Germanium- isang elemento ng periodic table, lubhang mahalaga para sa isang tao. Ang mga natatanging katangian nito bilang isang semiconductor ay naging posible upang lumikha ng mga diode na malawakang ginagamit sa iba't ibang mga instrumento sa pagsukat at mga receiver ng radyo. Ito ay kinakailangan para sa paggawa ng mga lente at optical fiber.
Gayunpaman, ang mga teknikal na pagsulong ay bahagi lamang ng mga pakinabang ng elementong ito. Ang mga organikong germanium compound ay may mga bihirang therapeutic properties, na may malawak na biological na epekto sa kalusugan at kapakanan ng tao, at ang tampok na ito ay mas mahal kaysa sa anumang mahahalagang metal.
Ang kasaysayan ng pagtuklas ng germanium
Si Dmitry Ivanovich Mendeleev, na sinusuri ang kanyang periodic table of elements, noong 1871 ay iminungkahi na wala itong isa pang elemento na kabilang sa pangkat IV. Inilarawan niya ang mga katangian nito, binigyang diin ang pagkakatulad nito sa silikon, at pinangalanan itong ekasilicon.
Pagkalipas ng ilang taon, noong Pebrero 1886, natuklasan ng isang propesor sa Freiberg Mining Academy ang argyrodite, isang bagong tambalang pilak. Ang buong pagsusuri nito ay inatasan na gawin ni Clemens Winkler, propesor ng teknikal na kimika at nangungunang analyst ng Academy. Matapos pag-aralan ang isang bagong mineral, ibinukod niya ang 7% ng timbang nito mula dito bilang isang hiwalay na hindi kilalang sangkap. Ang isang maingat na pag-aaral ng mga katangian nito ay nagpakita na sila ay ecasilicon, hinulaan ni Mendeleev. Mahalaga na ang paraan ng Winkler para sa paghihiwalay ng ekasilicon ay ginagamit pa rin sa industriyal na produksyon nito.
Kasaysayan ng pangalan ng Alemanya
Ang Ekasilicon sa periodic table ni Mendeleev ay sumasakop sa posisyon 32. Noong una, nais ni Clemens Winkler na bigyan siya ng pangalang Neptune, bilang parangal sa planeta, na una ring hinulaang at natuklasan nang maglaon. Gayunpaman, lumabas na ang isang maling natuklasang sangkap ay tinawag na, at maaaring lumitaw ang hindi kinakailangang pagkalito at mga pagtatalo.
Bilang resulta, pinili ni Winkler ang pangalang Germanium para sa kanya, pagkatapos ng kanyang bansa, upang alisin ang lahat ng pagkakaiba. Sinuportahan ni Dmitry Ivanovich ang desisyong ito, na siniguro ang gayong pangalan para sa kanyang "brainchild".
Ano ang hitsura ng germanium?
Ang mahal at pambihirang elementong ito ay marupok tulad ng salamin. Ang isang karaniwang germanium ingot ay mukhang isang silindro na may diameter na 10 hanggang 35 mm. Ang kulay ng germanium ay depende sa ibabaw na paggamot nito at maaaring itim, parang bakal, o pilak. Ang hitsura nito ay madaling malito sa silikon, ang pinakamalapit na kamag-anak at katunggali nito.
Upang makita ang maliliit na detalye ng germanium sa mga device, kailangan ng mga espesyal na tool sa pag-magnify.
Ang paggamit ng organic germanium sa gamot
Ang organic germanium compound ay na-synthesize ng isang Japanese na doktor na si K. Asai noong 1967. Pinatunayan niya na mayroon siyang antitumor properties. Ang patuloy na pagsasaliksik ay napatunayan na ang iba't ibang germanium compound ay may mahalagang katangian para sa mga tao tulad ng pag-alis ng sakit, pagpapababa ng presyon ng dugo, pagbabawas ng panganib ng anemia, pagpapalakas ng kaligtasan sa sakit at pagsira sa mga nakakapinsalang bakterya.
Mga direksyon ng impluwensya ng germanium sa katawan:
- Nagtataguyod ng saturation ng mga tisyu na may oxygen at,
- Pinapabilis ang paggaling ng sugat
- Tumutulong na linisin ang mga selula at tisyu mula sa mga lason at lason,
- Nagpapabuti ng estado ng central nervous system at ang paggana nito,
- Pinabilis ang pagbawi pagkatapos ng mabigat na pisikal na aktibidad,
- Pinapataas ang pangkalahatang pagganap ng isang tao,
- Pinapalakas ang mga proteksiyon na reaksyon ng buong immune system.
Ang papel ng organikong germanium sa immune system at sa transportasyon ng oxygen
Ang kakayahan ng germanium na magdala ng oxygen sa antas ng mga tisyu ng katawan ay lalong mahalaga para maiwasan ang hypoxia (kakulangan ng oxygen). Binabawasan din nito ang posibilidad na magkaroon ng hypoxia ng dugo, na nangyayari kapag bumababa ang halaga ng hemoglobin sa mga pulang selula ng dugo. Ang paghahatid ng oxygen sa anumang cell ay binabawasan ang panganib ng gutom sa oxygen at nai-save mula sa kamatayan ang pinaka-sensitibo sa kakulangan ng mga selula ng oxygen: mga tisyu ng utak, bato at atay, mga kalamnan sa puso.
Mini - abstract
"Element Germanium"
Target:
Ilarawan ang elementong Ge
Magbigay ng paglalarawan ng mga katangian ng elementong Ge
Sabihin ang tungkol sa aplikasyon at paggamit ng elementong ito
Kasaysayan ng elemento …………………………………………………………………. isa
Mga katangian ng elemento …..…………………………………………………… 2
Aplikasyon ………………………………………………………………….. 3
Panganib sa kalusugan ……………………………………………………… 4
Mga Pinagmumulan …………………………………………………………………………… 5
Mula sa kasaysayan ng elemento..
Ggermanyum(lat. Germanium) - isang kemikal na elemento ng pangkat IV, ang pangunahing subgroup ng periodic system ng D.I. Ang Mendeleev, na tinutukoy ng simbolo na Ge, ay kabilang sa pamilya ng mga metal, serial number 32, atomic mass 72.59. Ito ay isang kulay-abo-puting solid na may metal na kinang.
Ang pag-iral at pag-aari ng Alemanya ay hinulaang noong 1871 ni Mendeleev at pinangalanan ang hindi kilalang elementong ito - "Ekasilicon" dahil sa pagkakapareho ng mga katangian nito sa silikon.
Noong 1886, ang German chemist na si K. Winkler, habang sinusuri ang mineral, ay natagpuan na ang ilang hindi kilalang elemento ay naroroon sa loob nito, na hindi nakita ng pagsusuri. Pagkatapos ng pagsusumikap, natuklasan niya ang mga asin ng isang bagong elemento at ibinukod ang isang tiyak na halaga ng elemento mismo sa dalisay nitong anyo. Sa unang ulat ng pagtuklas, iminungkahi ni Winkler na ang bagong elemento ay kahalintulad sa antimony at arsenic. Sinadya ni Winkler na pangalanan ang elementong Neptunium, ngunit ang pangalang iyon ay naibigay na sa isang maling natuklasang elemento. Pinalitan ng pangalan ni Winkler ang elementong natuklasan niya sa germanium (Germanium) bilang parangal sa kanyang amang bayan. At kahit si Mendeleev, sa isang liham kay Winkler, ay mahigpit na sinusuportahan ang pangalan ng elemento.
Ngunit hanggang sa ikalawang kalahati ng ika-20 siglo, ang praktikal na paggamit ng Alemanya ay nanatiling napakalimitado. Ang pang-industriya na produksyon ng elementong ito ay lumitaw na may kaugnayan sa pag-unlad ng semiconductor electronics.
Mga katangian ng elementoSinabi ni Ge
Para sa mga medikal na pangangailangan, ang germanium ang unang ginamit nang malawakan sa Japan. Ang mga pagsusuri ng iba't ibang organogermanium compound sa mga eksperimento ng hayop at sa mga klinikal na pagsubok ng tao ay nagpakita na positibong nakakaapekto ang mga ito sa katawan ng tao sa iba't ibang antas. Ang tagumpay ay dumating noong 1967 nang matuklasan ni Dr. K. Asai na ang organic germanium ay may malawak na hanay ng mga biological effect.
Ari-arian:
Nagdadala ng oxygen sa mga tisyu ng katawan - ang germanium sa dugo ay kumikilos katulad ng hemoglobin. Ito ay kasangkot sa proseso ng paglipat ng oxygen sa mga tisyu ng katawan, na ginagarantiyahan ang normal na paggana ng lahat ng mga sistema ng katawan.
pinasisigla ang immune system - ang germanium sa anyo ng mga organikong compound ay nagtataguyod ng paggawa ng gamma-interferon, na pumipigil sa pagpaparami ng mabilis na paghahati ng mga microbial cell, at pinapagana ang mga tiyak na immune cell (T-cells)
antitumor - inaantala ng germanium ang pagbuo ng mga malignant neoplasms at pinipigilan ang paglitaw ng metastases, at mayroon ding mga proteksiyon na katangian laban sa pagkakalantad sa radiation.
biocidal (antifungal, antiviral, antibacterial) - germanium organic compounds pasiglahin ang produksyon ng interferon - isang proteksiyon protina na ginawa ng katawan bilang tugon sa pagpapakilala ng mga banyagang katawan.
Paglalapat at Paggamit ng Element Germanium sa Buhay
Sa pang-industriya na kasanayan, ang germanium ay nakuha pangunahin mula sa mga by-product ng pagproseso ng non-ferrous metal ores. Ang Germanium concentrate (2-10% Germany) ay nakuha sa iba't ibang paraan, depende sa komposisyon ng hilaw na materyal. Upang ihiwalay ang napakadalisay na germanium, na ginagamit sa mga aparatong semiconductor, ang metal ay natutunaw ng zone. Ang single-crystal germanium, na kinakailangan para sa industriya ng semiconductor, ay karaniwang nakukuha sa pamamagitan ng zone melting.
Ito ay isa sa mga pinakamahalagang materyales sa modernong teknolohiya ng semiconductor. Ito ay ginagamit upang gumawa ng mga diode, triodes, crystal detector, at power rectifier. Ginagamit din ang Germanium sa mga dosimetric device at device na sumusukat sa intensity ng pare-pareho at variable na magnetic field. Ang isang mahalagang larangan ng aplikasyon ng elemento ay ang infrared na teknolohiya, lalo na ang paggawa ng mga infrared radiation detector. Maraming mga haluang metal na naglalaman ng germanium ay nangangako para sa praktikal na paggamit. Halimbawa, ang mga baso batay sa GeO 2 at iba pang Ge compound. Sa temperatura ng silid, ang germanium ay lumalaban sa hangin, tubig, alkali solution, at dilute na hydrochloric at sulfuric acid, ngunit madaling natutunaw sa aqua regia at sa alkaline na solusyon ng hydrogen peroxide. At ang nitric acid ay dahan-dahang nag-oxidize.
Ang mga haluang metal ng Germanium, na may mataas na tigas at lakas, ay ginagamit sa teknolohiya ng alahas at pustiso para sa precision castings. Ang Germanium ay naroroon sa kalikasan lamang sa nakatali na estado at hindi kailanman sa malayang estado. Ang pinakakaraniwang mga mineral na naglalaman ng germanium ay argyrodite at germanite. Ang malalaking reserba ng mga mineral na germanium ay bihira, ngunit ang elemento mismo ay malawak na matatagpuan sa iba pang mga mineral, lalo na sa mga sulfides (kadalasan sa zinc sulfide at silicates). Ang mga maliliit na halaga ay matatagpuan din sa iba't ibang uri ng matigas na karbon.
Ang produksyon ng mundo sa Germany ay 65 kg bawat taon.
panganib sa kalusugan
Ang mga problema sa kalusugan ng trabaho ay maaaring sanhi ng pagkalat ng alikabok sa panahon ng paglo-load ng germanium concentrate, paggiling at pagkarga ng dioxide upang ihiwalay ang germanium metal, at pagkarga ng powdered germanium para sa muling pagtunaw sa mga bar. Ang iba pang pinagmumulan ng pinsala sa kalusugan ay ang thermal radiation mula sa mga tube furnace at mula sa proseso ng pagtunaw ng powdered germanium sa mga bar, pati na rin ang pagbuo ng carbon monoxide.
Ang hinihigop na germanium ay mabilis na pinalabas mula sa katawan, pangunahin sa ihi. Mayroong maliit na impormasyon sa toxicity ng inorganic germanium compounds sa mga tao. Ang Germanium tetrachloride ay nakakairita sa balat. Sa mga klinikal na pagsubok at iba pang mga pangmatagalang kaso ng oral administration ng pinagsama-samang dosis hanggang sa 16 g ng spirogermanium, isang organic germanium antitumor na gamot, o iba pang germanium compound, ang neurotoxic at nephrotoxic na aktibidad ay nabanggit. Ang ganitong mga dosis ay karaniwang hindi napapailalim sa mga kondisyon ng produksyon. Ang mga eksperimento ng hayop upang matukoy ang mga epekto ng germanium at mga compound nito sa katawan ay nagpakita na ang alikabok ng metal na germanium at germanium dioxide, kapag nilalanghap sa mataas na konsentrasyon, ay humahantong sa pangkalahatang pagkasira sa kalusugan (limitasyon ng pagtaas ng timbang). Ang mga pagbabago sa morpolohiya na katulad ng mga proliferative na reaksyon ay natagpuan sa mga baga ng mga hayop, tulad ng pampalapot ng mga seksyon ng alveolar at hyperplasia ng mga lymphatic vessel sa paligid ng bronchi at mga daluyan ng dugo. Ang Germanium dioxide ay hindi nakakainis sa balat, ngunit sa pakikipag-ugnay sa basa-basa na mucous membrane ng mata, ito ay bumubuo ng germanic acid, na kumikilos bilang isang ocular irritant. Ang mga pangmatagalang intraperitoneal injection sa mga dosis na 10 mg/kg ay humahantong sa mga pagbabago sa peripheral blood .
Ang pinakanakakapinsalang germanium compound ay germanium hydride at germanium chloride. Ang hydride ay maaaring maging sanhi ng matinding pagkalason. Ang mga pagsusuri sa morpolohiya ng mga organo ng mga hayop na namatay sa panahon ng talamak na yugto ay nagsiwalat ng mga karamdaman sa sistema ng sirkulasyon at mga degenerative na pagbabago sa cellular sa mga organo ng parenchymal. Kaya, ang hydride ay isang multipurpose poison na nakakaapekto sa nervous system at peripheral circulatory system.
Ang Germanium tetrachloride ay isang malakas na respiratory, skin, at eye irritant. Konsentrasyon ng threshold - 13 mg / m 3. Sa konsentrasyong ito, pinipigilan nito ang tugon ng pulmonary sa antas ng cellular sa mga eksperimentong hayop. Sa mataas na konsentrasyon, humahantong ito sa pangangati ng upper respiratory tract at conjunctivitis, pati na rin ang mga pagbabago sa dalas at ritmo ng paghinga. Ang mga hayop na nakaligtas sa talamak na pagkalason ay nagkaroon ng catarrhal desquamative bronchitis at interstitial pneumonia pagkalipas ng ilang araw. Ang Germanium chloride ay mayroon ding pangkalahatang nakakalason na epekto. Ang mga pagbabago sa morpolohiya ay naobserbahan sa atay, bato at iba pang mga organo ng mga hayop.
Mga mapagkukunan ng lahat ng impormasyong ibinigay
Ang Germanium ay isang kemikal na elemento na may atomic number na 32 sa periodic system, na tinutukoy ng simbolong Ge (Ger. Germanium).
Ang kasaysayan ng pagtuklas ng germanium
Ang pagkakaroon ng elementong ekasilicium, isang analogue ng silikon, ay hinulaan ni D.I. Mendeleev noong 1871. At noong 1886, natuklasan ng isa sa mga propesor ng Freiberg Mining Academy ang isang bagong mineral na pilak - argyrodite. Ang mineral na ito ay ibinigay sa propesor ng teknikal na kimika na si Clemens Winkler para sa kumpletong pagsusuri.
Hindi ito ginawa ng pagkakataon: ang 48-taong-gulang na si Winkler ay itinuturing na pinakamahusay na analyst ng akademya.
Medyo mabilis, nalaman niya na ang pilak sa mineral ay 74.72%, sulfur - 17.13, mercury - 0.31, ferrous oxide - 0.66, zinc oxide - 0.22%. At halos 7% ng bigat ng bagong mineral ay isinasaalang-alang ng ilang hindi maintindihan na elemento, malamang na hindi pa rin alam. Binili ni Winkler ang hindi kilalang sangkap ng argyrodite, pinag-aralan ang mga katangian nito at napagtanto na nakahanap nga siya ng bagong elemento - ang paliwanag na hinulaang ni Mendeleev. Ito ay isang maikling kasaysayan ng elementong may atomic number na 32.
Gayunpaman, mali na isipin na ang gawain ni Winkler ay naging maayos, walang sagabal, walang sagabal. Narito kung ano ang isinulat ni Mendeleev tungkol dito sa mga pandagdag sa ikawalong kabanata ng Mga Pangunahing Kaalaman ng Chemistry: "Sa una (Pebrero 1886), ang kakulangan ng materyal, ang kawalan ng spectrum sa apoy ng burner at ang solubility ng maraming germanium compound ay ginawa ng Winkler's mahirap magsaliksik ...” Bigyang-pansin ang “kakulangan ng spectrum sa apoy. Paano kaya? Sa katunayan, noong 1886 umiral na ang paraan ng spectral analysis; Ang rubidium, cesium, thallium, indium ay natuklasan na sa Earth sa pamamagitan ng pamamaraang ito, at helium sa Araw. Tiyak na alam ng mga siyentipiko na ang bawat elemento ng kemikal ay may ganap na indibidwal na spectrum, at biglang walang spectrum!
Maya-maya ay dumating ang paliwanag. Ang Germanium ay may katangiang parang multo na mga linya - na may wavelength na 2651.18, 3039.06 Ǻ at ilan pa. Ngunit lahat sila ay namamalagi sa hindi nakikitang ultraviolet na bahagi ng spectrum, at maaari itong ituring na masuwerte na ang pagsunod ni Winkler sa mga tradisyonal na pamamaraan ng pagsusuri - humantong sila sa tagumpay.
Ang pamamaraan ni Winkler para sa paghihiwalay ng germanium ay katulad ng isa sa mga kasalukuyang pang-industriya na pamamaraan para sa pagkuha ng elemento No. 32. Una, ang germanium na nilalaman sa argarite ay na-convert sa dioxide, at pagkatapos ang puting pulbos na ito ay pinainit sa 600 ... 700 ° C sa isang hydrogen na kapaligiran. Ang reaksyon ay halata: GeO 2 + 2H 2 → Ge + 2H 2 O.
Kaya, ang medyo purong germanium ay nakuha sa unang pagkakataon. Sinadya ni Winkler na pangalanan ang bagong elementong neptunium, pagkatapos ng planetang Neptune. (Tulad ng elemento #32, ang planetang ito ay hinulaang bago ito natuklasan.) Ngunit pagkatapos ay lumabas na ang ganoong pangalan ay dati nang itinalaga sa isang maling natuklasang elemento, at, dahil hindi nais na ikompromiso ang kanyang pagtuklas, tinalikuran ni Winkler ang kanyang unang intensyon. Hindi niya tinanggap ang panukalang tawagan ang bagong elementong angular, i.e. "angular, kontrobersyal" (at ang pagtuklas na ito ay talagang nagdulot ng maraming kontrobersya). Totoo, ang Pranses na chemist na si Rayon, na naglagay ng gayong ideya, nang maglaon ay nagsabi na ang kanyang panukala ay walang iba kundi isang biro. Pinangalanan ni Winkler ang bagong elementong germanium pagkatapos ng kanyang bansa, at ang pangalan ay natigil.
Paghahanap ng germanium sa kalikasanDapat pansinin na sa proseso ng geochemical evolution ng crust ng lupa, isang malaking halaga ng germanium ang nahugasan mula sa karamihan ng ibabaw ng lupa patungo sa mga karagatan, samakatuwid, sa kasalukuyan, ang dami ng trace element na ito na nakapaloob sa lupa ay lubhang hindi gaanong mahalaga.
Ang kabuuang nilalaman ng germanium sa crust ng lupa ay 7 × 10 −4% sa pamamagitan ng masa, iyon ay, higit sa, halimbawa, antimony, pilak, bismuth. Ang Germanium, dahil sa hindi gaanong halaga nito sa crust ng lupa at geochemical affinity na may ilang malawak na elemento, ay nagpapakita ng isang limitadong kakayahan upang bumuo ng sarili nitong mga mineral, na nagkakalat sa mga sala-sala ng iba pang mga mineral. Samakatuwid, ang mga sariling mineral ng germanium ay napakabihirang. Halos lahat ng mga ito ay sulfosalts: germanite Cu 2 (Cu, Fe, Ge, Zn) 2 (S, As) 4 (6 - 10% Ge), argyrodite Ag 8 GeS 6 (3.6 - 7% Ge), confildite Ag 8 (Sn, Ge) S 6 (hanggang 2% Ge), atbp. Ang bulto ng germanium ay nakakalat sa crust ng lupa sa malaking bilang ng mga bato at mineral. Kaya, halimbawa, sa ilang mga sphalerite, ang nilalaman ng germanium ay umabot sa kilo bawat tonelada, sa enargites hanggang 5 kg/t, sa pyrargyrite hanggang 10 kg/t, sa sulvanite at frankeite 1 kg/t, sa iba pang sulfides at silicates. - daan-daan at sampu ng g/t. Ang Germanium ay puro sa mga deposito ng maraming mga metal - sa sulfide ores ng mga non-ferrous na metal, sa iron ores, sa ilang mga mineral na oxide (chromite, magnetite, rutile, atbp.), Sa granites, diabases at basalts. Bilang karagdagan, ang germanium ay naroroon sa halos lahat ng silicates, sa ilang mga deposito ng karbon at langis.
Resibo AlemanyaAng Germanium ay pangunahing nakukuha mula sa mga by-product ng pagproseso ng non-ferrous metal ores (zinc blende, zinc-copper-lead polymetallic concentrates) na naglalaman ng 0.001-0.1% Germany. Ang abo mula sa pagkasunog ng karbon, alikabok mula sa mga generator ng gas at basura mula sa mga halaman ng coke ay ginagamit din bilang hilaw na materyales. Sa una, ang germanium concentrate (2-10% Germany) ay nakuha mula sa mga nakalistang mapagkukunan sa iba't ibang paraan, depende sa komposisyon ng hilaw na materyal. Ang pagkuha ng germanium mula sa concentrate ay kadalasang kinabibilangan ng mga sumusunod na hakbang:
1) chlorination ng concentrate na may hydrochloric acid, ang halo nito sa chlorine sa isang aqueous medium o iba pang chlorinating agent upang makakuha ng teknikal na GeCl 4 . Upang linisin ang GeCl 4, ang pagwawasto at pagkuha ng mga impurities na may puro HCl ay ginagamit.
2) Hydrolysis ng GeCl 4 at calcination ng hydrolysis products para makuha ang GeO 2 .
3) Pagbawas ng GeO 2 na may hydrogen o ammonia sa metal. Upang ihiwalay ang napakadalisay na germanium, na ginagamit sa mga aparatong semiconductor, ang metal ay natutunaw ng zone. Ang single-crystal germanium, na kinakailangan para sa industriya ng semiconductor, ay kadalasang nakukuha sa pamamagitan ng zone melting o sa pamamaraang Czochralski.
GeO 2 + 4H 2 \u003d Ge + 2H 2 O
Ang semiconductor purity germanium na may impurity content na 10 -3 -10 -4% ay nakukuha sa pamamagitan ng zone melting, crystallization o thermolysis ng volatile GeH 4 monogermane:
GeH 4 \u003d Ge + 2H 2,
na nabuo sa panahon ng agnas ng mga compound ng mga aktibong metal na may Ge - germanides sa pamamagitan ng mga acid:
Mg 2 Ge + 4HCl \u003d GeH 4 - + 2MgCl 2
Ang Germanium ay nangyayari bilang isang admixture sa polymetallic, nickel, at tungsten ores, pati na rin sa silicates. Bilang isang resulta ng kumplikado at matagal na operasyon para sa pagpapayaman ng mineral at konsentrasyon nito, ang germanium ay nakahiwalay sa anyo ng GeO 2 oxide, na nabawasan ng hydrogen sa 600 ° C sa isang simpleng sangkap:
GeO 2 + 2H 2 \u003d Ge + 2H 2 O.
Ang paglilinis at paglaki ng germanium single crystals ay isinasagawa sa pamamagitan ng zone melting.
Ang purong germanium dioxide ay nakuha sa unang pagkakataon sa USSR noong unang bahagi ng 1941. Ito ay ginamit upang gumawa ng germanium glass na may napakataas na refractive index ng liwanag. Ang pananaliksik sa elemento Blg. 32 at mga pamamaraan para sa posibleng produksyon nito ay nagpatuloy pagkatapos ng digmaan, noong 1947. Ngayon ang germanium ay naging interesado noon sa mga siyentipikong Sobyet bilang isang semiconductor.
Mga katangiang pisikal AlemanyaSa hitsura, ang germanium ay madaling malito sa silikon.
Ang Germanium ay nag-crystallize sa isang diamante-type na cubic na istraktura, unit cell parameter a = 5.6575Å.
Ang elementong ito ay hindi kasing lakas ng titanium o tungsten. Ang density ng solid Germanium ay 5.327 g/cm 3 (25°C); likido 5.557 (1000°C); t pl 937.5°C; bp mga 2700°C; thermal conductivity coefficient ~60 W/(m K), o 0.14 cal/(cm sec deg) sa 25°C.
Ang Germanium ay halos kasing malutong ng salamin at maaaring kumilos nang naaayon. Kahit na sa ordinaryong temperatura, ngunit sa itaas 550 ° C, ito ay pumapayag sa plastic deformation. Hardness Germany sa isang mineralogical scale 6-6,5; koepisyent ng compressibility (sa hanay ng presyon 0-120 Gn/m 2, o 0-12000 kgf/mm 2) 1.4 10 -7 m 2 /mn (1.4 10 -6 cm 2 /kgf); pag-igting sa ibabaw 0.6 N/m (600 dynes/cm). Ang Germanium ay isang tipikal na semiconductor na may band gap na 1.104 10 -19 J o 0.69 eV (25°C); electrical resistivity mataas na kadalisayan Germany 0.60 ohm-m (60 ohm-cm) sa 25°C; ang mobility ng mga electron ay 3900 at ang mobility ng mga butas ay 1900 cm 2 /v sec (25 ° C) (na may impurity content na mas mababa sa 10 -8%).
Lahat ng "hindi pangkaraniwang" pagbabago ng crystalline germanium ay higit na mataas sa Ge-I at electrical conductivity. Ang pagbanggit sa partikular na ari-arian na ito ay hindi sinasadya: ang halaga ng electrical conductivity (o reciprocal value - resistivity) para sa isang elemento ng semiconductor ay lalong mahalaga.
Mga katangian ng kemikal AlemanyaSa mga kemikal na compound, ang germanium ay karaniwang nagpapakita ng mga valence na 4 o 2. Ang mga compound na may valence na 4 ay mas matatag. Sa ilalim ng normal na mga kondisyon, ito ay lumalaban sa hangin at tubig, alkalis at acids, natutunaw sa aqua regia at sa isang alkaline na solusyon ng hydrogen peroxide. Ginagamit ang mga haluang metal ng Germanium at baso batay sa germanium dioxide.
Sa mga kemikal na compound, ang germanium ay karaniwang nagpapakita ng mga valence ng 2 at 4, na may mga compound ng 4-valent germanium na mas matatag. Sa temperatura ng silid, ang germanium ay lumalaban sa hangin, tubig, alkali solution, at dilute na hydrochloric at sulfuric acid, ngunit madaling natutunaw sa aqua regia at sa alkaline na solusyon ng hydrogen peroxide. Ang nitric acid ay dahan-dahang nag-oxidize. Kapag pinainit sa hangin sa 500-700°C, ang germanium ay na-oxidize sa GeO at GeO 2 oxides. Germany oxide (IV) - puting pulbos na may t pl 1116°C; solubility sa tubig 4.3 g/l (20°C). Ayon sa mga kemikal na katangian nito, ito ay amphoteric, natutunaw sa alkalis at may kahirapan sa mga mineral na acid. Ito ay nakuha sa pamamagitan ng calcining ng hydrated precipitate (GeO 3 nH 2 O) na inilabas sa panahon ng hydrolysis ng GeCl 4 tetrachloride. Ang pagsasanib ng GeO 2 sa iba pang mga oxide ay maaaring makuha ng mga derivatives ng germanic acid - metal germanates (Li 2 GeO 3 , Na 2 GeO 3 at iba pa) - mga solido na may mataas na mga punto ng pagkatunaw.
Kapag ang germanium ay tumutugon sa mga halogens, ang kaukulang tetrahalide ay nabuo. Ang reaksyon ay nagpapatuloy nang pinakamadaling sa fluorine at chlorine (nasa temperatura ng silid), pagkatapos ay sa bromine (mahinang pag-init) at yodo (sa 700-800 ° C sa pagkakaroon ng CO). Ang isa sa pinakamahalagang compound ng Germany GeCl 4 tetrachloride ay isang walang kulay na likido; t pl -49.5°C; bp 83.1°C; density 1.84 g/cm 3 (20°C). Ang tubig ay malakas na nag-hydrolyze sa paglabas ng isang precipitate ng hydrated oxide (IV). Ito ay nakuha sa pamamagitan ng chlorination ng metal na Alemanya o sa pamamagitan ng pakikipag-ugnayan ng GeO 2 na may puro HCl. Kilala rin ang Germany dihalides ng pangkalahatang formula na GeX 2 , GeCl monochloride, Ge 2 Cl 6 hexachlorodigermane, at Germany oxychlorides (halimbawa, CeOCl 2).
Masiglang tumutugon ang sulfur sa Germany sa 900-1000°C upang bumuo ng GeS 2 disulfide, isang puting solid, mp 825°C. Inilalarawan din ang GeS monosulfide at mga katulad na compound ng Germany na may selenium at tellurium, na mga semiconductor. Ang hydrogen ay bahagyang tumutugon sa germanium sa 1000-1100°C upang bumuo ng germine (GeH) X, isang hindi matatag at madaling pabagu-bagong tambalan. Sa pamamagitan ng pagtugon sa germanides na may dilute hydrochloric acid, ang germanohydrogens ng seryeng Ge n H 2n+2 hanggang Ge 9 H 20 ay maaaring makuha. Ang komposisyon ng germylene na GeH 2 ay kilala rin. Ang Germanium ay hindi direktang tumutugon sa nitrogen, gayunpaman, mayroong Ge 3 N 4 nitride, na nakukuha sa pamamagitan ng pagkilos ng ammonia sa Germanium sa 700-800°C. Ang Germanium ay hindi nakikipag-ugnayan sa carbon. Ang Germanium ay bumubuo ng mga compound na may maraming mga metal - germanides.
Maraming mga kumplikadong compound ng germany ang kilala, na nagiging lalong mahalaga kapwa sa analytical chemistry ng germanium at sa mga proseso ng paghahanda nito. Ang Germanium ay bumubuo ng mga kumplikadong compound na may mga organikong molekulang naglalaman ng hydroxyl (mga polyhydric alcohol, polybasic acid, at iba pa). Heteropolyacids Germany ay nakuha. Pati na rin para sa iba pang mga elemento ng pangkat IV, ang Alemanya ay nailalarawan sa pamamagitan ng pagbuo ng mga organometallic compound, isang halimbawa nito ay tetraethylgermane (C 2 H 5) 4 Ge 3.
Mga compound ng divalent germanium.Germanium(II) hydride GeH 2 . Puting hindi matatag na pulbos (sa hangin o sa oxygen ay nabubulok ito sa isang pagsabog). Tumutugon sa alkalis at bromine.
Germanium (II) monohydride polymer (polygermine) (GeH 2) n . kayumangging itim na pulbos. Hindi gaanong natutunaw sa tubig, agad na nabubulok sa hangin at sumasabog kapag pinainit hanggang 160 ° C sa isang vacuum o sa isang hindi gumagalaw na kapaligiran ng gas. Nabuo sa panahon ng electrolysis ng sodium germanide NaGe.
Germanium(II) oxide GeO. Mga itim na kristal na may mga pangunahing katangian. Nabubulok sa 500°C sa GeO 2 at Ge. Dahan-dahang nag-oxidize sa tubig. Bahagyang natutunaw sa hydrochloric acid. Nagpapakita ng mga katangian ng pagpapanumbalik. Nakuha sa pamamagitan ng pagkilos ng CO 2 sa metallic germanium, pinainit hanggang 700-900 ° C, alkalis - sa germanium (II) chloride, sa pamamagitan ng calcining Ge (OH) 2 o sa pamamagitan ng pagbabawas ng GeO 2.
Germanium hydroxide (II) Ge (OH) 2. Mga kristal na pula-kahel. Kapag pinainit, ito ay nagiging GeO. Nagpapakita ng amphoteric character. Nakuha sa pamamagitan ng paggamot ng germanium (II) salts na may alkalis at hydrolysis ng germanium (II) salts.
Germanium(II) fluoride GeF 2 . Mga walang kulay na hygroscopic na kristal, t pl =111°C. Nakuha sa pamamagitan ng pagkilos ng GeF 4 vapors sa germanium metal kapag pinainit.
Germanium (II) chloride GeCl 2 . Mga kristal na walang kulay. t pl \u003d 76.4 ° C, t bp \u003d 450 ° C. Sa 460°C, nabubulok ito sa GeCl 4 at metalikong germanium. Hydrolyzed sa pamamagitan ng tubig, bahagyang natutunaw sa alkohol. Nakuha sa pamamagitan ng pagkilos ng GeCl 4 vapors sa germanium metal kapag pinainit.
Germanium (II) bromide GeBr 2. Mga transparent na kristal ng karayom. t pl \u003d 122 ° C. Hydrolyzes sa tubig. Bahagyang natutunaw sa benzene. Natutunaw sa alkohol, acetone. Nakuha sa pamamagitan ng pakikipag-ugnayan ng germanium (II) hydroxide na may hydrobromic acid. Kapag pinainit, ito ay hindi katimbang sa metal na germanium at germanium (IV) bromide.
Germanium (II) iodide GeI 2 . Yellow hexagonal plates, diamagnetic. t pl =460 tungkol sa C. Bahagyang natutunaw sa chloroform at carbon tetrachloride. Kapag pinainit sa itaas ng 210°C, nabubulok ito sa metal na germanium at germanium tetraiodide. Nakuha sa pamamagitan ng pagbabawas ng germanium (II) iodide na may hypophosphoric acid o sa pamamagitan ng thermal decomposition ng germanium tetraiodide.
Germanium(II) sulfide GeS. Natanggap sa pamamagitan ng tuyo na paraan - greyish-black brilliant rhombic opaque crystals. t pl \u003d 615 ° C, ang density ay 4.01 g / cm 3. Bahagyang natutunaw sa tubig at ammonia. Natutunaw sa potassium hydroxide. Nakatanggap ng wet - red-brown amorphous precipitate, ang density ay 3.31 g/cm 3 . Natutunaw sa mga mineral acid at ammonium polysulfide. Nakukuha sa pamamagitan ng pagpainit ng germanium na may sulfur o pagpasa ng hydrogen sulfide sa pamamagitan ng germanium (II) salt solution.
Mga compound ng tetravalent germanium.Germanium(IV) hydride GeH 4 . Walang kulay na gas (ang density ay 3.43 g/cm 3 ). Ito ay lason, hindi kanais-nais ang amoy, kumukulo sa -88 o C, natutunaw sa humigit-kumulang -166 o C, thermally dissociates sa itaas 280 o C. Ang pagpasa sa GeH 4 sa isang heated tube, isang makintab na salamin ng metal na germanium ay nakuha sa mga dingding nito. Nakuha sa pamamagitan ng pagkilos ng LiAlH 4 sa germanium (IV) chloride sa eter o sa pamamagitan ng paggamot sa solusyon ng germanium (IV) chloride na may zinc at sulfuric acid.
Germanium oxide (IV) GeO 2. Ito ay umiiral sa anyo ng dalawang mala-kristal na pagbabago (hexagonal na may density na 4.703 g / cm 3 at tetrahedral na may density na 6.24 g / cm 3). Parehong lumalaban sa hangin. Bahagyang natutunaw sa tubig. t pl \u003d 1116 ° C, t kip \u003d 1200 ° C. Nagpapakita ng amphoteric character. Ito ay nababawasan ng aluminyo, magnesiyo, carbon sa metal na germanium kapag pinainit. Nakuha sa pamamagitan ng synthesis mula sa mga elemento, calcination ng germanium salts na may volatile acids, oxidation of sulfides, hydrolysis ng germanium tetrahalides, paggamot ng alkali metal germanites na may acids, metallic germanium na may concentrated sulfuric o nitric acids.
Germanium (IV) fluoride GeF 4 . Isang walang kulay na gas na umuusok sa hangin. t pl \u003d -15 tungkol sa C, t kip \u003d -37 ° C. Hydrolyzes sa tubig. Nakuha sa pamamagitan ng agnas ng barium tetrafluorogermanate.
Germanium (IV) chloride GeCl 4 . Walang kulay na likido. t pl \u003d -50 o C, t kip \u003d 86 o C, ang density ay 1.874 g / cm 3. Hydrolyzed sa pamamagitan ng tubig, natutunaw sa alkohol, eter, carbon disulfide, carbon tetrachloride. Nakuha sa pamamagitan ng pag-init ng germanium na may chlorine at pagpasa ng hydrogen chloride sa pamamagitan ng suspensyon ng germanium oxide (IV).
Germanium (IV) bromide GeBr 4 . Octahedral na walang kulay na kristal. t pl \u003d 26 o C, t kip \u003d 187 o C, ang density ay 3.13 g / cm 3. Hydrolyzes sa tubig. Natutunaw sa benzene, carbon disulfide. Nakukuha sa pamamagitan ng pagpasa ng bromine vapor sa pinainit na metal na germanium o sa pagkilos ng hydrobromic acid sa germanium (IV) oxide.
Germanium (IV) iodide GeI 4 . Dilaw-orange na octahedral na kristal, t pl \u003d 146 ° C, t kip \u003d 377 ° C, ang density ay 4.32 g / cm 3. Sa 445 ° C, ito ay nabubulok. Natutunaw sa benzene, carbon disulfide, at na-hydrolyzed ng tubig. Sa hangin, unti-unti itong nabubulok sa germanium (II) iodide at iodine. Nakakabit ng ammonia. Nakukuha sa pamamagitan ng pagpasa ng singaw ng iodine sa pinainit na germanium o sa pagkilos ng hydroiodic acid sa germanium (IV) oxide.
Germanium (IV) sulfide GeS 2. Puting mala-kristal na pulbos, t pl \u003d 800 ° C, ang density ay 3.03 g / cm 3. Bahagyang natutunaw sa tubig at dahan-dahang nag-hydrolyze dito. Natutunaw sa ammonia, ammonium sulfide at alkali metal sulfide. Nakukuha ito sa pamamagitan ng pag-init ng germanium (IV) oxide sa isang stream ng sulfur dioxide na may sulfur o sa pamamagitan ng pagpasa ng hydrogen sulfide sa pamamagitan ng solusyon ng germanium (IV) salt.
Germanium sulfate (IV) Ge (SO 4) 2. Mga walang kulay na kristal, ang density ay 3.92 g/cm 3 . Ito ay nabubulok sa 200 o C. Ito ay nababawasan ng karbon o asupre upang maging sulfide. Tumutugon sa mga solusyon sa tubig at alkali. Nakuha sa pamamagitan ng pagpainit ng germanium (IV) chloride na may sulfur oxide (VI).
Isotopes ng germaniumMayroong limang isotopes na matatagpuan sa kalikasan: 70 Ge (20.55% wt.), 72 Ge (27.37%), 73 Ge (7.67), 74 Ge (36.74%), 76 Ge (7.67%). Ang unang apat ay stable, ang panglima (76 Ge) ay sumasailalim sa double beta decay na may kalahating buhay na 1.58×10 21 taon. Bilang karagdagan, mayroong dalawang "mahabang buhay" na artipisyal: 68 Ge (kalahating buhay 270.8 araw) at 71 Ge (kalahating buhay 11.26 araw).
Paglalapat ng germanium
Ginagamit ang Germanium sa paggawa ng mga optika. Dahil sa transparency nito sa infrared na rehiyon ng spectrum, ang metallic ultra-high purity germanium ay may estratehikong kahalagahan sa paggawa ng mga optical elements para sa infrared optics. Sa radio engineering, ang germanium transistors at detector diodes ay may mga katangian na naiiba sa mga silicon, dahil sa mas mababang pn-junction trigger voltage sa germanium - 0.4V kumpara sa 0.6V para sa mga aparatong silicon.
Para sa higit pang mga detalye, tingnan ang artikulong aplikasyon ng germanium.
Ang biological na papel ng germaniumAng Germanium ay matatagpuan sa mga hayop at halaman. Ang maliit na halaga ng germanium ay walang pisyolohikal na epekto sa mga halaman, ngunit nakakalason sa malalaking halaga. Ang Germanium ay hindi nakakalason sa mga amag.
Para sa mga hayop, ang germanium ay may mababang toxicity. Ang mga compound ng Germanium ay hindi natagpuang may epekto sa parmasyutiko. Ang pinahihintulutang konsentrasyon ng germanium at ang oxide nito sa hangin ay 2 mg / m³, iyon ay, kapareho ng para sa asbestos dust.
Ang mga divalent germanium compound ay mas nakakalason.
Sa mga eksperimento na tinutukoy ang pamamahagi ng organic germanium sa katawan 1.5 oras pagkatapos ng oral administration nito, ang mga sumusunod na resulta ay nakuha: isang malaking halaga ng organic germanium ay matatagpuan sa tiyan, maliit na bituka, bone marrow, spleen, at dugo. Bukod dito, ang mataas na nilalaman nito sa tiyan at bituka ay nagpapakita na ang proseso ng pagsipsip nito sa dugo ay may matagal na epekto.
Ang mataas na nilalaman ng organic germanium sa dugo ay nagpapahintulot kay Dr. Asai na isulong ang sumusunod na teorya ng mekanismo ng pagkilos nito sa katawan ng tao. Ipinapalagay na ang organikong germanium sa dugo ay kumikilos katulad ng hemoglobin, na nagdadala din ng negatibong singil at, tulad ng hemoglobin, nakikilahok sa proseso ng paglipat ng oxygen sa mga tisyu ng katawan. Pinipigilan nito ang pagbuo ng kakulangan sa oxygen (hypoxia) sa antas ng tissue. Pinipigilan ng organikong germanium ang pag-unlad ng tinatawag na hypoxia ng dugo, na nangyayari kapag ang dami ng hemoglobin na maaaring mag-attach ng oxygen ay bumababa (isang pagbaba sa kapasidad ng oxygen ng dugo), at nabubuo sa pagkawala ng dugo, pagkalason sa carbon monoxide, at pagkakalantad sa radiation . Ang pinaka-sensitibo sa kakulangan ng oxygen ay ang central nervous system, ang kalamnan ng puso, ang mga tisyu ng mga bato, at ang atay.
Bilang resulta ng mga eksperimento, natagpuan din na ang organikong germanium ay nagtataguyod ng induction ng gamma interferon, na pinipigilan ang pagpaparami ng mabilis na paghahati ng mga selula at i-activate ang mga partikular na selula (T-killers). Ang mga pangunahing lugar ng pagkilos ng mga interferon sa antas ng organismo ay ang proteksyon ng antiviral at antitumor, immunomodulatory at radioprotective function ng lymphatic system.
Sa proseso ng pag-aaral ng mga pathological na tisyu at mga tisyu na may pangunahing mga palatandaan ng sakit, natagpuan na sila ay palaging nailalarawan sa pamamagitan ng kakulangan ng oxygen at ang pagkakaroon ng mga positibong sisingilin na hydrogen radicals H + . Ang mga H + ions ay may lubhang negatibong epekto sa mga selula ng katawan ng tao, hanggang sa kanilang kamatayan. Ang mga oxygen ions, na may kakayahang pagsamahin sa mga hydrogen ions, ay ginagawang posible na pili at lokal na magbayad para sa pinsala sa mga cell at tissue na dulot ng mga hydrogen ions. Ang pagkilos ng germanium sa mga hydrogen ions ay dahil sa organikong anyo nito - ang anyo ng sesquioxide. Sa paghahanda ng artikulo, ginamit ang mga materyales ng Suponenko A.N.
Germanium |32 | Ge| — Presyo
Germanium (Ge) - bakas ang bihirang metal, atomic number - 32, atomic mass-72.6, density:
solid sa 25°C - 5.323 g/cm3;
likido sa 100°C - 5.557g/cm3;
Punto ng pagkatunaw - 958.5 ° C, koepisyent ng linear expansion α.106, sa temperatura, KO:
273-573— 6.1
573-923— 6.6
Katigasan sa isang mineralogical scale-6-6.5.
Electrical resistivity ng single-crystal high-purity germanium (sa 298 OK), Ohm.m-0.55-0.6 ..
Ang Germanium ay natuklasan noong 1885 at unang nakuha bilang isang sulfide. Ang metal na ito ay hinulaang ni D.I. Mendeleev noong 1871, na may eksaktong indikasyon ng mga katangian nito, at tinawag niya itong ecosilicium. Ang Germanium ay pinangalanan ng mga siyentipikong mananaliksik sa bansa kung saan ito natuklasan.
Ang Germanium ay isang kulay-pilak na puting metal, katulad ng anyo sa lata, malutong sa ilalim ng normal na mga kondisyon. Amenable sa plastic deformation sa temperaturang higit sa 550°C. Ang Germanium ay may mga katangian ng semiconductor. Ang de-koryenteng resistivity ng germanium ay nakasalalay sa kadalisayan - ang mga impurities ay makabuluhang binabawasan ito. Ang Germanium ay optically transparent sa infrared na rehiyon ng spectrum, ay may mataas na refractive index, na nagpapahintulot na magamit ito para sa paggawa ng iba't ibang optical system.
Ang Germanium ay matatag sa hangin sa temperaturang hanggang 700°C, sa mas mataas na temperatura ay nag-o-oxidize ito, at sa ibabaw ng natutunaw na punto ay nasusunog ito upang bumuo ng germanium dioxide. Ang hydrogen ay hindi nakikipag-ugnayan sa germanium, at sa natutunaw na punto, ang germanium melt ay sumisipsip ng oxygen. Ang Germanium ay hindi tumutugon sa nitrogen. Sa chlorine, bumubuo sa temperatura ng silid, germanium chloride.
Ang Germanium ay hindi nakikipag-ugnayan sa carbon, matatag sa tubig, dahan-dahang nakikipag-ugnayan sa mga acid, at madaling natutunaw sa aqua regia. Ang mga solusyon sa alkali ay may kaunting epekto sa germanium. Germanium alloys na may lahat ng metal.
Sa kabila ng katotohanan na ang germanium sa kalikasan ay mas malaki kaysa sa tingga, ang produksyon nito ay limitado dahil sa malakas na dispersal nito sa crust ng lupa, at ang halaga ng germanium ay medyo mataas. Binubuo ng Germanium ang mga mineral na argyrodite at germanite, ngunit hindi sila gaanong ginagamit upang makuha ito. Ang Germanium ay na-extract nang hindi sinasadya sa panahon ng pagproseso ng polymetallic sulfide ores, ilang iron ores, na naglalaman ng hanggang 0.001% germanium, mula sa tar water sa panahon ng coal coking.
Tumatanggap.
Ang pagkuha ng germanium mula sa iba't ibang hilaw na materyales ay isinasagawa sa pamamagitan ng mga kumplikadong pamamaraan, kung saan ang huling produkto ay germanium tetrachloride o germanium dioxide, kung saan nakuha ang metallic germanium. Ito ay pinadalisay at, higit pa, ang germanium solong kristal na may nais na mga katangian ng electrophysical ay lumaki sa pamamagitan ng paraan ng pagtunaw ng zone. Sa industriya, ang single-crystal at polycrystalline germanium ay nakuha.
Ang mga semi-produktong nakuha sa pamamagitan ng pagproseso ng mga mineral ay naglalaman ng isang maliit na halaga ng germanium at iba't ibang mga pamamaraan ng pyro- at hydrometallurgical processing ay ginagamit para sa kanilang pagpapayaman. Pyrometallurgical pamamaraan ay batay sa pangingimbabaw ng pabagu-bago ng isip compounds na naglalaman ng germanium, hydrometallurgical pamamaraan ay batay sa pumipili dissolution ng germanium compounds.
Upang makakuha ng germanium concentrates, ang mga produkto ng pyrometallurgical enrichment (sublimes, cinders) ay ginagamot ng mga acid at ang germanium ay inilipat sa isang solusyon, kung saan ang isang concentrate ay nakuha sa pamamagitan ng iba't ibang mga pamamaraan (precipitation, co-precipitation at sorption, electrochemical method). Ang concentrate ay naglalaman ng mula 2 hanggang 20% germanium, kung saan ang purong germanium dioxide ay nakahiwalay. Ang Germanium dioxide ay nababawasan ng hydrogen, gayunpaman, ang resultang metal ay hindi sapat na dalisay para sa mga aparatong semiconductor at samakatuwid ito ay dinadalisay ng mga pamamaraang crystallographic (nakadirekta sa crystallization-zone purification-pagkuha ng isang kristal). Ang pagkikristal ng direksyon ay pinagsama sa pagbawas ng germanium dioxide na may hydrogen. Ang tinunaw na metal ay unti-unting itinutulak palabas ng mainit na lugar papunta sa refrigerator. Ang metal ay unti-unting nag-kristal sa kahabaan ng ingot. Ang mga dumi ay kinokolekta sa huling bahagi ng ingot at inalis. Ang natitirang ingot ay pinutol sa mga piraso, na na-load sa paglilinis ng zone.
Bilang resulta ng paglilinis ng zone, ang isang ingot ay nakuha, kung saan ang kadalisayan ng metal ay naiiba sa haba nito. Ang ingot ay pinutol din at ang mga indibidwal na bahagi nito ay tinanggal mula sa proseso. Kaya, kapag nakakuha ng single-crystal germanium mula sa zone-cleaned, ang direktang ani ay hindi hihigit sa 25%.
Upang makakuha ng mga aparatong semiconductor, ang isang solong kristal ng germanium ay pinutol sa mga plato, kung saan ang mga maliliit na bahagi ay pinutol, na pagkatapos ay giniling at pinakintab. Ang mga bahaging ito ay ang huling produkto para sa paglikha ng mga aparatong semiconductor.
APLIKASYON.
Dahil sa mga katangian ng semiconductor, ang germanium ay malawakang ginagamit sa radio electronics para sa paggawa ng mga crystalline rectifier (diodes) at crystalline amplifier (triodes), para sa teknolohiya ng computer, remote control, radar, atbp.
Ang Germanium triodes ay ginagamit upang palakasin, bumuo at mag-convert ng mga electrical oscillations.
Sa engineering ng radyo, ginagamit ang mga resistensya ng germanium film.
Ginagamit ang Germanium sa mga photodiode at photoresistor, para sa paggawa ng mga thermistor.
Sa teknolohiyang nuklear, ginagamit ang mga detektor ng germanium gamma-ray, at sa mga kagamitang teknolohiyang infrared, ginagamit ang mga lente ng germanium na may ginto.
Ang Germanium ay idinagdag sa mga haluang metal para sa mga sobrang sensitibong thermocouple.
Ginagamit ang Germanium bilang isang katalista sa paggawa ng mga artipisyal na hibla.
Sa medisina, ang ilang germanium organic compound ay pinag-aaralan, na nagmumungkahi na maaari silang maging biologically active at makatulong na maantala ang pag-unlad ng malignant na mga tumor, pagpapababa ng presyon ng dugo, at pagpapagaan ng sakit.
Germanium(lat. germanium), ge, isang kemikal na elemento ng pangkat iv ng periodic system ni Mendeleev; serial number 32, atomic mass 72.59; gray-white solid na may metal na kinang. Ang natural na hydrogen ay pinaghalong limang stable isotopes na may mass number na 70, 72, 73, 74, at 76. Ang pag-iral at mga katangian ng hydrogen ay hinulaan noong 1871 ng D.I. na may silikon. Noong 1886, natuklasan ng German chemist na si C. Winkler ang isang bagong elemento sa mineral argyrodite, na pinangalanan niyang G. bilang parangal sa kanyang bansa; G. naging medyo kapareho ng "ecasilience". Hanggang sa ika-2 kalahati ng ika-20 siglo. Ang praktikal na aplikasyon ni G. ay nanatiling limitado. Ang industriyal na produksyon ng G. ay bumangon kaugnay ng pag-unlad ng semiconductor electronics.
Ang kabuuang nilalaman ng G. sa crust ng lupa 7 . 10 -4% ayon sa timbang, ibig sabihin, higit sa, halimbawa, antimony, pilak, bismuth. Gayunpaman, ang sariling mga mineral ni G. ay napakabihirang. Halos lahat ng mga ito ay sulfosalts: germanite cu 2 (cu, fe, ge, zn) 2 (s, as) 4, argyrodite ag 8 ges 6, confieldite ag 8 (sn, ce) s 6, atbp. Ang bulk ng G nakakalat sa crust ng lupa sa isang malaking bilang ng mga bato at mineral: sa sulfide ores ng mga non-ferrous na metal, sa iron ores, sa ilang mga mineral na oxide (chromite, magnetite, rutile, atbp.), sa granite, diabases at basalts. Bilang karagdagan, ang hydrogen ay naroroon sa halos lahat ng silicates, sa ilang mga deposito ng karbon at langis.
Mga katangiang pisikal at kemikal. G. crystallizes sa isang kubiko istraktura tulad ng brilyante, unit cell parameter a = 5, 6575 å. Densidad ng solid G. 5.327 g/cm 3(25°C); likido 5.557 (1000°C); t pl 937.5°C; t kip mga 2700°C; koepisyent ng thermal conductivity ~60 Martes/(m(SA), o 0.14 cal/(cm(sec(granizo) sa 25°C. Kahit na ang napakadalisay na hydrogel ay malutong sa ordinaryong temperatura, ngunit sa itaas ng 550°C ito ay pumapayag sa plastic deformation. Ang katigasan ni G. sa isang mineralogical scale ay 6-6.5; compressibility coefficient (sa hanay ng presyon 0-120 Gn/m 2 o 0-12000 kgf/mm 2) 1.4 10 -7 m 2 / mn(1.4 10 -6 cm 2 / kgf); pag-igting sa ibabaw 0.6 n/m (600 dynes/cm). G. - isang tipikal na semiconductor na may band gap na 1.104 10 -19, o 0.69 ev(25°C); electrical resistivity G. mataas na kadalisayan 0.60 ohm(m(60 ohm(cm) sa 25°C; electron mobility 3900 at hole mobility 1900 cm 2 /in. sec(25°C) (kapag ang nilalaman ng mga impurities ay mas mababa sa 10 -8%). Transparent sa infrared ray na may wavelength na higit sa 2 micron.
Sa mga kemikal na compound, ang hydrochloric acid ay karaniwang nagpapakita ng mga valence ng 2 at 4, na may mga compound ng 4-valent hydrochloric acid na mas matatag. alkaline hydrogen peroxide solution. Ang nitric acid ay dahan-dahang nag-oxidize. Kapag pinainit sa hangin sa 500–700°C, ang hydroxide ay na-oxidized sa geo oxide at geo 2 dioxide. Dioxide G. - puting pulbos na may t pl 1116°C; solubility sa tubig 4.3 g/l(20°C). Ayon sa mga kemikal na katangian ng amphoteric, natutunaw ito sa alkalis at nahihirapan sa mga mineral na acid. Nakuha sa pamamagitan ng calcination ng hydrated precipitate (geo 2 . n h 2 o) na inilabas sa panahon ng hydrolysis ng gecl 4 tetrachloride. Sa pamamagitan ng pagsasanib ng geo 2 sa iba pang mga oxide, maaaring makuha ang mga derivatives ng germanic acid - metal germanates (sa 2 ceo 3, na 2 ge O 3, atbp.) - mga solidong may mataas na melting point.
Ang mga hydrocarbon ay nakikipag-ugnayan sa mga halogens upang mabuo ang kaukulang tetrahalide. Ang reaksyon ay nagpapatuloy nang pinakamadaling sa fluorine at chlorine (nasa temperatura ng silid), pagkatapos ay sa bromine (mahinang pag-init) at yodo (sa 700-800°C sa pagkakaroon ng co). Ang isa sa pinakamahalagang compound ng G. gecl 4 tetrachloride ay isang walang kulay na likido; t pl-49.5°C; t kip 83.1°C; density 1.84 g/cm 3(20°C). Ang tubig ay malakas na nag-hydrolyze sa paglabas ng isang precipitate ng hydrated dioxide. Ito ay nakuha sa pamamagitan ng chlorination ng metal hydroxide o sa pamamagitan ng pakikipag-ugnayan ng geo 2 na may puro HC1. Ang mga dihalides ni G. ng pangkalahatang formula na gex 2 , gecl monochloride, hexachlorodigermane ge 2 cl 6 at mga oxychlorides ng G. (halimbawa, geocl 2) ay kilala rin.
Ang sulfur ay malakas na tumutugon sa hydrogen sa 900–1000°C upang bumuo ng ges 2 disulfide, isang puting solid t pl 825°С. Ang mga monosulfide ges at mga analogous compound ng hydrogen na may selenium at tellurium, na mga semiconductors, ay inilarawan din. Ang hydrogen ay bahagyang tumutugon sa hydrogen sa 1000–1100°C upang bumuo ng germine (geh) x, isang hindi matatag at madaling pabagu-bago ng isip na tambalan. Sa pamamagitan ng pagtugon sa germanides na may dilute na hydrochloric acid, ang mga germanic hydrogen ng seryeng ge n h 2n+2 hanggang ge 9 h 20 ay maaaring makuha. Ang Germylene ng komposisyon geh 2 ay kilala rin. Ang G. ay hindi direktang tumutugon sa nitrogen, gayunpaman, mayroong ge 3 n 4 nitride, na nakuha sa pamamagitan ng pagkilos ng ammonia sa G. sa 700-800 ° C. G. hindi nakikipag-ugnayan sa carbon. G. bumubuo ng mga compound na may maraming metal - germanides.
Maraming mga kumplikadong compound ng hydrogen ang kilala, na nagiging lalong mahalaga kapwa sa analytical chemistry ng hydrogen at sa mga proseso ng paghahanda nito. Ang G. ay bumubuo ng mga kumplikadong compound na may mga organikong molekulang naglalaman ng hydroxyl (polyhydric alcohol, polybasic acid, atbp.). Nakuha ang mga heteropolyacid ng hydrogen. Tulad ng iba pang elemento ng pangkat IV, ang pagbuo ng mga organometallic compound ay katangian ng hydrogen, isang halimbawa nito ay tetraethylgermane (c 2 h 5) 4 ge 3 .
Pagkuha at paggamit . Sa pang-industriya na kasanayan, ang G. ay pangunahing nakuha mula sa mga by-product ng pagproseso ng non-ferrous metal ores (zinc blende, zinc-copper-lead polymetallic concentrates) na naglalaman ng 0.001-0.1% G. Ashes mula sa coal combustion, dust mula sa gas generators at waste ay ginagamit din bilang hilaw na materyales.mga halamang coke. Sa una, ang germanium concentrate (2-10% G.) ay nakuha mula sa mga nakalistang mapagkukunan sa iba't ibang paraan, depende sa komposisyon ng hilaw na materyal. Ang pagkuha ng hydrochloric acid mula sa isang concentrate ay kadalasang kinabibilangan ng mga sumusunod na yugto: 1) chlorination ng concentrate na may hydrochloric acid, ang paghahalo nito sa chlorine sa isang aqueous medium, o iba pang chlorinating agent upang makakuha ng teknikal na gecl 4 . Upang linisin ang gecl 4, ang pagwawasto at pagkuha ng mga impurities na may puro hcl ay ginagamit. 2) Hydrolysis ng gecl 4 at calcination ng hydrolysis products para makakuha ng geo 2 . 3) Pagbawi ng geo na may hydrogen o ammonia sa metal. Upang ihiwalay ang napakadalisay na hydrogen, na ginagamit sa mga aparatong semiconductor, pagkatunaw ng zone metal. Ang single-crystal hydrogenation, na kinakailangan para sa industriya ng semiconductor, ay kadalasang nakukuha sa pamamagitan ng zone melting o sa pamamaraang Czochralski.
G. - isa sa mga pinakamahalagang materyales sa modernong teknolohiya ng semiconductor. Ito ay ginagamit upang gumawa ng mga diode, triodes, crystal detector, at power rectifier. Ang single-crystal hydrochloride ay ginagamit din sa dosimetric na mga instrumento at mga instrumento na sumusukat sa intensity ng pare-pareho at alternating magnetic field. Ang isang mahalagang larangan ng aplikasyon para sa infrared na teknolohiya ay ang infrared na teknolohiya, lalo na ang paggawa ng mga infrared radiation detector na tumatakbo sa 8-14 mk. Nangangako para sa praktikal na paggamit ang maraming haluang metal na kinabibilangan ng galvanized glass, geo 2-based na baso, at iba pang galvanized compound.
Lit.: Tananaev I. V., Shpirt M. Ya., Germanium Chemistry, M., 1967; Ugay Ya. A., Introduction to the chemistry of semiconductors, M., 1965; Davydov V. I., Germany, M., 1964; Zelikman A. N., Kerin O. E., Samsonov G. V., Metalurhiya ng mga bihirang metal, 2nd ed., M., 1964; Samsonov G. V., Bondarev V. N., Germanides, M., 1968.
B. A. Popovkin.
i-download ang abstract
