Caractéristiques de l'élément chimique germanium. Vous savez comment Germanium faits intéressants chimie

Germanium (du latin Germanium), désigné par "Ge", un élément du IV-ème groupe du système périodique des éléments chimiques de Dmitry Ivanovich Mendeleev; le nombre ordinal de l'élément est 32, la masse atomique est 72,59. Le germanium est une substance solide avec un éclat métallique et une couleur gris-blanc. Bien que la couleur du germanium soit un concept assez relatif, tout dépend de la finition de surface du matériau. Parfois, il peut être gris comme l'acier, parfois argenté et parfois même noir. Extérieurement, le germanium est assez proche du silicium. Ces éléments sont non seulement similaires les uns aux autres, mais ont également en grande partie les mêmes propriétés semi-conductrices. Leur différence essentielle est le fait que le germanium est plus de deux fois plus lourd que le silicium.

Le germanium naturel est un mélange de cinq isotopes stables avec des nombres de masse 76, 74, 73, 32, 70. En 1871, un célèbre chimiste, le "père" du tableau périodique, Dmitry Ivanovich Mendeleev, a prédit les propriétés et l'existence de germanium. Il appela l'élément inconnu à l'époque "ecasilicon", car les propriétés de la nouvelle substance étaient à bien des égards similaires à celles du silicium. En 1886, après des recherches sur le minéral argirdite, le chimiste allemand de quarante-huit ans K. Winkler découvre un tout nouvel élément chimique entrant dans la composition d'un mélange naturel.

Au début, le chimiste voulait appeler l'élément neptunium, car la planète Neptune avait également été prédite beaucoup plus tôt qu'elle n'avait été découverte, mais il a ensuite découvert qu'un tel nom avait déjà été utilisé dans la fausse découverte de l'un des éléments, alors Winkler a décidé d'abandonner ce nom. Le scientifique a été invité à nommer l'élément angulaire, ce qui signifie "controversé, angulaire" en traduction, mais Winkler n'était pas d'accord avec ce nom, bien que l'élément numéro 32 ait vraiment suscité beaucoup de controverse. Le scientifique étant de nationalité allemande, il a finalement décidé de nommer l'élément germanium, en l'honneur de son pays d'origine, l'Allemagne.

Comme il s'est avéré plus tard, le germanium s'est avéré n'être rien de plus que le "ekasilicium" découvert précédemment. Jusqu'à la seconde moitié du XXe siècle, l'utilité pratique du germanium était plutôt étroite et limitée. La production industrielle de métal n'a commencé qu'à la suite du début de la production industrielle d'électronique à semi-conducteurs.

Le germanium est un matériau semi-conducteur largement utilisé en électronique et en ingénierie, ainsi que dans la fabrication de microcircuits et de transistors. Les installations radar utilisent des films minces de germanium qui sont appliqués sur le verre et utilisés comme résistances. Des alliages avec du germanium et des métaux sont utilisés dans les détecteurs et les capteurs.

L'élément n'a pas une résistance telle que le tungstène ou le titane, il ne sert pas de source d'énergie inépuisable comme le plutonium ou l'uranium, la conductivité électrique du matériau est également loin d'être la plus élevée et, dans la technologie industrielle, le métal principal est le fer. Malgré cela, le germanium est l'un des composants les plus importants du progrès technique de notre société, car c'était même avant que le silicium ne soit utilisé comme matériau semi-conducteur.

À cet égard, il conviendrait de se demander : Que sont les semi-conducteurs et les semi-conducteurs ? Même les experts ne peuvent pas répondre à cette question avec certitude, tk. on peut parler d'une propriété spécifique des semi-conducteurs à l'étude. Il y a aussi une définition exacte, mais uniquement du domaine du folklore : Semi-conducteur - un conducteur pour deux voitures.

Un lingot de germanium coûte presque autant qu'un lingot d'or. Le métal est très fragile, presque comme le verre. Par conséquent, après avoir laissé tomber un tel lingot, il y a une forte probabilité que le métal se brise tout simplement.

Germanium métal, propriétés

Propriétés biologiques

À des fins médicales, le germanium est le plus largement utilisé au Japon. Les résultats des tests de composés organo-germaniques sur des animaux et des humains ont montré qu'ils sont capables d'avoir un effet bénéfique sur le corps. En 1967, un médecin japonais K. Asai a découvert que le germanium organique a un large effet biologique.

Parmi toutes ses propriétés biologiques, il faut noter :

• - assurer le transfert d'oxygène vers les tissus de l'organisme ;
• - augmenter le statut immunitaire du corps;
• - manifestation d'une activité antitumorale.

Par la suite, des scientifiques japonais ont créé le premier produit médical au monde contenant du germanium - "Germanium - 132".

En Russie, le premier médicament national contenant du germanium organique n'est apparu qu'en 2000.

Les processus d'évolution biochimique de la surface de la croûte terrestre n'ont pas eu le meilleur effet sur la teneur en germanium de celle-ci. La majeure partie de l'élément a été transportée des terres vers les océans, de sorte que sa teneur dans le sol reste assez faible.

Parmi les plantes qui ont la capacité d'absorber le germanium du sol, le leader est le ginseng (germanium jusqu'à 0,2%). Le germanium se trouve également dans l'ail, le camphre et l'aloès, qui sont traditionnellement utilisés dans le traitement de diverses maladies humaines. Dans la végétation, le germanium se trouve sous forme d'hémioxyde de carboxyéthyle. Il est maintenant possible de synthétiser des sesquioxanes avec un fragment de pyrimidine - des composés organiques de germanium. Ce composé dans sa structure est proche du naturel, comme dans la racine de ginseng.

Le germanium peut être classé comme un oligo-élément rare. Il est présent dans un grand nombre d'aliments différents, mais à des doses infimes. L'apport quotidien de germanium organique est fixé à 8-10 mg. L'évaluation de 125 aliments a montré qu'environ 1,5 mg de germanium est ingéré quotidiennement avec de la nourriture. La teneur en oligo-éléments dans 1 g d'aliments crus est d'environ 0,1 à 1,0 g. Le germanium se trouve dans le lait, le jus de tomate, le saumon et les haricots. Mais pour satisfaire les besoins quotidiens de l'Allemagne, vous devez boire 10 litres de jus de tomate par jour ou manger environ 5 kilogrammes de saumon. Du point de vue du coût de ces produits, des propriétés physiologiques d'une personne, et du bon sens, l'utilisation d'une telle quantité de produits contenant du germanium n'est pas non plus possible. Sur le territoire de la Russie, environ 80 à 90% de la population souffre d'une pénurie de germanium, c'est pourquoi des préparations spéciales ont été développées.

Des études pratiques ont montré que dans le corps, le germanium se trouve surtout dans les intestins, l'estomac, la rate, la moelle osseuse et le sang. La teneur élevée en micro-élément dans les intestins et l'estomac indique une action prolongée du processus d'absorption du médicament dans le sang. On suppose que le germanium organique se comporte dans le sang à peu près de la même manière que l'hémoglobine, c'est-à-dire a une charge négative et est impliqué dans le transfert d'oxygène vers les tissus. Ainsi, il empêche le développement de l'hypoxie au niveau des tissus.

À la suite d'expériences répétées, il a été prouvé que la propriété du germanium active les cellules T tueuses et favorise l'induction d'interférons gamma, qui suppriment le processus de reproduction des cellules à division rapide. La principale direction d'action des interférons est la protection antitumorale et antivirale, les fonctions radioprotectrices et immunomodulatrices du système lymphatique.

Le germanium sous forme de sesquioxyde a la capacité d'agir sur les ions hydrogène H +, lissant leur effet destructeur sur les cellules du corps. La garantie de l'excellent travail de tous les systèmes du corps humain est un apport ininterrompu d'oxygène au sang et à tous les tissus. Le germanium organique fournit non seulement de l'oxygène à toutes les parties du corps, mais favorise également son interaction avec les ions hydrogène.

• - Le germanium est un métal, mais sa fragilité peut être comparée au verre.
• - Certains ouvrages de référence prétendent que le germanium a une couleur argentée. Mais cela ne peut pas être dit, car la couleur du germanium dépend directement de la méthode de traitement de la surface du métal. Parfois, il peut sembler presque noir, à d'autres moments, il est de couleur acier et parfois il peut être argenté.
• - Du germanium a été trouvé à la surface du soleil, ainsi que dans des météorites tombées de l'espace.
• - Pour la première fois, l'organo-élément composé germanium a été obtenu par le découvreur de l'élément, Clemens Winkler, à partir du tétrachlorure de germanium en 1887 ; il s'agissait du tétraéthyl germanium. De tous les composés organo-élémentaires du germanium obtenus à ce stade, aucun n'est toxique. Dans le même temps, la plupart des micro-éléments organostanniques et plomb, qui sont analogues au germanium dans leurs propriétés physiques, sont toxiques.
• - Dmitry Ivanovich Mendeleev a prédit trois éléments chimiques avant même leur découverte, dont le germanium, appelant l'élément ecasilicon en raison de sa similitude avec le silicium. La prédiction du célèbre scientifique russe était si précise qu'elle a tout simplement étonné les scientifiques, incl. et Winkler, qui a découvert le germanium. Le poids atomique selon Mendeleev était de 72, en réalité il était de 72,6 ; le poids spécifique selon Mendeleev était de 5,5 en réalité - 5,469 ; le volume atomique selon Mendeleev était de 13 en réalité - 13,57; l'oxyde le plus élevé selon Mendeleev EsO2, en réalité - GeO2, sa densité selon Mendeleev était de 4,7, en réalité - 4,703; composé chloré selon Mendeleev EsCl4 - liquide, point d'ébullition est d'environ 90 ° C, en réalité - composé chlorure GeCl4 - liquide, point d'ébullition 83 ° C, composé avec hydrogène selon Mendeleev EsH4 est gazeux, le composé avec hydrogène est en fait GeH4 gazeux ; composé organométallique selon Mendeleev Es (C2H5) 4, point d'ébullition 160°C, composé organométallique en réalité - Ge (C2H5) 4 point d'ébullition 163,5°C. Comme vous pouvez le voir à partir des informations discutées ci-dessus, la prédiction de Mendeleev était étonnamment précise.
• - Clemens Winkler le 26 février 1886 a commencé une lettre à Mendeleev avec les mots "Cher monsieur". Sous une forme plutôt polie, il a parlé au scientifique russe de la découverte d'un nouvel élément appelé germanium, qui dans ses propriétés n'était rien de plus que le « ecasilicon » précédemment prédit par Mendeleev. La réponse de Dmitry Ivanovich Mendeleev n'était pas moins polie. Le scientifique était d'accord avec la découverte de son collègue, appelant le germanium "la couronne de son système périodique", et Winkler le "père" de l'élément, digne de porter cette "couronne".
• - Le germanium en tant que semi-conducteur classique est devenu la clé pour résoudre le problème de la création de matériaux supraconducteurs qui fonctionnent à la température de l'hydrogène liquide, mais pas de l'hélium liquide. Comme vous le savez, l'hydrogène passe d'un état liquide à un état gazeux lorsque la température atteint –252,6°C, soit 20,5°K. Dans les années 1970, un film de germanium et de niobium a été développé, dont l'épaisseur n'était que de quelques milliers d'atomes. Ce film est capable de maintenir la supraconductivité même lorsque la température atteint 23,2 °K et moins.
• - Lors de la croissance d'un monocristal de germanium, un cristal de germanium est placé à la surface du germanium fondu - une "graine", qui est progressivement élevée à l'aide d'un appareil automatique, tandis que la température de fusion est légèrement supérieure à la température de fusion du germanium (soit 937 °C). La "graine" tourne de sorte que le monocristal, comme on dit, soit "envahi par la viande" de tous les côtés de manière uniforme. Il convient de noter que pendant une telle croissance, il se passe la même chose que dans le processus de fusion de zone, c'est-à-dire pratiquement seul le germanium passe dans la phase solide et toutes les impuretés restent dans la masse fondue.

Histoire

L'existence d'un élément tel que le germanium a été prédite en 1871 par Dmitry Ivanovich Mendeleev, en raison de ses similitudes avec le silicium, l'élément a été nommé ekasilicium. En 1886, un professeur de la Freiberg Mining Academy découvrit l'argyrodite, un nouveau minéral pour l'argent. Ensuite, ce minéral a été assez soigneusement étudié par le professeur de chimie technique, Clemens Winkler, effectuant une analyse complète du minéral. Winkler, 48 ans, était à juste titre considéré comme le meilleur analyste de la Freiberg Mining Academy, c'est pourquoi il a eu l'opportunité d'enquêter sur l'argyrodite.

En assez peu de temps, le professeur a pu fournir un rapport sur le pourcentage de divers éléments dans le minéral d'origine : l'argent dans sa composition était de 74,72 % ; soufre - 17,13%; oxyde de fer - 0,66%; mercure - 0,31%; oxyde de zinc - 0,22% Mais près de sept pour cent était la part d'un élément incompréhensible, qui, semble-t-il, n'avait pas encore été découvert à cette époque lointaine. Parallèlement à cela, Winkler a décidé d'isoler le composant non identifié de l'argyrodpt, d'étudier ses propriétés et, au cours du processus de recherche, s'est rendu compte qu'il avait en fait trouvé un élément complètement nouveau - c'était l'explication prédite par D.I. Mendeleïev.

Cependant, il serait faux de penser que le travail de Winkler s'est bien déroulé. Dmitry Ivanovich Mendeleev, en plus du huitième chapitre de son livre "Fundamentals of Chemistry", écrit: "Au début (février 1886) le manque de matière, ainsi que l'absence de spectre dans la flamme et la solubilité des composés du germanium sérieusement entravé les recherches de Winkler ..." Il convient de prêter attention aux mots "manque de spectre". Mais comment est-ce ? En 1886, une méthode d'analyse spectrale largement utilisée existait déjà. Des éléments tels que le thallium, le rubidium, l'indium, le césium sur Terre et l'hélium sur le Soleil ont été découverts grâce à cette méthode. Les scientifiques savaient déjà avec certitude que chaque élément chimique, sans exception, a un spectre individuel, et puis soudain, il n'y a plus de spectre !

Une explication de ce phénomène est apparue un peu plus tard. Le germanium a des raies spectrales caractéristiques. Leur longueur d'onde est de 2651,18 ; 3039.06 Ǻ et quelques autres. Cependant, ils se situent tous dans la partie ultraviolette invisible du spectre, on peut considérer qu'il est heureux que Winkler soit un adepte des méthodes d'analyse traditionnelles, car ce sont ces méthodes qui l'ont conduit au succès.

La méthode d'obtention du germanium à partir d'un minéral que Winkler a utilisée est assez proche de l'une des méthodes industrielles modernes pour l'extraction du 32e élément. Tout d'abord, le germanium contenu dans l'argardant a été transformé en dioxyde. Ensuite, la poudre blanche résultante a été chauffée à une température de 600-700°C dans une atmosphère d'hydrogène. Dans ce cas, la réaction s'est avérée évidente : GeO 2 + 2H 2 → Ge + 2H 2 O.

C'est par cette méthode que l'élément relativement pur n° 32, le germanium, a été obtenu pour la première fois. Au début, Winkler avait l'intention de nommer vanadium neptunium, en l'honneur de la planète du même nom, car Neptune, comme le germanium, a d'abord été prédit, puis trouvé seulement. Mais ensuite, il s'est avéré qu'un tel nom avait déjà été utilisé une fois, un élément chimique qui a été découvert à tort a été nommé neptunium. Winkler a choisi de ne pas compromettre son nom et sa découverte et a abandonné le neptunium. Un scientifique français Rayon a proposé, cependant, puis il a reconnu sa proposition comme une blague, a suggéré d'appeler l'élément angulaire, c'est-à-dire "Controversé, anguleux", mais ce nom n'aimait pas Winkler. En conséquence, le scientifique a choisi indépendamment le nom de son élément et l'a appelé germanium, en l'honneur de son pays d'origine, l'Allemagne, au fil du temps, ce nom a été établi.

Jusqu'au 2ème étage. XXe siècle. l'utilisation pratique du germanium est restée assez limitée. La production industrielle de métal n'est apparue qu'en relation avec le développement des semi-conducteurs et de l'électronique des semi-conducteurs.

Être dans la nature

Le germanium peut être classé comme un oligo-élément. Dans la nature, l'élément ne se présente pas du tout sous une forme libre. La teneur totale en métal de la croûte terrestre de notre planète en masse est de 7 × 10 -4 %. C'est plus que la teneur en éléments chimiques comme l'argent, l'antimoine ou le bismuth. Mais ses propres minéraux, le germanium, sont assez rares et se trouvent très rarement dans la nature. Presque tous ces minéraux sont des sulfosels, par exemple la germanite Cu 2 (Cu, Fe, Ge, Zn) 2 (S, As) 4, la confildite Ag 8 (Sn, Ce) S 6, l'argyrodite Ag8GeS6 et autres.

La majeure partie du germanium, dispersée dans la croûte terrestre, est contenue dans un grand nombre de roches, ainsi que de nombreux minéraux : minerais sulfites de métaux non ferreux, minerais de fer, certains minéraux oxydés (chromite, magnétite, rutile et autres ), granites, diabases et basaltes. Dans la composition de certaines sphalérites, la teneur en élément peut atteindre plusieurs kilogrammes par tonne, par exemple, en frankite et sulvanite 1 kg / t, en énargites la teneur en germanium est de 5 kg / t, en pyrargyrite - jusqu'à 10 kg / t, mais dans d'autres silicates et sulfures - des dizaines et des centaines de g / t. Une faible proportion de germanium est présente dans presque tous les silicates, ainsi que dans certains gisements de pétrole et de charbon.

Le principal minéral de l'élément est le sulfite de germanium (formule GeS2). Le minéral se trouve sous forme d'impureté dans les sulfites de zinc et d'autres métaux. Les minéraux les plus importants du germanium sont : germanite Cu 3 (Ge, Fe, Ga) (S, As) 4, plumbogermanite (Pb, Ge, Ga) 2 SO 4 (OH) 2 2H 2 O, stottite FeGe (OH) 6 , rhénérite Cu 3 (Fe, Ge, Zn) (S, As) 4 et argyrodite Ag 8 GeS 6.

L'Allemagne est présente sur le territoire de tous les États sans exception. Mais aucun des pays industriellement développés du monde ne possède de gisements industriels de ce métal. Le germanium est très, très dispersé. Sur Terre, les minéraux de ce métal sont considérés comme très rares, dont la teneur en germanium est supérieure à au moins 1%. Ces minéraux comprennent la germanite, l'argyrodite, l'ultrabasite, etc., y compris les minéraux découverts au cours des dernières décennies : shtotite, rénierite, plumbogermanite et confildite. Les gisements de tous ces minéraux ne sont pas en mesure de couvrir la demande de l'industrie moderne pour cet élément chimique rare et important.

La majeure partie du germanium est dispersée dans les minéraux d'autres éléments chimiques et se trouve également dans les eaux naturelles, dans les charbons, dans les organismes vivants et dans le sol. Par exemple, la teneur en germanium du charbon ordinaire atteint parfois plus de 0,1 %. Mais un tel chiffre est assez rare, généralement la proportion de germanium est plus faible. Mais il n'y a presque pas de germanium dans l'anthracite.

Réception

Lors du traitement du sulfure de germanium, l'oxyde GeO2 est obtenu, à l'aide d'hydrogène, il est réduit pour obtenir du germanium libre.

Dans la production industrielle, le germanium est extrait principalement comme sous-produit du traitement de minerais de métaux non ferreux (mélange de zinc, concentrés polymétalliques zinc-cuivre-plomb contenant 0,001-0,1 % de germanium), les cendres de la combustion du charbon et certains produits chimiques à base de coke.

Initialement, le concentré de germanium (de 2% à 10% de germanium) est isolé des sources évoquées ci-dessus de diverses manières, dont le choix dépend de la composition de la matière première. Lors du traitement des charbons de boxe, le germanium est partiellement précipité (de 5% à 10%) en eau et résine supra-résine, de là il est extrait dans un complexe avec du tanin, après quoi il est séché et cuit à une température de 400 -500°C Le résultat est un concentré qui contient environ 30 à 40 % de germanium, à partir duquel le germanium est isolé sous forme de GeCl 4. Le processus d'extraction du germanium d'un tel concentré comprend généralement les mêmes étapes:

1) Le concentré est chloré à l'aide d'acide chlorhydrique, d'un mélange d'acide et de chlore en milieu aqueux, ou d'autres agents de chloration, pouvant conduire à un GeCl 4 technique. Afin de purifier le GeCl 4 , la rectification et l'extraction des impuretés de l'acide chlorhydrique concentré sont utilisées.

2) L'hydrolyse de GeCl 4 est réalisée, les produits d'hydrolyse sont calcinés jusqu'à l'obtention de l'oxyde GeO 2 .

3) GeO est réduit par l'hydrogène ou l'ammoniac en métal pur.

Lors de l'obtention du germanium le plus pur, qui est utilisé dans les moyens techniques des semi-conducteurs, une fusion de zone du métal est effectuée. Le germanium monocristallin, nécessaire à la production de semi-conducteurs, est généralement obtenu par fusion de zone ou par la méthode de Czochralski.

Le scientifique soviétique V.A. Nazarenko. Dans cette matière première, le germanium ne dépasse pas 0,0003 %, cependant, en utilisant un extrait de chêne, il est facile de précipiter le germanium sous la forme d'un complexe tannique.

Le constituant principal du tanin est un ester de glucose, où est présent le radical acide méta-digallique, qui lie le germanium, même si la concentration de l'élément dans la solution est très faible. À partir du sédiment, vous pouvez facilement obtenir un concentré dont la teneur en dioxyde de germanium peut atteindre 45 %.

Les transformations ultérieures dépendront peu du type de matière première. Le germanium est réduit par l'hydrogène (comme avec Winkler au 19ème siècle), cependant, il faut d'abord isoler l'oxyde de germanium de nombreuses impuretés. La combinaison réussie des qualités d'un composé de germanium s'est avérée très utile pour résoudre ce problème.

Tétrachlorure de germanium GeCl4. Est un liquide volatil qui bout à seulement 83,1°C. Par conséquent, il est assez commodément purifié par distillation et rectification (dans des colonnes de quartz garnies).

GeCl4 est presque insoluble dans l'acide chlorhydrique. Cela signifie que la dissolution des impuretés avec HCl peut être utilisée pour le purifier.

Le tétrachlorure de germanium purifié est traité avec de l'eau, purifié à l'aide de résines échangeuses d'ions. Un signe de la pureté requise est une augmentation de la résistance spécifique de l'eau à 15-20 millions d'Ohm · cm.

L'hydrolyse du GeCl4 se produit sous l'action de l'eau :

GeCl4 + 2H2O → GeO2 + 4HCl.

On peut noter que nous avons devant nous l'équation "écrite à l'envers" de la réaction d'obtention du tétrachlorure de germanium.

Après cela, GeO2 est réduit à l'aide d'hydrogène purifié :

GeO2 + 2 H2O → Ge + 2 H2O.

On obtient ainsi du germanium en poudre, qui est allié puis purifié par le procédé de fusion de zone. Cette méthode de purification a été développée en 1952 spécifiquement pour la purification du germanium.

Les impuretés nécessaires pour conférer l'un ou l'autre type de conductivité au germanium sont introduites aux dernières étapes de fabrication, à savoir lors de la fusion de zone, ainsi que lors de la croissance d'un monocristal.

Application

Le germanium est un matériau semi-conducteur utilisé en électronique et en technologie dans la fabrication de microcircuits et de transistors. Les films de germanium les plus minces sont appliqués sur du verre, utilisé comme résistance dans les installations radar. Des alliages de germanium avec divers métaux sont utilisés dans la fabrication de détecteurs et de capteurs. Le dioxyde de germanium est largement utilisé dans la production de verres qui transmettent le rayonnement infrarouge.

Le tellurure de germanium est un matériau thermoélectrique stable depuis très longtemps, ainsi qu'un composant d'alliages thermoélectriques (thermo-moyens fem à 50 V/K).Le germanium de très haute pureté joue un rôle exceptionnellement stratégique dans la fabrication de prismes et de lentilles. d'optique infrarouge. Le plus gros consommateur de germanium est précisément l'optique infrarouge, qui est utilisée dans la technologie informatique, les systèmes de visée et de guidage de missiles, les dispositifs de vision nocturne, la cartographie et l'étude de la surface de la Terre à partir de satellites. Le germanium est également largement utilisé dans les systèmes à fibres optiques (ajout de tétrafluorure de germanium aux fibres de verre), ainsi que dans les diodes semi-conductrices.

Le germanium en tant que semi-conducteur classique est devenu la clé pour résoudre le problème de la création de matériaux supraconducteurs qui fonctionnent à la température de l'hydrogène liquide, mais pas de l'hélium liquide. Comme vous le savez, l'hydrogène passe à l'état liquide d'un état gazeux lorsque la température atteint -252,6°C, soit 20,5°K. Dans les années 1970, un film de germanium et de niobium a été développé, dont l'épaisseur n'était que de quelques milliers d'atomes. Ce film est capable de maintenir la supraconductivité même lorsque la température atteint 23,2 °K et moins.

En fusionnant de l'indium dans la plaque HES, créant ainsi une région avec la conductivité dite de trou, un dispositif de redressement est obtenu, c'est-à-dire diode. Une diode a la propriété de faire passer un courant électrique dans un sens : une région d'électrons à partir d'une région à conduction de trous. Après fusion de l'indium des deux côtés de la plaque HES, cette plaque se transforme en base du transistor. Pour la première fois au monde, un transistor au germanium a été créé en 1948, et après seulement vingt ans, des centaines de millions de tels dispositifs ont été produits.

Les diodes à base de germanium et les triodes sont devenues largement utilisées dans les téléviseurs et les radios, dans une grande variété d'équipements de mesure et d'appareils de calcul.

Le germanium est également utilisé dans d'autres domaines particulièrement importants de la technologie moderne : lors de la mesure de basses températures, lors de la détection du rayonnement infrarouge, etc.

Pour utiliser le balai dans tous ces domaines, il faut du germanium de très haute pureté chimique et physique. La pureté chimique est une pureté telle que la quantité d'impuretés nocives ne devrait pas dépasser un dix-millionième pour cent (10 -7 %). La pureté physique signifie un minimum de dislocations, un minimum de violations de la structure cristalline d'une substance. Pour y parvenir, du germanium monocristallin est spécialement cultivé. Dans ce cas, le lingot de métal entier n'est qu'un cristal.

Pour cela, un cristal de germanium est placé à la surface du germanium fondu - une "graine", qui est progressivement élevée à l'aide d'un appareil automatique, tandis que la température de fusion est légèrement supérieure au point de fusion du germanium (937 ° C). La "graine" tourne de sorte que le monocristal, comme on dit, soit "envahi par la viande" de tous les côtés de manière uniforme. Il convient de noter que pendant une telle croissance, il se passe la même chose que dans le processus de fusion de zone, c'est-à-dire pratiquement seul le germanium passe dans la phase solide et toutes les impuretés restent dans la masse fondue.

Propriétés physiques

Probablement, peu de lecteurs de cet article ont dû voir clairement le vanadium. L'élément lui-même est assez rare et cher, ils n'en font pas des biens de consommation et le remplissage de leur germanium, qui se produit dans les appareils électriques, est si petit qu'il est impossible de voir le métal.

Certains ouvrages de référence affirment que le germanium a une couleur argentée. Mais cela ne peut pas être dit, car la couleur du germanium dépend directement de la méthode de traitement de la surface du métal. Parfois, il peut sembler presque noir, à d'autres moments, il est de couleur acier et parfois il peut être argenté.

Le germanium est un métal si rare que la valeur de son lingot peut être comparée à la valeur de l'or. Le germanium se distingue par sa fragilité accrue, qui ne peut être comparée qu'au verre. Extérieurement, le germanium est assez proche du silicium. Ces deux éléments sont tous deux concurrents pour le titre de semi-conducteur et d'analogue les plus importants. Bien que certaines des propriétés techniques de l'élément soient largement similaires, quant à l'aspect extérieur des matériaux, il est très facile de distinguer le germanium du silicium, le germanium est plus de deux fois plus lourd. La densité du silicium est de 2,33 g/cm3 et la densité du germanium est de 5,33 g/cm3.

Mais on ne peut pas parler de densité de germanium sans équivoque, puisque le chiffre 5,33 g/cm3 fait référence au germanium-1. C'est l'une des modifications les plus importantes et les plus courantes des cinq modifications allotropiques du 32e élément. Quatre d'entre eux sont cristallins et un est amorphe. Le germanium-1 est le plus léger des quatre cristallins. Ses cristaux sont construits exactement de la même manière que les cristaux de diamant, a = 0,533 nm. Cependant, si cette structure est au maximum dense pour le carbone, alors dans le germanium il y a aussi des modifications plus denses. Un chauffage modéré et une pression élevée (environ 30 000 atmosphères à 100 ° C) convertit le germanium-1 en germanium-2, dont la structure du réseau cristallin est exactement la même que celle de l'étain blanc. Nous utilisons la même méthode pour obtenir le germanium-3 et le germanium-4, qui sont encore plus denses. Toutes ces modifications "pas tout à fait ordinaires" dépassent le germanium-1 non seulement en densité, mais aussi en conductivité électrique.

La densité du germanium liquide est de 5,557 g/cm3 (à 1000°C), le point de fusion du métal est de 937,5°C ; le point d'ébullition est d'environ 2700 ° C; la valeur du coefficient de conductivité thermique est d'environ 60 W/(m(K), soit 0,14 cal/(cm (sec (deg)) à une température de 25°C. Aux températures normales, même le germanium pur est fragile, mais quand il atteint 550°C il commence à succomber Selon l'échelle minéralogique, la dureté du germanium est de 6 à 6,5 ; la valeur du coefficient de compressibilité (dans la gamme de pression de 0 à 120 Gn/m2, soit de 0 à 12000 kgf / mm 2) est de 1,4 · 10-7 m 2 / mn (ou 1,4 · 10-6 cm 2 / kgf) ; l'indicateur de tension superficielle est de 0,6 n / m (ou 600 dynes / cm).

Le germanium est un semi-conducteur typique avec une bande interdite de 1,104 · 10 -19, soit 0,69 eV (à une température de 25 ° C); le germanium de haute pureté a une résistivité de 0,60 ohm (m (60 ohm (cm) (25°C) ; l'indice de mobilité électronique est de 3900, et la mobilité des trous est de 1900 cm 2 / v. sec (à 25°C et à teneur à partir de 8% d'impuretés) Pour les rayons infrarouges dont la longueur d'onde est supérieure à 2 microns, le métal est transparent.

Le germanium est assez fragile, il ne se prête ni au traitement sous pression à chaud ni à froid à des températures inférieures à 550°C, mais si la température devient plus élevée, le métal est ductile. La dureté du métal sur l'échelle minéralogique est de 6,0 à 6,5 (le germanium est scié en plaques à l'aide d'un disque en métal ou en diamant et d'un abrasif).

Propriétés chimiques

Le germanium, étant dans des composés chimiques, présente généralement des deuxième et quatrième valences, mais les composés de germanium tétravalents sont plus stables. Le germanium à température ambiante résiste à l'action de l'eau, de l'air, ainsi que des solutions d'alcalis et des concentrés dilués d'acide sulfurique ou chlorhydrique, mais l'élément se dissout assez facilement dans l'eau régale ou une solution alcaline de peroxyde d'hydrogène. L'élément est lentement oxydé par l'action de l'acide nitrique. Lorsque la température dans l'air atteint 500-700°C, le germanium commence à s'oxyder en oxydes GeO 2 et GeO. (iv) l'oxyde de germanium est une poudre blanche ayant un point de fusion de 1116°C et une solubilité dans l'eau de 4,3 g/l (à 20°C). Selon ses propriétés chimiques, la substance est amphotère, se dissout dans les alcalis, difficilement dans l'acide minéral. Il est obtenu par la pénétration d'un précipité hydraté GeO 3 nH 2 O, qui est libéré lors de l'hydrolyse.Les dérivés d'acides germaniques, par exemple, les germanates métalliques (Na 2 GeO 3 , Li 2 GeO 3, etc.) sont des solides à haute points de fusion, peuvent être obtenus par fusion de GeO 2 et d'autres oxydes.

En raison de l'interaction du germanium et des halogènes, les tétrahalogénures correspondants peuvent être formés. La réaction est la plus simple à procéder avec du chlore et du fluor (même à température ambiante), puis avec de l'iode (température 700-800°C, présence de CO) et du brome (à faible chauffage). L'un des composés les plus importants du germanium est le tétrachlorure (formule GeCl 4). C'est un liquide incolore avec un point de fusion de 49,5°C, un point d'ébullition de 83,1°C et une densité de 1,84 g/cm3 (à 20°C). La substance est fortement hydrolysée avec de l'eau, produisant un précipité d'oxyde hydraté (IV). Le tétrachlorure est obtenu par chloration du germanium métallique ou par interaction d'oxyde de GeO 2 et d'acide chlorhydrique concentré. On connaît également les dihalogénures de germanium de formule générale GeX 2, l'hexachlorodigermane Ge 2 Cl 6, le monochlorure de GeCl et les oxychlorures de germanium (par exemple, Сеl 2).

En atteignant 900-1000 ° C, le soufre interagit vigoureusement avec le germanium, formant du disulfure GeS 2 . C'est un solide blanc avec un point de fusion de 825 ° C. La formation de monosulfure GeS et de composés similaires de germanium avec du tellure et du sélénium, qui sont des semi-conducteurs, est également possible. A une température de 1000-1100°C, l'hydrogène réagit légèrement avec le germanium, formant la germine (GeH) X, qui est un composé instable et très volatil. L'hydrogène germanique de la série Ge n H 2n + 2 à Ge 9 H 20 peut être formé par l'interaction de germanides avec HCl dilué. On connaît également le germylène de composition GeH 2. Le germanium ne réagit pas directement avec l'azote, mais il existe un nitrure Ge 3 N 4, qui est obtenu par action de l'ammoniac sur le germanium (700-800°C). Le germanium n'interagit pas avec le carbone. Avec de nombreux métaux, le germanium forme divers composés - les germanides.

De nombreux composés complexes du germanium sont connus, qui deviennent de plus en plus importants dans la chimie analytique de l'élément germanium, ainsi que dans les procédés d'obtention de l'élément chimique. Le germanium est capable de former des composés complexes avec des molécules organiques contenant des hydroxyles (alcools polyhydriques, acides polybasiques et autres). Il existe également des hétéropolyacides de germanium. Comme d'autres éléments du groupe IV-ème, le germanium forme de manière caractéristique des composés organométalliques. Un exemple est le tétraéthylgermane (C 2 H 5) 4 Ge 3.

Germanium(lat. Germanium), Ge, élément chimique du groupe IV du système périodique de Mendeleev ; numéro de série 32, masse atomique 72,59 ; un solide gris-blanc avec un éclat métallique. Le germanium naturel est un mélange de cinq isotopes stables avec des nombres de masse 70, 72, 73, 74 et 76. L'existence et les propriétés de l'Allemagne ont été prédites en 1871 par DI Mendeleev et ont appelé cet élément encore inconnu ekasilicon en raison de la proximité de ses propriétés avec silicium. En 1886, le chimiste allemand K. Winkler découvrit un nouvel élément dans le minéral argyrodite, qu'il baptisa Allemagne d'après son pays ; Le germanium s'est avéré être assez identique à l'ékasilicium. Jusqu'à la seconde moitié du 20e siècle, l'application pratique de l'Allemagne est restée très limitée. La production industrielle en Allemagne est née dans le cadre du développement de l'électronique à semi-conducteurs.

La teneur totale en germanium dans la croûte terrestre est de 7 · 10 -4% en poids, c'est-à-dire plus que, par exemple, l'antimoine, l'argent, le bismuth. Cependant, les propres minéraux de l'Allemagne sont extrêmement rares. Presque tous sont des sulfosels : germanite Cu 2 (Cu, Fe, Ge, Zn) 2 (S, As) 4, argyrodite Ag 8 GeS 6, confildite Ag 8 (Sn, Ge) S 6 et autres. La majeure partie de l'Allemagne est dispersée dans la croûte terrestre dans un grand nombre de roches et de minéraux : dans les minerais sulfurés de métaux non ferreux, dans les minerais de fer, dans certains minéraux oxydés (chromite, magnétite, rutile et autres), dans les granites, diabases et basaltes. De plus, le Germanium est présent dans presque tous les silicates, dans certains gisements de charbon et de pétrole.

Propriétés physiques Allemagne. Le germanium cristallise dans une structure de type diamant cubique, le paramètre de maille unitaire est a = 5, 6575 Å. La densité du Germanium solide est de 5,327 g/cm 3 (25°C) ; liquide 5.557 (1000°C) ; tpl 937,5 ° C; t balle environ 2700°C; coefficient de conductivité thermique ~ 60 W / (m · K), soit 0,14 cal / (cm · sec · deg) à 25 ° . Même le germanium très pur est cassant aux températures ordinaires, mais au-dessus de 550°C il se prête à la déformation plastique. Dureté Allemagne sur une échelle minéralogique 6-6,5 ; coefficient de compressibilité (dans la plage de pression 0-120 Gn / m 2, ou 0-12000 kgf / mm 2) 1,4 · 10 -7 m 2 / mn (1,4 · 10 -6 cm 2 / kgf); tension superficielle 0,6 N/m (600 dyne/cm). Le germanium est un semi-conducteur typique avec une bande interdite de 1,104 · 10 -19 J ou 0,69 eV (25 ° C); résistance électrique spécifique de haute pureté Allemagne 0,60 ohm · m (60 ohm · cm) à 25°C ; la mobilité des électrons est de 3900 et la mobilité des trous est de 1900 cm 2 /v·s (25°C) (avec une teneur en impuretés inférieure à 10 -8%). Transparent aux rayons infrarouges avec une longueur d'onde de plus de 2 microns.

Propriétés chimiques Allemagne. Dans les composés chimiques, le germanium présente généralement les valences 2 et 4, avec les composés les plus stables de l'Allemagne à 4 valences. A température ambiante, le germanium résiste à l'action de l'air, de l'eau, des solutions d'alcalis et des acides chlorhydrique et sulfurique dilués, mais se dissout facilement dans l'eau régale et dans une solution alcaline de peroxyde d'hydrogène. Il s'oxyde lentement avec de l'acide nitrique. Lorsqu'il est chauffé à l'air à 500-700°C, le germanium est oxydé en oxydes GeO et GeO 2. Oxyde Allemagne (IV) - poudre blanche avec un point de fusion de 1116 ° C; solubilité dans l'eau 4,3 g/l (20°C). D'après les propriétés chimiques de l'amphotère, il se dissout dans les alcalis et difficilement dans les acides minéraux. Il est obtenu par calcination du précipité hydraté (GeO 3 · nH 2 O), qui est libéré lors de l'hydrolyse du tétrachlorure de GeCl 4 . En fusionnant GeO 2 avec d'autres oxydes, on peut obtenir des dérivés d'acide germanique - des germanates métalliques (Li 2 GeO 3, Na 2 GeO 3 et autres) - des solides à haut point de fusion.

Lorsque l'Allemagne interagit avec des halogènes, les tétrahalogénures correspondants se forment. La réaction se déroule le plus facilement avec du fluor et du chlore (déjà à température ambiante), puis avec du brome (faible chauffage) et avec de l'iode (à 700-800°C en présence de CO). L'un des composés les plus importants Allemagne tétrachlorure GeCl 4 est un liquide incolore; tpl -49,5°C ; t balle 83,1°C; densité 1,84 g/cm 3 (20°C). Il est fortement hydrolysé par l'eau avec libération d'un précipité d'oxyde hydraté (IV). Il est obtenu par chloration de l'Allemagne métallique ou par interaction de GeO 2 avec HCl concentré. On connaît également les dihalogénures Allemagne de formule générale GeX 2 , le monochlorure GeCl, l'hexachlorodigermane Ge 2 Cl 6 et les oxychlorures Allemagne (par exemple, CeOCl 2 ).

Le soufre interagit vigoureusement avec le germanium à 900-1000 ° C pour former le disulfure GeS 2 - un solide blanc, point de fusion 825 ° C. Sont également décrits le monosulfure GeS et des composés similaires en Allemagne avec du sélénium et du tellure, qui sont des semi-conducteurs. L'hydrogène réagit de manière insignifiante avec le germanium à 1000-1100 ° C avec la formation de germine (GeH) X - un composé instable et facilement volatil. L'interaction des germanides avec l'acide chlorhydrique dilué permet d'obtenir des germanides d'hydrogène de la série Ge n H 2n + 2 jusqu'à Ge 9 H 20. Le germylène de composition GeH 2 est également connu. Le Germanium ne réagit pas directement avec l'azote, cependant, il existe un nitrure Ge 3 N 4, obtenu par action de l'ammoniac sur le Germanium à 700-800°C. Le germanium n'interagit pas avec le carbone. Le germanium forme des composés avec de nombreux métaux - les germanides.

De nombreux composés complexes de l'Allemagne sont connus, qui deviennent de plus en plus importants à la fois dans la chimie analytique de l'Allemagne et dans les procédés de sa préparation. Le germanium forme des composés complexes avec des molécules organiques contenant des hydroxyles (alcools polyhydriques, acides polybasiques et autres). Reçu hétéropolyacides Allemagne. Comme pour d'autres éléments du groupe IV, l'Allemagne se caractérise par la formation de composés organométalliques, dont un exemple est le tétraéthylgermane (C 2 H 5) 4 Ge 3.

Obtenir l'Allemagne. Dans la pratique industrielle, le germanium est obtenu principalement à partir de sous-produits du traitement des minerais de métaux non ferreux (mélange de zinc, concentrés polymétalliques zinc-cuivre-plomb) contenant 0,001-0,1% d'Allemagne. Les cendres issues de la combustion du charbon, les poussières des générateurs de gaz et les déchets des cokeries sont également utilisés comme matières premières. Initialement, le concentré de germanium (2-10% Allemagne) est obtenu à partir des sources répertoriées de différentes manières, en fonction de la composition de la matière première. L'extraction de l'Allemagne du concentré comprend généralement les étapes suivantes : 1) chloration du concentré avec de l'acide chlorhydrique, son mélange avec du chlore en milieu aqueux ou d'autres agents de chloration pour obtenir du GeCl 4 technique. Pour purifier le GeCl 4 , on utilise la rectification et l'extraction des impuretés avec du HCl concentré. 2) Hydrolyse de GeCl 4 et calcination des produits d'hydrolyse pour obtenir GeO 2. 3) Réduction de GeO 2 avec de l'hydrogène ou de l'ammoniac en métal. Pour isoler l'Allemagne très pure utilisée dans les dispositifs à semi-conducteurs, une fusion par zone du métal est réalisée. Le germanium monocristallin, nécessaire à l'industrie des semi-conducteurs, est généralement obtenu par fusion de zone ou par la méthode de Czochralski.

Demande Allemagne. Le germanium est l'un des matériaux les plus précieux de la technologie moderne des semi-conducteurs. Il est utilisé pour fabriquer des diodes, des triodes, des détecteurs à cristal et des redresseurs de puissance. Le germanium monocristallin est également utilisé dans les instruments dosimétriques et les instruments qui mesurent la force des champs magnétiques constants et alternatifs. Un domaine d'application important en Allemagne est la technologie infrarouge, en particulier la production de détecteurs infrarouges fonctionnant dans la gamme 8-14 microns. De nombreux alliages sont prometteurs pour une utilisation pratique, notamment le germanium, les verres à base de GeO 2 et d'autres composés d'Allemagne.

DÉFINITION

Germanium- le trente-deuxième élément du tableau périodique. Désignation - Ge du latin "germanium". Situé en quatrième période, le groupe IVA. Se réfère aux semi-métaux. La charge du noyau est de 32.

Dans un état compact, le germanium a une couleur argentée (Fig. 1) et ressemble en apparence à un métal. A température ambiante, il résiste à l'action de l'air, de l'oxygène, de l'eau, des acides chlorhydrique et sulfurique dilué.

Riz. 1. Germanium. Apparence.

Poids atomique et moléculaire du germanium

DÉFINITION

Poids moléculaire relatif de la substance (M r) est un nombre indiquant combien de fois la masse d'une molécule donnée est supérieure à 1/12 de la masse d'un atome de carbone, et masse atomique relative d'un élément (A r)- combien de fois la masse moyenne des atomes d'un élément chimique est supérieure à 1/12 de la masse d'un atome de carbone.

Étant donné que le germanium à l'état libre existe sous forme de molécules de Ge monatomiques, les valeurs de ses masses atomique et moléculaire coïncident. Ils sont égaux à 72.630.

Isotopes du germanium

On sait que dans la nature, le germanium peut être trouvé sous forme de cinq isotopes stables 70 Ge (20,55 %), 72 Ge (20,55 %), 73 Ge (7,67 %), 74 Ge (36,74 %) et 76 Ge (7,67 % ). Leurs nombres de masse sont 70, 72, 73, 74 et 76, respectivement. Le noyau de l'isotope du germanium 70 Ge contient trente-deux protons et trente-huit neutrons, le reste des isotopes n'en diffère que par le nombre de neutrons.

Il existe des isotopes radioactifs artificiels instables du germanium avec des nombres de masse de 58 à 86, parmi lesquels l'isotope le plus long 68 Ge avec une demi-vie de 270,95 jours.

Jonas Allemagne

Au niveau d'énergie externe de l'atome de germanium, il y a quatre électrons, qui sont de valence :

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 2.

À la suite d'une interaction chimique, le germanium cède ses électrons de valence, c'est-à-dire est leur donneur, et se transforme en un ion chargé positivement :

Ge 0 -2e → Ge 2+;

Ge 0 -4e → Ge 4+.

Molécule et atome de germanium

A l'état libre, le germanium existe sous forme de molécules de Ge monatomiques. Voici quelques propriétés qui caractérisent l'atome et la molécule de germanium :

Exemples de résolution de problèmes

EXEMPLE 1

EXEMPLE 2

GERMANIUM, Ge (de Lat.Germania - Allemagne * A. germanium; N. Germanium; F. germanium; I. germanio), est un élément chimique du groupe IV du système périodique de Mendeleev, numéro atomique 32, masse atomique 72,59. Le germanium naturel se compose de 4 isotopes stables 70 Ge (20,55 %), 72 Ge (27,37 %), 73 Ge (7,67 %), 74 Ge (36,74 %) et un radioactif 76 Ge (7, 67 %) avec une demi-vie de 2.10 6 ans. Découverte en 1886 par le chimiste allemand K. Winkler dans le minéral argyrodite ; a été prédit en 1871 par D.N.Mendeleev (ekasilitsy).

Germanium dans la nature

Germanium fait référence. La prévalence du germanium est de (1-2) 0,10 -4%. En tant qu'impureté, il se trouve dans les minéraux de silicium, dans une moindre mesure dans les minéraux et. Les minéraux propres germanium sont très rares: sulfosels - argyrodite, germanite, rénierite et quelques autres; oxyde doublement hydraté de germanium et de fer - shottitite; sulfates - itoite, fleischerite et quelques autres. Ils n'ont pratiquement aucune valeur industrielle. Le germanium s'accumule dans les processus hydrothermaux et sédimentaires, où la possibilité de le séparer du silicium est réalisée. En quantités accrues (0,001-0,1%), on le trouve dans, et. Les sources de germanium sont les minerais polymétalliques, les charbons fossiles et certains types de gisements volcaniques-sédimentaires. La principale quantité de germanium est obtenue en cours de route à partir des eaux souterraines lors de la cokéfaction du charbon, des cendres du charbon générant de l'électricité, de la sphalérite et de la magnétite. Le germanium est extrait par acide, sublimation en milieu réducteur, fusion avec de la soude caustique, etc. Les concentrés de germanium sont traités à l'acide chlorhydrique lorsqu'ils sont chauffés, le condensat est purifié et soumis à une décomposition hydrolytique avec formation de dioxyde ; ce dernier est réduit par l'hydrogène en germanium métallique, qui est purifié par des procédés de cristallisation fractionnée et directionnelle, fusion de zone.

Application germanium

Le germanium est utilisé en électronique et en électrotechnique comme matériau semi-conducteur pour la fabrication de diodes et de transistors. Les lentilles pour l'optique IR, les photodiodes, les photorésistances, les dosimètres de rayonnement nucléaire, les analyseurs de spectroscopie des rayons X, les convertisseurs de désintégration radioactive en énergie électrique, etc. sont fabriqués à partir de germanium. Les alliages de germanium avec certains métaux, caractérisés par une résistance accrue aux environnements corrosifs acides, sont utilisés dans la fabrication d'instruments, la construction mécanique et la métallurgie. Certains alliages de germanium avec d'autres éléments chimiques sont des supraconducteurs.

Nommé d'après l'Allemagne. Un scientifique de ce pays a découvert et avait le droit de l'appeler comme il voulait. Donc en coup germanium.

Cependant, ce n'est pas Mendeleev qui a eu de la chance, mais Clemens Winkler. Il a été affecté à l'étude de l'argyrodite. Un nouveau minéral, composé principalement de, a été trouvé à la mine Himmelfürst.

Winkler a déterminé 93% de la composition de la pierre et s'est arrêté avec les 7% restants. La conclusion était qu'ils comportaient un élément inconnu.

Une analyse plus approfondie a porté ses fruits - a été découvert le germanium... C'est du métal. En quoi est-il utile à l'humanité ? Nous en reparlerons, et pas seulement, plus loin.

Propriétés du germanium

Germanium - 32 élément du tableau périodique... Il s'avère que le métal est inclus dans le 4ème groupe. Le nombre correspond à la valence des éléments.

C'est-à-dire que le germanium a tendance à former 4 liaisons chimiques. Cela fait ressembler l'élément découvert par Winkler.

D'où le désir de Mendeleev d'appeler l'élément encore non découvert écosilicium, noté Si. Dmitry Ivanovich a calculé à l'avance les propriétés du 32e métal.

Le germanium est similaire au silicium dans les propriétés chimiques. Réagit avec les acides uniquement lorsqu'il est chauffé. Il communique avec les alcalis en présence d'oxydants.

Résistant à la vapeur d'eau. Ne réagit pas avec l'hydrogène, le carbone,. Le germanium s'enflamme à une température de 700 degrés Celsius. La réaction s'accompagne de la formation de dioxyde de germanium.

Le 32e élément interagit facilement avec les halogènes. Il s'agit de substances salifiantes du groupe 17 du tableau.

Pour ne pas se tromper, signalons que nous sommes guidés par la nouvelle norme. Dans l'ancien, c'est le 7ème groupe du tableau périodique.

Quelle que soit la table, les métaux qu'elle contient sont situés à gauche de la ligne diagonale en escalier. Le 32e élément est une exception.

Une autre exception est. Avec elle, une réaction est aussi possible. L'antimoine se dépose sur le substrat.

L'interaction active est fournie avec. Comme la plupart des métaux, le germanium est capable de brûler dans sa vapeur.

Extérieurement élément germanium, blanc grisâtre, avec un éclat métallique prononcé.

Lorsque l'on considère la structure interne, le métal a une structure cubique. Il reflète la disposition des atomes dans les cellules unitaires.

Ils ont la forme de cubes. Huit atomes sont situés aux sommets. Le bâtiment est proche du treillis.

Le 32e élément possède 5 isotopes stables. Leur présence est une propriété de tous éléments du sous-groupe germanium.

Ils sont pairs, ce qui détermine la présence d'isotopes stables. Par exemple, il y en a 10.

La densité du germanium est de 5,3 à 5,5 grammes par centimètre cube. Le premier indicateur est caractéristique de l'état, le second - pour le métal liquide.

Sous une forme ramollie, il est non seulement plus dense, mais aussi en plastique. La substance, qui est fragile à température ambiante, devient à 550 degrés. Ceux-ci sont caractéristiques du germanium.

La dureté du métal à température ambiante est d'environ 6 points.

Dans cet état, le 32e élément est un semi-conducteur typique. Mais, la propriété devient "plus lumineuse" à mesure que la température augmente. Seuls les conducteurs, à titre de comparaison, perdent leurs propriétés lorsqu'ils sont chauffés.

Le germanium conduit le courant non seulement sous une forme standard, mais également dans des solutions.

En termes de propriétés semi-conductrices, le 32e élément est également proche du silicium et tout aussi commun.

Cependant, le champ d'application des substances varie. Le silicium est un semi-conducteur utilisé dans les cellules solaires, y compris le type à couche mince.

L'élément est également nécessaire pour les photocellules. Maintenant, considérez où le germanium est utile.

Application germanium

Le germanium est utilisé en spectroscopie gamma. Ses instruments permettent, par exemple, d'étudier la composition des additifs dans les catalyseurs à oxydes mixtes.

Dans le passé, le germanium était ajouté aux diodes et aux transistors. Dans les cellules solaires, les propriétés des semi-conducteurs sont également utiles.

Mais, si du silicium est ajouté aux modèles standard, alors le germanium est ajouté à la nouvelle génération hautes performances.

L'essentiel est de ne pas utiliser de germanium à des températures proches du zéro absolu. Dans de telles conditions, le métal perd sa capacité à transmettre la tension.

Pour que le germanium soit conducteur, il ne doit pas contenir plus de 10 % d'impuretés. Parfait ultra-propre élément chimique.

Germanium fabriqué par cette méthode de fusion de zone. Il est basé sur les différentes solubilités des éléments étrangers dans le liquide et les phases.

Formule germanium vous permet de l'utiliser dans la pratique. On ne parle plus ici des propriétés semi-conductrices de l'élément, mais de sa capacité à conférer de la dureté.

Pour la même raison, le germanium a trouvé une application en prothèse dentaire. Bien que les couronnes soient périmées, il y a encore peu de demande pour elles.

Si vous ajoutez du silicium et de l'aluminium au germanium, vous obtenez des soudures.

Leur point de fusion est toujours inférieur à celui des métaux à assembler. Ainsi, vous pouvez créer des structures de conception complexes.

Même Internet n'aurait pas été possible sans l'Allemagne. Le 32ème élément est présent dans la fibre. À son cœur se trouve du quartz avec un mélange de héros.

Et son dioxyde augmente la réflectivité de la fibre. Compte tenu de la demande pour celui-ci, l'électronique, les industriels ont besoin de germanium en grande quantité. Lesquelles, et comment elles sont fournies, nous étudierons ci-dessous.

Mines Allemagne

Le germanium est assez commun. Dans la croûte terrestre, le 32e élément, par exemple, est plus que l'antimoine, ou.

Les réserves explorées sont d'environ 1 000 tonnes. Près de la moitié d'entre eux sont cachés dans les entrailles des États-Unis. Un autre 410 tonnes sont la propriété.

Donc, le reste des pays, en gros, doit acheter des matières premières. coopère avec le Céleste Empire. Cela se justifie tant d'un point de vue politique que d'un point de vue économique.

Propriétés de l'élément germanium en raison de sa relation géochimique avec des substances répandues, ne permet pas au métal de former ses propres minéraux.

Habituellement, le métal est noyé dans la grille de celles existantes. L'invité, bien sûr, ne prendra pas beaucoup de place.

Il faut donc extraire le germanium petit à petit. Vous pouvez trouver plusieurs kilos par tonne de roche.

Dans les énargites, il n'y a pas plus de 5 kilos de germanium pour 1000 kilogrammes. La pyrargyrite en contient 2 fois plus.

Une tonne de sulvanite du 32e élément ne contient pas plus de 1 kilogramme. Le plus souvent, le germanium est récupéré comme sous-produit d'autres minerais métalliques, par exemple, ou non ferreux, tels que la chromite, la magnétite, la rutite.

La production annuelle de germanium varie de 100 à 120 tonnes, selon la demande.

Fondamentalement, la forme monocristalline de la substance est achetée. C'est exactement ce qu'il faut pour la production de spectromètres, de fibres optiques, de précieuses. Découvrez les tarifs.

Prix ​​Allemagne

Le germanium monocristallin est généralement acheté en tonnes. Ceci est bénéfique pour les grandes industries.

1 000 kilogrammes du 32e élément coûtent environ 100 000 roubles. Vous pouvez trouver des offres pour 75 000 à 85 000.

Si nous prenons du polycristallin, c'est-à-dire avec des agrégats plus petits et une résistance accrue, vous pouvez donner 2,5 fois plus par kilo de matières premières.

La longueur standard n'est pas inférieure à 28 centimètres. Les blocs sont protégés par un film, car ils s'estompent à l'air. Le germanium polycristallin est le "sol" pour la croissance des monocristaux.