 špeciálne na čistenie germánia.

Nečistoty potrebné na to, aby germánium získalo určitý typ vodivosti, sa zavádzajú v konečných štádiách výroby, konkrétne počas zónového tavenia, ako aj počas rastu monokryštálu.

Aplikácia

Germánium je polovodičový materiál používaný v elektronike a technológii pri výrobe mikroobvodov a tranzistorov. Najtenšie vrstvy germánia sa nanášajú na sklo a používajú sa ako odpor v radarových inštaláciách. Zliatiny germánia s rôznymi kovmi sa používajú pri výrobe detektorov a senzorov. Oxid germánsky je široko používaný pri výrobe okuliarov, ktoré majú vlastnosť prepúšťať infračervené žiarenie.

Telurid germánia slúži už veľmi dlho ako stabilný termoelektrický materiál, ako aj zložka termoelektrických zliatin (termo-stredná emf s 50 μV/K).Germánium s ultra vysokou čistotou hrá mimoriadne strategickú úlohu pri výrobe hranoly a šošovky pre infračervenú optiku. Najväčším konzumentom germánia je práve infračervená optika, ktorá sa využíva vo výpočtovej technike, zameriavacích a navádzacích systémoch rakiet, prístrojoch nočného videnia, mapovaní a štúdiu zemského povrchu zo satelitov. Germánium je tiež široko používané v systémoch s optickými vláknami (pridávanie germániumtetrafluoridu do sklenených vlákien), ako aj v polovodičových diódach.

Germánium ako klasický polovodič sa stalo kľúčom k riešeniu problému vytvárania supravodivých materiálov, ktoré fungujú pri teplote tekutého vodíka, ale nie tekutého hélia. Ako viete, vodík prechádza do kvapalného stavu z plynného stavu, keď teplota dosiahne -252,6 ° C alebo 20,5 ° K. V 70. rokoch 20. storočia bol vyvinutý film z germánia a nióbu, ktorého hrúbka bola len niekoľko tisíc atómov. Tento film je schopný udržať si supravodivosť aj pri teplotách 23,2°K a nižších.

Zatavením india do HES dosky, čím sa vytvorí oblasť s takzvanou dierovou vodivosťou, sa získa rektifikačné zariadenie, t.j. dióda. Dióda má vlastnosť prepúšťať elektrický prúd v jednom smere: oblasť elektrónov z oblasti s dierovou vodivosťou. Po zatavení india na oboch stranách dosky HES sa táto doska stane základom tranzistora. Prvýkrát na svete bol germániový tranzistor vytvorený už v roku 1948 a už po dvadsiatich rokoch sa vyrobili stovky miliónov takýchto zariadení.

Diódy na báze germánia a triódy sa široko používajú v televízoroch a rádiách, v širokej škále meracích zariadení a výpočtových zariadení.

Germánium sa používa aj v iných obzvlášť dôležitých oblastiach modernej techniky: pri meraní nízkych teplôt, pri detekcii infračerveného žiarenia atď.

Použitie metly vo všetkých týchto oblastiach vyžaduje germánium veľmi vysokej chemickej a fyzikálnej čistoty. Chemická čistota je taká čistota, pri ktorej by množstvo škodlivých nečistôt nemalo byť väčšie ako jedna desaťmilióntina percenta (10-7%). Fyzická čistota znamená minimum dislokácií, minimum porúch v kryštálovej štruktúre látky. Na jeho dosiahnutie sa špeciálne pestuje jednokryštálové germánium. V tomto prípade je celý kovový ingot len ​​jeden kryštál.

Na tento účel sa na povrch roztaveného germánia umiestni kryštál germánia - „semeno“, ktoré pomocou automatického zariadenia postupne stúpa, pričom teplota taveniny mierne presahuje teplotu topenia germánia (937 ° C). „Semienko“ sa otáča tak, aby monokryštál, ako sa hovorí, „obrastal mäsom“ zo všetkých strán rovnomerne. Treba si uvedomiť, že pri takomto raste sa deje to isté ako pri procese zónového tavenia, t.j. do tuhej fázy prechádza prakticky len germánium a všetky nečistoty zostávajú v tavenine.

Fyzikálne vlastnosti

Pravdepodobne málokto z čitateľov tohto článku musel vizuálne vidieť vanád. Samotný prvok je dosť vzácny a drahý, nevyrába sa z neho spotrebný tovar a výplň ich germánia, ktoré sa nachádza v elektrospotrebičoch, je taká malá, že kov nie je vidieť.

Niektoré referenčné knihy uvádzajú, že germánium má striebornú farbu. To sa však nedá povedať, pretože farba germánia priamo závisí od spôsobu spracovania povrchu kovu. Niekedy môže pôsobiť takmer čierno, inokedy má oceľovú farbu a niekedy môže byť striebristá.

Germánium je taký vzácny kov, že náklady na jeho ingot možno porovnať s cenou zlata. Germánium sa vyznačuje zvýšenou krehkosťou, ktorú možno porovnávať len so sklom. Navonok je germánium celkom blízko kremíku. Tieto dva prvky sú konkurentmi pre titul najdôležitejšieho polovodiča a analógov. Aj keď sú niektoré technické vlastnosti prvku do značnej miery podobné, vzhľadom na vzhľad materiálov je veľmi ľahké rozlíšiť germánium od kremíka, germánium je viac ako dvakrát ťažšie. Hustota kremíka je 2,33 g/cm3 a hustota germánia je 5,33 g/cm3.

Nemožno však jednoznačne hovoriť o hustote germánia, pretože. údaj 5,33 g/cm3 sa vzťahuje na germánium-1. Ide o jednu z najdôležitejších a najbežnejších modifikácií piatich alotropných modifikácií 32. prvku. Štyri z nich sú kryštalické a jeden je amorfný. Germánium-1 je najľahšia zo štyroch kryštalických modifikácií. Jeho kryštály sú postavené úplne rovnako ako diamantové kryštály, a = 0,533 nm. Ak je však táto štruktúra na uhlík maximálne hustá, tak germánium má aj hustejšie modifikácie. Mierne teplo a vysoký tlak (asi 30 000 atmosfér pri 100 ° C) premieňa germánium-1 na germánium-2, ktorého štruktúra kryštálovej mriežky je úplne rovnaká ako štruktúra bieleho cínu. Rovnakú metódu používame na získanie germánia-3 a germánia-4, ktoré sú ešte hustejšie. Všetky tieto „nie celkom obyčajné“ modifikácie predčí germánium-1 nielen hustotou, ale aj elektrickou vodivosťou.

Hustota tekutého germánia je 5,557 g/cm3 (pri 1000°C), teplota topenia kovu je 937,5°C; teplota varu je asi 2700 °C; hodnota súčiniteľa tepelnej vodivosti je približne 60 W / (m (K), alebo 0,14 cal / (cm (sec (deg)) pri teplote 25 ° C. Pri bežných teplotách je aj čisté germánium krehké, ale keď dosiahne 550 °C, začína podľahnúť Na mineralogickej stupnici je tvrdosť germánia od 6 do 6,5, hodnota súčiniteľa stlačiteľnosti (v tlakovom rozmedzí od 0 do 120 H/m2, resp. od 0 do 12000 kgf / mm 2) je 1,4 10-7 m 2 /mn (alebo 1,4 10-6 cm 2 /kgf), povrchové napätie je 0,6 n/m (alebo 600 dynov/cm).

Germánium je typický polovodič s veľkosťou zakázaného pásma 1,104·10 -19 alebo 0,69 eV (pri 25 °C); v germániu s vysokou čistotou je elektrický odpor 0,60 ohm (m (60 ohm (cm) (25 ° C); index mobility elektrónov je 3900 a pohyblivosť otvoru je 1900 cm 2 / in. s (pri 25 ° C a pri obsahu od 8 % nečistôt.) Pre infračervené lúče, ktorých vlnová dĺžka je viac ako 2 mikróny, je kov transparentný.

Germánium je pomerne krehké, nedá sa spracovať za tepla ani za studena tlakom pod 550 °C, ale ak teplota stúpne, kov sa stáva tvárnym. Tvrdosť kovu na mineralogickej stupnici je 6,0-6,5 (germánium sa reže na platne pomocou kovového alebo diamantového kotúča a brusiva).

Chemické vlastnosti

Germánium, ktoré je v chemických zlúčeninách, zvyčajne vykazuje druhú a štvrtú valenciu, ale zlúčeniny štvormocného germánia sú stabilnejšie. Germánium je pri izbovej teplote odolné voči pôsobeniu vody, vzduchu, ako aj alkalických roztokov a zriedených koncentrátov kyseliny sírovej alebo chlorovodíkovej, ale prvok sa celkom ľahko rozpúšťa v aqua regia alebo alkalickom roztoku peroxidu vodíka. Prvok sa pomaly oxiduje pôsobením kyseliny dusičnej. Po dosiahnutí teploty 500-700 °C na vzduchu začne germánium oxidovať na oxidy GeO 2 a GeO. (IV) Oxid germánia je biely prášok s teplotou topenia 1116 °C a rozpustnosťou vo vode 4,3 g/l (pri 20 °C). Podľa svojich chemických vlastností je látka amfotérna, rozpustná v zásadách, ťažko v minerálnej kyseline. Získava sa penetráciou hydratovanej zrazeniny GeO 3 nH 2 O, ktorá sa uvoľňuje pri hydrolýze Deriváty kyseliny germaniovej, napríklad kovové germanáty (Na 2 GeO 3, Li 2 GeO 3 atď.) sú pevné látky s vysokým bodom topenia , možno získať tavením GeO 2 a iných oxidov.

V dôsledku interakcie germánia a halogénov môžu vzniknúť zodpovedajúce tetrahalogenidy. Najjednoduchšie je reakcia prebiehať s chlórom a fluórom (aj pri izbovej teplote), potom s jódom (teplota 700-800 °C, prítomnosť CO) a brómom (pri miernom zahrievaní). Jednou z najdôležitejších zlúčenín germánia je tetrachlorid (vzorec GeCl 4). Je to bezfarebná kvapalina s teplotou topenia 49,5°C, bodom varu 83,1°C a hustotou 1,84 g/cm3 (pri 20°C). Látka je silne hydrolyzovaná vodou, pričom sa uvoľňuje zrazenina hydratovaného oxidu (IV). Tetrachlorid sa získava chloráciou kovového germánia alebo interakciou oxidu GeO2 a koncentrovanej kyseliny chlorovodíkovej. Známe sú aj halogenidy germánia so všeobecným vzorcom GeX2, hexachlórdigermán Ge2Cl6, monochlorid GeCl, ako aj oxychloridy germánia (napríklad CeOCl2).

Po dosiahnutí 900-1000 °C síra energicky interaguje s germániom a vytvára GeS 2 disulfid. Je to biela pevná látka s teplotou topenia 825 °C. Možný je aj vznik GeS monosulfidu a podobných zlúčenín germánia s telúrom a selénom, ktoré sú polovodičmi. Pri teplote 1 000 – 1 100 °C vodík mierne reaguje s germániom, pričom vzniká zárodok (GeH) X, čo je nestabilná a vysoko prchavá zlúčenina. Germánske vodíky radu Ge n H 2n + 2 až Ge 9 H 20 môžu vznikať reakciou germanidov so zriedenou HCl. Germylén je známy aj so zložením GeH 2 . Germánium nereaguje priamo s dusíkom, existuje však nitrid Ge 3 N 4, ktorý sa získava pôsobením amoniaku na germánium (700-800 °C). Germánium neinteraguje s uhlíkom. S mnohými kovmi tvorí germánium rôzne zlúčeniny - germanidy.

Je známych veľa komplexných zlúčenín germánia, ktoré sa stávajú čoraz dôležitejšími v analytickej chémii prvku germánia, ako aj v procesoch získavania chemického prvku. Germánium je schopné vytvárať komplexné zlúčeniny s organickými molekulami obsahujúcimi hydroxylové skupiny (viacmocné alkoholy, viacsýtne kyseliny a iné). Existujú aj germániové heteropolykyseliny. Rovnako ako ostatné prvky skupiny IV, germánium charakteristicky tvorí organokovové zlúčeniny. Príkladom je tetraetylgermán (C2H5)4Ge3.

(Germanium; z lat. Germania - Nemecko), Ge - chem. prvok IV. skupiny periodickej sústavy prvkov; pri. n. 32, o. m, 72,59. Strieborno-sivá látka s kovovým leskom. V chem. zlúčeniny vykazujú oxidačné stavy + 2 a +4. Zlúčeniny s oxidačným stavom +4 sú stabilnejšie. Prírodné germánium pozostáva zo štyroch stabilných izotopov s hmotnostnými číslami 70 (20,55 %), 72 (27,37 %), 73 (7,67 %) a 74 (36,74 %) a jedného rádioaktívneho izotopu s hmotnostným číslom 76 (7,67 %) a polčasom rozpadu 2 106 rokov. Umelo (pomocou rôznych jadrových reakcií) bolo získaných veľa rádioaktívnych izotopov; najdôležitejší je izotop 71 Ge s polčasom rozpadu 11,4 dňa.

Existenciu svätého germánia (pod názvom „ekasilitsiy“) predpovedal v roku 1871 ruský vedec D. I. Mendelejev. Avšak až v roku 1886 to. chemik K. Winkler objavil v minerále argyrodit neznámy prvok, ktorého vlastnosti sa zhodovali s vlastnosťami „ecasiliconu“. Začiatok plesu. výroba germánia sa datuje do 40. rokov. 20. storočia, kedy sa používal ako polovodičový materiál. Obsah germánia v zemskej kôre (1-2) je 10~4%. Germánium je stopový prvok a zriedka sa vyskytuje ako vlastné minerály. Je známych sedem minerálov, v ktorých je jeho koncentrácia vyššia ako 1 %, medzi nimi: Cu2 (Cu, Ge, Ga, Fe, Zn) 2 (S, As) 4X X (6,2-10,2 % Ge), rhenierit (Cu, Fe)2 (Cu, Fe, Ge, Ga, Zn)2 X X (S, As)4 (5,46-7,80 % Ge) a argyrodit Ag8GeS6 (3/55-6,93 % Ge). G. sa hromadí aj v kaustobiolitoch (humínové uhlie, ropná bridlica, ropa). Kryštalická modifikácia diamantu, stabilná za bežných podmienok, má kubickú štruktúru ako diamant, s periódou a = 5,65753 A (Gél).

Germánium je

Hustota germánia (t-ra 25 °C) 5,3234 g/cm3, teplota topenia 937,2 °C; t. t. 2852 °C; teplo topenia 104,7 cal/g, teplo sublimácie 1251 cal/g, tepelná kapacita (teplota 25°C) 0,077 cal/g deg; koeficient tepelná vodivosť, (t-ra 0 ° C) 0,145 cal / cm sec stup., teplotný koeficient. lineárna expanzia (t-ra 0-260 °C), 5,8 x 10-6 deg-1. Pri tavení germánium zmenšuje objem (asi o 5,6%), jeho hustota sa zvyšuje o 4% h.Pri vysokom tlaku modifikácia podobná diamantu. Germánium prechádza polymorfnými premenami, pričom vznikajú kryštalické modifikácie: tetragonálna štruktúra typu B-Sn (GeII), na telo centrovaná tetragonálna štruktúra s periódami a = 5,93 A, c = 6,98 A (GeIII) a na telo centrovaná kubická štruktúra s perióda a = 6,92A(GeIV). Tieto modifikácie sa vyznačujú vyššou hustotou a elektrickou vodivosťou v porovnaní s GeI.

Amorfné germánium možno získať vo forme filmov (hrubých asi 10-3 cm) kondenzáciou pary. Jeho hustota je menšia ako hustota kryštalického G. Štruktúra energetických zón v kryštáli G. určuje jeho polovodičové vlastnosti. Šírka zakázaného pásma G. sa rovná 0,785 eV (t-ra 0 K), elektrický odpor (t-ra 20 °C) je 60 ohm cm a so zvyšujúcou sa teplotou výrazne klesá podľa exponenciálneho zákona. Nečistoty dávajú G. t. prímesová vodivosť elektronického (nečistoty arzén, antimón, fosfor) alebo dierovej (nečistoty gálium, hliník, indium) typu. Pohyblivosť nosičov náboja v G. (t-ra 25 ° C) pre elektróny je asi 3600 cm2 / v s, pre diery - 1700 cm2 / v s, vnútorná koncentrácia nosičov náboja (t-ra 20 ° C) je 2.5. 10 13 cm-3. G. je diamagnetická. Pri roztavení sa premení na kovový stav. Germánium je veľmi krehké, jeho tvrdosť podľa Mohsa je 6,0, mikrotvrdosť je 385 kgf/mm2, pevnosť v tlaku (teplota 20°C) je 690 kgf/cm2. S nárastom t-ry tvrdosť klesá, nad t-ry 650 ° C sa stáva plastickou, prístupnou pre kožušinu. spracovanie. Germánium je prakticky inertné voči vzduchu, kyslíku a neoxidačným elektrolytom (ak nie je rozpustený kyslík) pri teplotách do 100 °C. Odoláva pôsobeniu kyseliny chlorovodíkovej a zriedenej kyseliny sírovej; pomaly sa pri zahrievaní rozpúšťa v koncentrovanej kyseline sírovej a dusičnej (vzniknutý film oxidu spomaľuje rozpúšťanie), dobre sa rozpúšťa v aqua regia, v roztokoch chlórnanov alebo alkalických hydroxidov (v prítomnosti peroxidu vodíka), v alkalických taveninách, peroxidoch, dusičnanoch a uhličitany alkalických kovov.

Nad t-ry 600 °C sa oxiduje na vzduchu a v prúde kyslíka za vzniku oxidu GeO a oxidu (Ge02) s kyslíkom. Germánium oxid je tmavosivý prášok sublimujúci pri t-re 710°C, mierne rozpustný vo vode za vzniku slabého germanitu to-you (H2Ge02), soľného roja (germanity) s nízkou odolnosťou. V to-takh sa GeO ľahko rozpúšťa za vzniku solí dvojmocného H. Oxid germánsky je biely prášok, existuje v niekoľkých polymorfných modifikáciách, ktoré sa veľmi líšia v chemickej látke. St. you: hexagonálna modifikácia oxidu je pomerne dobre rozpustná vo vode (4,53 zU pri t-re 25 °C), alkalických roztokoch a to-t, tetragonálna modifikácia je prakticky nerozpustná vo vode a inertná voči kyselinám. Oxid a jeho hydrát sa rozpúšťajú v alkáliách a tvoria soli metagermanátu (H2Ge03) a ortogermanátu (H4Ge04) na t-germanáty. Alkalické germanáty sa rozpúšťajú vo vode, zvyšné germanáty sú prakticky nerozpustné; čerstvo vyzrážaný sa rozpustí v minerálnom to-tah. G. sa ľahko zlučuje s halogénmi, pričom pri zahriatí (asi t-ry 250 °C) vznikajú zodpovedajúce tetrahalogenidy – neslam podobné zlúčeniny, ktoré sa ľahko hydrolyzujú vodou. Známe sú G. - tmavohnedé (GeS) a biele (GeS2).

Germánium je charakteristické zlúčeninami s dusíkom - hnedým nitridom (Ge3N4) a čiernym nitridom (Ge3N2), ktoré sa vyznačujú menšou chemikáliou. húževnatosť. S fosforom G. tvorí nízko odolný fosfid (GeP) čiernej farby. Neinteraguje s uhlíkom a nezlieva sa, tvorí súvislý rad tuhých roztokov s kremíkom. Germánium ako analóg uhlíka a kremíka sa vyznačuje schopnosťou vytvárať germanovodíky typu GenH2n + 2 (germanes), ako aj tuhé zlúčeniny typu GeH a GeH2 (germény).Germánium tvorí zlúčeniny kovov () resp. s mnohými ďalšími. kovy. Extrakcia G. zo surovín spočíva v získaní bohatého koncentrátu germánia az neho vysokej čistoty. Na plese. v meradle sa germánium získava z tetrachloridu, pričom sa využíva jeho vysoká prchavosť počas čistenia (na izoláciu z koncentrátu), nízky obsah koncentrovanej kyseliny chlorovodíkovej a vysoký obsah organických rozpúšťadiel (na čistenie od nečistôt). Na obohatenie sa často používa vysoká prchavosť nižšieho sulfidu a oxidu G., na raž sa ľahko sublimuje.

Na získanie polovodičového germánia sa používa smerová kryštalizácia a zónová rekryštalizácia. Monokryštalické germánium sa získava ťahaním z taveniny. V procese pestovania G. sa pridávajú špeciálne zliatiny. prísady, upravujúce určité vlastnosti monokryštálu. G. sa dodáva vo forme ingotov s dĺžkou 380-660 mm a prierezom do 6,5 cm2. Germánium sa používa v rádiovej elektronike a elektrotechnike ako polovodičový materiál na výrobu diód a tranzistorov. Vyrábajú sa z neho šošovky pre prístroje infračervenej optiky, dozimetre pre jadrové žiarenie, analyzátory röntgenovej spektroskopie, senzory využívajúce Hallov jav a konvertory energie rádioaktívneho rozpadu na elektrickú energiu. Germánium sa používa v mikrovlnných atenuátoroch, odporových teplomeroch, prevádzkovaných pri teplote tekutého hélia. Film G. nanesený na reflektore sa vyznačuje vysokou odrazivosťou a dobrou odolnosťou proti korózii. germánium s niektorými kovmi, vyznačujúce sa zvýšenou odolnosťou voči kyslému agresívnemu prostrediu, sa používa v nástrojárstve, strojárstve a metalurgii. gemánium so zlatom tvoria eutektikum s nízkou teplotou topenia a po ochladení expandujú. Oxid G. sa používa na výrobu špeciálnych. sklo, vyznačujúce sa vysokým koeficientom. lom a priehľadnosť v infračervenej časti spektra, sklenené elektródy a termistory, ako aj emaily a dekoratívne glazúry. Germanáty sa používajú ako aktivátory fosforu a fosforu.

- chemický prvok periodickej sústavy chemických prvkov D.I. Mendelejev. A označené symbolom Ge, germánium je jednoduchá látka, ktorá má šedo-bielu farbu a má pevné vlastnosti ako kov.

Obsah v zemskej kôre je 7,10-4% hmotnosti. označuje stopové prvky, pre svoju reaktivitu voči oxidácii vo voľnom stave sa nevyskytuje ako čistý kov.

Nájdenie germánia v prírode

Germánium je jedným z troch chemických prvkov, ktoré predpovedal D.I. Mendelejev na základe ich postavenia v periodickom systéme (1871).

Patrí k vzácnym stopovým prvkom.

V súčasnosti sú hlavnými zdrojmi priemyselnej výroby germánia odpadové produkty z výroby zinku, koksovania uhlia, popol z niektorých druhov uhlia, silikátové nečistoty, sedimentárne železité horniny, niklové a volfrámové rudy, rašelina, ropa, geotermálne vody a niektoré riasy. .

Hlavné minerály obsahujúce germánium

plumbohermatit (PbGeGa) 2S04(OH)2 + H2 Obsah O až 8,18 %

yargyrodit AgGeS6 obsahuje od 3,65 do 6,93 % nemecko.

rhenierit Cu 3 (FeGeZn) (SAs) 4 obsahuje od 5,5 do 7,8 % germánia.

V niektorých krajinách je získavanie germánia vedľajším produktom spracovania určitých rúd, ako je zinok-olovo-meď. Germánium sa získava aj pri výrobe koksu, ako aj v popole z hnedého uhlia s obsahom 0,0005 až 0,3 % a v popole z čierneho uhlia s obsahom 0,001 až 1 -2 %.

Germánium ako kov je veľmi odolné voči pôsobeniu vzdušného kyslíka, kyslíka, vody, niektorých kyselín, zriedenej kyseliny sírovej a chlorovodíkovej. Koncentrovaná kyselina sírová však reaguje veľmi pomaly.

Germánium reaguje s kyselinou dusičnou HNO 3 a aqua regia, pomaly reaguje s žieravými zásadami za vzniku germanátovej soli, ale s prídavkom peroxidu vodíka H 202 reakcia je veľmi rýchla.

Pri vystavení vysokým teplotám nad 700 °C germánium ľahko oxiduje na vzduchu za vzniku GeO 2 , ľahko reaguje s halogénmi za vzniku tetrahalogenidov.

Nereaguje s vodíkom, kremíkom, dusíkom a uhlíkom.

Prchavé zlúčeniny germánia sú známe s nasledujúcimi vlastnosťami:

Nemecko hexahydrid-digermane, Ge 2 H 6 - horľavý plyn, pri dlhodobom skladovaní na svetle sa rozkladá, žltne, potom hnedne prechádza do tmavohnedej pevnej látky, rozkladá sa vodou a zásadami.

Nemecko tetrahydrid, monogermán - GeH 4 .

Aplikácia germánia

Germánium, podobne ako niektoré iné, má vlastnosti takzvaných polovodičov. Všetky podľa ich elektrickej vodivosti sú rozdelené do troch skupín: vodiče, polovodiče a izolanty (dielektriká). Merná elektrická vodivosť kovov je v rozsahu 10V4 - 10V6 Ohm.cmV-1, uvedené delenie je podmienené. Možno však poukázať na zásadný rozdiel v elektrofyzikálnych vlastnostiach vodičov a polovodičov. Pri prvom sa elektrická vodivosť s rastúcou teplotou znižuje, pri polovodičoch stúpa. Pri teplotách blízkych absolútnej nule sa polovodiče menia na izolanty. Ako je známe, kovové vodiče za takýchto podmienok vykazujú vlastnosti supravodivosti.

Polovodiče môžu byť rôzne látky. Patria sem: bór, (

GERMANIUM, Ge (z lat. Germania - Nemecko * a. germánium; n. Germánium; f. germánium; a. germánio), - chemický prvok IV. skupiny Mendelejevovej periodickej sústavy, atómové číslo 32, atómová hmotnosť 72,59. Prírodné germánium pozostáva zo 4 stabilných izotopov 70 Ge (20,55 %), 72 Ge (27,37 %), 73 Ge (7,67 %), 74 Ge (36,74 %) a jedného rádioaktívneho 76 Ge (7, 67 %) s polčasom rozpadu 2,10 6 rokov. Objavený v roku 1886 nemeckým chemikom K. Winklerom v minerále argyrodit; predpovedal v roku 1871 D. N. Mendelejev (ecasilicon).

germánium v ​​prírode

Germánium odkazuje na. Prevalencia germánia v (1-2).10 -4%. Ako nečistota sa nachádza v mineráloch kremíka, v menšej miere v mineráloch a. Vlastné minerály germánia sú veľmi vzácne: sulfosali - argyrodit, germanit, rennyrit a niektoré ďalšie; dvojito hydratovaný oxid germánia a železa - schtottit; sírany - itoit, fleischerit a niektoré ďalšie.Nemajú prakticky žiadnu priemyselnú hodnotu. Germánium sa hromadí v hydrotermálnych a sedimentačných procesoch, kde je možné ho oddeliť od kremíka. Vo zvýšenom množstve (0,001-0,1 %) sa nachádza v, a. Zdrojom germánia sú polymetalické rudy, fosílne uhlie a niektoré typy vulkano-sedimentárnych ložísk. Hlavné množstvo germánia sa získava náhodne z dechtovej vody pri koksovaní uhlia, z popola termálneho uhlia, sfaleritu a magnetitu. Germánium sa extrahuje kyselinou, sublimáciou v redukčnom médiu, fúziou s lúhom sodným atď. Germániové koncentráty sa pri zahrievaní upravujú s kyselinou chlorovodíkovou, kondenzát sa čistí a podrobí sa hydrolytickému rozkladu za vzniku oxidu; ten sa redukuje vodíkom na kovové germánium, ktoré sa čistí frakčnou a smerovou kryštalizáciou, zónovým tavením.

Aplikácia germánia

Germánium sa používa v rádiovej elektronike a elektrotechnike ako polovodičový materiál na výrobu diód a tranzistorov. Germánium sa používa na výrobu šošoviek pre infračervenú optiku, fotodiódy, fotorezistory, dozimetre jadrového žiarenia, analyzátory röntgenovej spektroskopie, konvertory energie rádioaktívneho rozpadu na elektrickú energiu atď. Zliatiny germánia s niektorými kovmi, ktoré sa vyznačujú zvýšenou odolnosťou voči kyslému agresívnemu prostrediu, sa používajú v nástrojárstve, strojárstve a hutníctve. Niektoré zliatiny germánia s inými chemickými prvkami sú supravodiče.

Upozorňujeme, že germánium odoberáme v akomkoľvek množstve a forme, vrátane. forma šrotu. Germánium môžete predať zavolaním na vyššie uvedené telefónne číslo v Moskve.

Germánium je krehký, strieborno-biely polokov objavený v roku 1886. Tento minerál sa nenachádza v čistej forme. Nachádza sa v kremičitanoch, železných a sulfidových rudách. Niektoré z jeho zlúčenín sú toxické. Germánium bolo hojne využívané v elektrotechnickom priemysle, kde prišli vhod jeho polovodičové vlastnosti. Je nepostrádateľný pri výrobe infračervenej a vláknovej optiky.

Aké sú vlastnosti germánia

Tento minerál má bod topenia 938,25 stupňov Celzia. Ukazovatele jeho tepelnej kapacity vedci stále nedokážu vysvetliť, a preto je v mnohých oblastiach nenahraditeľný. Germánium má schopnosť pri roztavení zvýšiť svoju hustotu. Má vynikajúce elektrické vlastnosti, čo z neho robí vynikajúci polovodič s nepriamou medzerou.

Ak hovoríme o chemických vlastnostiach tohto polokovu, treba poznamenať, že je odolný voči kyselinám a zásadám, vode a vzduchu. Germánium sa rozpúšťa v roztoku peroxidu vodíka a aqua regia.

ťažobné germánium

Teraz sa ťaží obmedzené množstvo tohto polokovu. Jeho ložiská sú oveľa menšie v porovnaní s ložiskami bizmutu, antimónu a striebra.

Vzhľadom na to, že podiel obsahu tohto minerálu v zemskej kôre je dosť malý, vytvára si vlastné minerály v dôsledku vnášania iných kovov do kryštálových mriežok. Najvyšší obsah germánia je pozorovaný v sfalerite, pyrargyrite, sulfanite, v neželezných a železných rudách. Vyskytuje sa, ale oveľa menej často, v ložiskách ropy a uhlia.

Použitie germánia

Napriek tomu, že germánium bolo objavené pomerne dávno, v priemysle sa začalo používať asi pred 80 rokmi. Semi-kov bol prvýkrát použitý vo vojenskej výrobe na výrobu niektorých elektronických zariadení. V tomto prípade našiel využitie ako diódy. Teraz sa situácia trochu zmenila.

Medzi najobľúbenejšie oblasti použitia germánia patria:

• výroba optiky. Semimetal sa stal nenahraditeľným pri výrobe optických prvkov, ktoré zahŕňajú optické okienka snímačov, hranolov a šošoviek. Tu prišli vhod vlastnosti priehľadnosti germánia v infračervenej oblasti. Semimetal sa používa pri výrobe optiky pre termovízne kamery, požiarne systémy, prístroje nočného videnia;
• výroba rádiovej elektroniky. V tejto oblasti sa pri výrobe diód a tranzistorov používal polokov. V sedemdesiatych rokoch však boli germániové zariadenia nahradené kremíkovými, pretože kremík umožnil výrazne zlepšiť technické a prevádzkové vlastnosti vyrábaných výrobkov. Zvýšená odolnosť voči teplotným vplyvom. Okrem toho germániové zariadenia počas prevádzky vydávali veľa hluku.

Aktuálna situácia s Nemeckom

V súčasnosti sa pri výrobe mikrovlnných zariadení používa polokov. Telleride germánium sa osvedčilo ako termoelektrický materiál. Ceny germánia sú teraz dosť vysoké. Jeden kilogram kovového germánia stojí 1200 dolárov.

Nákup Nemecka

Germánium striebornosivé je zriedkavé. Krehký polokov sa vyznačuje svojimi polovodičovými vlastnosťami a je široko používaný na vytváranie moderných elektrických spotrebičov. Používa sa tiež na vytváranie vysoko presných optických prístrojov a rádiových zariadení. Germánium má veľkú hodnotu ako vo forme čistého kovu, tak aj vo forme oxidu.

Firma Goldform sa špecializuje na výkup germánia, rôzneho kovového odpadu a rádiových komponentov. Ponúkame asistenciu s posúdením materiálu, s dopravou. Môžete poslať germánium a dostať svoje peniaze späť v plnej výške.