रासायनिक तत्व जर्मेनियम के लक्षण। आप जानते हैं कैसे जर्मेनियम रोचक तथ्य रसायन शास्त्र

जर्मेनियम (लैटिन जर्मेनियम से), "जीई" द्वारा निरूपित, दिमित्री इवानोविच मेंडेलीव के रासायनिक तत्वों की आवधिक प्रणाली के IV-वें समूह का एक तत्व; तत्व की क्रम संख्या 32 है, परमाणु द्रव्यमान 72.59 है। जर्मेनियम एक ठोस पदार्थ है जिसमें धात्विक चमक और ग्रे-सफेद रंग होता है। यद्यपि जर्मेनियम का रंग एक अपेक्षाकृत सापेक्ष अवधारणा है, यह सब सामग्री की सतह खत्म होने पर निर्भर करता है। कभी यह स्टील की तरह धूसर हो सकता है, कभी चांदी का, और कभी काला भी। बाह्य रूप से, जर्मेनियम सिलिकॉन के काफी करीब है। ये तत्व न केवल एक-दूसरे के समान हैं, बल्कि बड़े पैमाने पर समान अर्धचालक गुण भी हैं। उनका मुख्य अंतर यह है कि जर्मेनियम सिलिकॉन से दोगुना भारी है।

प्राकृतिक रूप से पाया जाने वाला जर्मेनियम ७६, ७४, ७३, ३२, ७० के साथ पांच स्थिर समस्थानिकों का मिश्रण है। १८७१ में वापस, एक प्रसिद्ध रसायनज्ञ, आवर्त सारणी के "पिता", दिमित्री इवानोविच मेंडेलीव ने इसके गुणों और अस्तित्व की भविष्यवाणी की थी। जर्मेनियम उन्होंने उस समय अज्ञात तत्व को "ईकैसिलिकॉन" कहा, क्योंकि नए पदार्थ के गुण कई तरह से सिलिकॉन के समान थे। १८८६ में, खनिज अर्गर्डाइट पर शोध करने के बाद, अड़तालीस वर्षीय जर्मन रसायनज्ञ के। विंकलर ने प्राकृतिक मिश्रण की संरचना में एक पूरी तरह से नए रासायनिक तत्व की खोज की।

सबसे पहले, रसायनज्ञ तत्व नेप्च्यूनियम को कॉल करना चाहता था, क्योंकि नेप्च्यून ग्रह की भी खोज की तुलना में बहुत पहले भविष्यवाणी की गई थी, लेकिन फिर उसे पता चला कि इस तरह के नाम का उपयोग पहले से ही तत्वों में से एक की झूठी खोज में किया गया था, इसलिए विंकलर ने इस नाम को छोड़ने का फैसला किया। वैज्ञानिक को तत्व कोणीय का नाम देने के लिए कहा गया था, जिसका अनुवाद में "विवादास्पद, कोणीय" है, लेकिन विंकलर इस नाम से सहमत नहीं थे, हालांकि तत्व संख्या 32 ने वास्तव में बहुत विवाद पैदा किया था। वैज्ञानिक राष्ट्रीयता से जर्मन थे, इसलिए उन्होंने अंत में अपने गृह देश जर्मनी के सम्मान में तत्व जर्मेनियम का नाम रखने का फैसला किया।

जैसा कि बाद में पता चला, जर्मेनियम पहले से खोजे गए "एकैसिलिकियम" से ज्यादा कुछ नहीं निकला। बीसवीं शताब्दी के उत्तरार्ध तक, जर्मेनियम की व्यावहारिक उपयोगिता बल्कि संकीर्ण और सीमित थी। धातु का औद्योगिक उत्पादन अर्धचालक इलेक्ट्रॉनिक्स के औद्योगिक उत्पादन की शुरुआत के परिणामस्वरूप ही शुरू हुआ।

जर्मेनियम एक अर्धचालक सामग्री है जिसका व्यापक रूप से इलेक्ट्रॉनिक्स और इंजीनियरिंग में उपयोग किया जाता है, साथ ही साथ माइक्रोक्रिकिट्स और ट्रांजिस्टर के निर्माण में भी। रडार संस्थापन जर्मेनियम की पतली फिल्मों का उपयोग करते हैं जिन्हें कांच पर लगाया जाता है और प्रतिरोध के रूप में उपयोग किया जाता है। जर्मेनियम और धातुओं के साथ मिश्र धातुओं का उपयोग डिटेक्टरों और सेंसर में किया जाता है।

तत्व में टंगस्टन या टाइटेनियम जैसी ताकत नहीं होती है, यह प्लूटोनियम या यूरेनियम जैसे ऊर्जा के एक अटूट स्रोत के रूप में काम नहीं करता है, सामग्री की विद्युत चालकता भी उच्चतम से दूर है, और औद्योगिक प्रौद्योगिकी में मुख्य धातु लोहा है। इसके बावजूद, जर्मेनियम हमारे समाज की तकनीकी प्रगति के सबसे महत्वपूर्ण घटकों में से एक है, क्योंकि यह सिलिकॉन से भी पहले अर्धचालक सामग्री के रूप में इस्तेमाल किया गया था।

इस संबंध में, यह पूछना उचित होगा: अर्धचालक और अर्धचालक क्या हैं? यहाँ तक कि विशेषज्ञ भी इस प्रश्न का उत्तर निश्चितता के साथ नहीं दे सकते। हम विचाराधीन अर्धचालकों की एक विशेष संपत्ति के बारे में बात कर सकते हैं। एक सटीक परिभाषा भी है, लेकिन केवल लोककथाओं के क्षेत्र से: सेमीकंडक्टर - दो कारों के लिए एक कंडक्टर।

एक जर्मेनियम बार की कीमत लगभग सोने की छड़ के बराबर होती है। धातु बहुत नाजुक होती है, लगभग कांच की तरह, इसलिए, इस तरह के एक पिंड को गिराने से, इस बात की बहुत अधिक संभावना है कि धातु बस टूट जाएगी।

जर्मेनियम धातु, गुण

जैविक गुण

चिकित्सा आवश्यकताओं के लिए, जापान में जर्मेनियम का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। जानवरों और मनुष्यों पर ऑर्गोजर्मेनियम यौगिकों के परीक्षण के परिणामों से पता चला है कि वे शरीर पर लाभकारी प्रभाव डालने में सक्षम हैं। 1967 में, एक जापानी डॉक्टर के. असाई ने पाया कि जैविक जर्मेनियम का व्यापक जैविक प्रभाव होता है।

इसके सभी जैविक गुणों के बीच, यह ध्यान दिया जाना चाहिए:

• - शरीर के ऊतकों को ऑक्सीजन के हस्तांतरण को सुनिश्चित करना;
• - शरीर की प्रतिरक्षा स्थिति में वृद्धि;
• - एंटीट्यूमर गतिविधि की अभिव्यक्ति।

इसके बाद, जापानी वैज्ञानिकों ने जर्मेनियम युक्त दुनिया का पहला चिकित्सा उत्पाद बनाया - "जर्मेनियम - 132"।

रूस में, जैविक जर्मेनियम युक्त पहली घरेलू दवा केवल 2000 में दिखाई दी।

पृथ्वी की पपड़ी की सतह के जैव रासायनिक विकास की प्रक्रियाओं का इसमें जर्मेनियम की सामग्री पर सबसे अच्छा प्रभाव नहीं पड़ा। अधिकांश तत्व भूमि से महासागरों में धोए गए हैं, इसलिए मिट्टी में इसकी सामग्री काफी कम रहती है।

जिन पौधों में मिट्टी से जर्मेनियम को अवशोषित करने की क्षमता होती है, उनमें जिनसेंग (जर्मेनियम 0.2% तक) प्रमुख है। लहसुन, कपूर और मुसब्बर में भी जर्मेनियम पाया जाता है, जो पारंपरिक रूप से विभिन्न मानव रोगों के उपचार में उपयोग किया जाता है। वनस्पति में जर्मेनियम कार्बोक्सीएथाइल हेमी-ऑक्साइड के रूप में पाया जाता है। अब पाइरीमिडीन के टुकड़े - जर्मेनियम के कार्बनिक यौगिकों के साथ सेस्किओक्सेन को संश्लेषित करना संभव है। इसकी संरचना में यह यौगिक प्राकृतिक के करीब है, जैसे कि जिनसेंग जड़ में।

जर्मेनियम को एक दुर्लभ ट्रेस तत्व के रूप में वर्गीकृत किया जा सकता है। यह बड़ी संख्या में विभिन्न खाद्य पदार्थों में मौजूद है, लेकिन छोटी खुराक में। जैविक जर्मेनियम का दैनिक सेवन 8-10 मिलीग्राम निर्धारित किया गया है। 125 खाद्य पदार्थों के मूल्यांकन से पता चला कि भोजन के साथ प्रतिदिन लगभग 1.5 मिलीग्राम जर्मेनियम का सेवन किया जाता है। 1 ग्राम कच्चे भोजन में ट्रेस तत्व सामग्री लगभग 0.1 - 1.0 माइक्रोग्राम है। जर्मेनियम दूध, टमाटर के रस, सालमन और बीन्स में पाया जाता है। लेकिन जर्मनी की दैनिक आवश्यकता को पूरा करने के लिए आपको प्रतिदिन 10 लीटर टमाटर का रस पीना चाहिए या लगभग 5 किलोग्राम सामन खाना चाहिए। इन उत्पादों की लागत, किसी व्यक्ति के शारीरिक गुणों और सामान्य ज्ञान की दृष्टि से इतनी मात्रा में जर्मेनियम युक्त उत्पादों का उपयोग भी संभव नहीं है। रूस के क्षेत्र में, लगभग 80-90% आबादी में जर्मेनियम की कमी है, इसलिए विशेष तैयारी विकसित की गई है।

व्यावहारिक अध्ययनों से पता चला है कि शरीर में जर्मेनियम आंतों, पेट, प्लीहा, अस्थि मज्जा और रक्त में सबसे अधिक होता है। आंत और पेट में माइक्रोएलेटमेंट की उच्च सामग्री रक्त में दवा के अवशोषण की प्रक्रिया के लंबे समय तक चलने का संकेत देती है। एक धारणा है कि कार्बनिक जर्मेनियम रक्त में हीमोग्लोबिन के समान ही व्यवहार करता है, अर्थात। ऋणात्मक आवेश होता है और ऊतकों को ऑक्सीजन के स्थानांतरण में शामिल होता है। इस प्रकार, यह ऊतक स्तर पर हाइपोक्सिया के विकास को रोकता है।

बार-बार किए गए प्रयोगों के परिणामस्वरूप, जर्मेनियम की संपत्ति किलर टी कोशिकाओं को सक्रिय करने और गामा इंटरफेरॉन के प्रेरण को बढ़ावा देने के लिए सिद्ध हुई, जो तेजी से विभाजित कोशिकाओं के प्रजनन की प्रक्रिया को दबा देती है। इंटरफेरॉन की कार्रवाई की मुख्य दिशा लसीका प्रणाली के एंटीट्यूमर और एंटीवायरल संरक्षण, रेडियोप्रोटेक्टिव और इम्यूनोमॉड्यूलेटिंग फ़ंक्शन हैं।

सेसक्वाइऑक्साइड के रूप में जर्मेनियम में हाइड्रोजन आयनों एच + पर कार्य करने की क्षमता होती है, जो शरीर की कोशिकाओं पर उनके विनाशकारी प्रभाव को समाप्त करती है। मानव शरीर की सभी प्रणालियों के उत्कृष्ट कार्य की गारंटी रक्त और सभी ऊतकों को ऑक्सीजन की निर्बाध आपूर्ति है। कार्बनिक जर्मेनियम न केवल शरीर के सभी भागों में ऑक्सीजन पहुंचाता है, बल्कि हाइड्रोजन आयनों के साथ इसकी बातचीत को भी बढ़ावा देता है।

• - जर्मेनियम एक धातु है, लेकिन इसकी नाजुकता की तुलना कांच से की जा सकती है।
• - कुछ संदर्भ पुस्तकों का दावा है कि जर्मेनियम में चांदी का रंग होता है। लेकिन ऐसा नहीं कहा जा सकता, क्योंकि जर्मेनियम का रंग सीधे धातु की सतह के प्रसंस्करण की विधि पर निर्भर करता है। कभी-कभी यह लगभग काला दिखाई दे सकता है, कभी-कभी यह स्टील के रंग का होता है, और कभी-कभी यह चांदी का हो सकता है।
• - जर्मेनियम सूर्य की सतह के साथ-साथ अंतरिक्ष से गिरने वाले उल्कापिंडों में भी पाया गया था।
• - पहली बार, तत्व के खोजकर्ता क्लेमेंस विंकलर द्वारा 1887 में जर्मेनियम टेट्राक्लोराइड से ऑर्गेनोलेमेंट कंपाउंड जर्मेनियम प्राप्त किया गया था; यह टेट्राएथिल जर्मेनियम था। वर्तमान चरण में प्राप्त जर्मेनियम के सभी कार्बनिक यौगिकों में से कोई भी जहरीला नहीं है। इसी समय, अधिकांश ऑर्गोटिन और लेड माइक्रोलेमेंट्स, जो अपने भौतिक गुणों में जर्मेनियम के अनुरूप होते हैं, जहरीले होते हैं।
• - दिमित्री इवानोविच मेंडेलीव ने अपनी खोज से पहले ही तीन रासायनिक तत्वों की भविष्यवाणी की थी, जिसमें जर्मेनियम भी शामिल है, तत्व को सिलिकॉन की समानता के कारण इकैसिलिकॉन कहते हैं। प्रसिद्ध रूसी वैज्ञानिक की भविष्यवाणी इतनी सटीक थी कि इसने वैज्ञानिकों को चकित कर दिया, सहित। और विंकलर, जिन्होंने जर्मेनियम की खोज की थी। मेंडलीफ के अनुसार परमाणु भार 72 था, वास्तव में यह 72.6 था; मेंडेलीव के अनुसार विशिष्ट वजन वास्तव में 5.5 था - 5.469; मेंडेलीव के अनुसार परमाणु आयतन वास्तव में 13 था - 13.57; मेंडेलीव EsO2 के अनुसार उच्चतम ऑक्साइड, वास्तव में - GeO2, मेंडेलीव के अनुसार इसका विशिष्ट गुरुत्व 4.7 था, वास्तव में - 4.703; मेंडेलीव EsCl4 के अनुसार क्लोरीन यौगिक - तरल, क्वथनांक लगभग 90 ° C है, वास्तव में - क्लोराइड यौगिक GeCl4 - तरल, क्वथनांक 83 ° C, मेंडेलीव ESH4 के अनुसार हाइड्रोजन के साथ यौगिक गैसीय है, हाइड्रोजन वाला यौगिक वास्तव में GeH4 गैसीय है ; मेंडेलीव ईएस (सी2एच5) 4, उबलते बिंदु 160 डिग्री सेल्सियस, वास्तविकता में ऑर्गोमेटेलिक यौगिक - जीई (सी 2 एच 5) 4 उबलते बिंदु 163.5 डिग्री सेल्सियस के अनुसार ऑर्गोमेटेलिक यौगिक। जैसा कि आप ऊपर चर्चा की गई जानकारी से देख सकते हैं, मेंडेलीफ की भविष्यवाणी आश्चर्यजनक रूप से सटीक थी।
• - क्लेमेंस विंकलर ने 26 फरवरी, 1886 को मेंडेलीव को "डियर सर" शब्दों के साथ एक पत्र शुरू किया। बल्कि विनम्र तरीके से, उन्होंने रूसी वैज्ञानिक को जर्मेनियम नामक एक नए तत्व की खोज के बारे में बताया, जो इसके गुणों में मेंडेलीव की पहले से भविष्यवाणी की गई "ईकैसिलिकॉन" से ज्यादा कुछ नहीं था। दिमित्री इवानोविच मेंडेलीव का जवाब कम विनम्र नहीं था। वैज्ञानिक ने अपने सहयोगी की खोज से सहमति व्यक्त की, जर्मेनियम को "उसकी आवधिक प्रणाली का मुकुट" कहा, और विंकलर को तत्व का "पिता" कहा, जो इस "मुकुट" को पहनने के योग्य था।
• - एक शास्त्रीय अर्धचालक के रूप में जर्मेनियम सुपरकंडक्टिंग सामग्री बनाने की समस्या को हल करने की कुंजी बन गया है जो तरल हाइड्रोजन के तापमान पर काम करता है, लेकिन तरल हीलियम नहीं। जैसा कि आप जानते हैं, तापमान -252.6 डिग्री सेल्सियस या 20.5 डिग्री सेल्सियस तक पहुंचने पर हाइड्रोजन गैसीय अवस्था से तरल अवस्था में बदल जाता है। 1970 के दशक में, जर्मेनियम और नाइओबियम की एक फिल्म विकसित की गई थी, जिसकी मोटाई केवल कुछ हज़ार परमाणु थी। यह फिल्म तापमान 23.2 डिग्री सेल्सियस और उससे नीचे पहुंचने पर भी अतिचालकता बनाए रखने में सक्षम है।
• - एक जर्मेनियम सिंगल क्रिस्टल को उगाते समय, एक जर्मेनियम क्रिस्टल को पिघले हुए जर्मेनियम की सतह पर रखा जाता है - एक "बीज", जिसे धीरे-धीरे एक स्वचालित उपकरण का उपयोग करके उठाया जाता है, जबकि पिघला हुआ तापमान जर्मेनियम के पिघलने के तापमान से थोड़ा अधिक होता है (937 है) डिग्री सेल्सियस)। "बीज" घूमता है ताकि मोनोक्रिस्टल, जैसा कि वे कहते हैं, "मांस के साथ ऊंचा हो गया" सभी तरफ से समान रूप से। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि इस तरह की वृद्धि के दौरान, ज़ोन पिघलने की प्रक्रिया के समान ही होता है, अर्थात। व्यावहारिक रूप से केवल जर्मेनियम ठोस चरण में गुजरता है, और सभी अशुद्धियाँ पिघल में रहती हैं।

इतिहास

जर्मेनियम के रूप में इस तरह के एक तत्व के अस्तित्व की भविष्यवाणी 1871 में दिमित्री इवानोविच मेंडेलीव ने की थी, सिलिकॉन के साथ इसकी समानता के कारण, तत्व का नाम इकैसिलिकियम रखा गया था। 1886 में, फ्रीबर्ग माइनिंग अकादमी के एक प्रोफेसर ने चांदी के लिए एक नया खनिज, अर्गिरोडाइट की खोज की। तब इस खनिज का तकनीकी रसायन विज्ञान के प्रोफेसर क्लेमेंस विंकलर ने सावधानीपूर्वक अध्ययन किया था, जिसने खनिज का पूरा विश्लेषण किया था। अड़तालीस वर्षीय विंकलर को फ़्रीबर्ग माइनिंग अकादमी में सबसे अच्छा विश्लेषक माना जाता था, यही वजह है कि उन्हें अर्गिरोडाइट की जांच करने का अवसर दिया गया था।

काफी कम समय में, प्रोफेसर मूल खनिज में विभिन्न तत्वों के प्रतिशत पर एक रिपोर्ट प्रदान करने में सक्षम थे: इसकी संरचना में चांदी 74.72% थी; सल्फर - 17.13%; लौह ऑक्साइड - 0.66%; पारा - 0.31%; जिंक ऑक्साइड - 0.22%। लेकिन लगभग सात प्रतिशत कुछ समझ से बाहर तत्व का हिस्सा था, जो ऐसा लगता है, उस दूर के समय में अभी तक खोजा नहीं गया था। इसके साथ संयोजन के रूप में, विंकलर ने अर्गिरोडप्ट के अज्ञात घटक को अलग करने, इसके गुणों का अध्ययन करने का निर्णय लिया, और अनुसंधान की प्रक्रिया में महसूस किया कि उन्हें वास्तव में एक पूरी तरह से नया तत्व मिला था - यह डी.आई. द्वारा भविष्यवाणी की गई खोज थी। मेंडेलीव।

हालांकि, यह सोचना गलत होगा कि विंकलर का काम सुचारू रूप से चला। दिमित्री इवानोविच मेंडेलीव, अपनी पुस्तक "फंडामेंटल्स ऑफ केमिस्ट्री" के आठवें अध्याय के अलावा लिखते हैं: "पहले (फरवरी 1886) सामग्री की कमी, साथ ही लौ में एक स्पेक्ट्रम की अनुपस्थिति और जर्मेनियम यौगिकों की घुलनशीलता विंकलर के शोध को गंभीर रूप से बाधित किया ..." यह "स्पेक्ट्रम की कमी" शब्दों पर ध्यान देने योग्य है। लेकिन वो कैसे? 1886 में, वर्णक्रमीय विश्लेषण की एक व्यापक रूप से इस्तेमाल की जाने वाली विधि पहले से मौजूद थी। इस पद्धति का उपयोग करके पृथ्वी पर थैलियम, रूबिडियम, इंडियम, सीज़ियम और सूर्य पर हीलियम जैसे तत्वों की खोज की गई। वैज्ञानिक पहले से ही निश्चित रूप से जानते थे कि बिना किसी अपवाद के प्रत्येक रासायनिक तत्व का एक अलग स्पेक्ट्रम होता है, और फिर अचानक कोई स्पेक्ट्रम नहीं होता है!

इस घटना का स्पष्टीकरण थोड़ी देर बाद सामने आया। जर्मेनियम में विशिष्ट वर्णक्रमीय रेखाएँ होती हैं। उनकी तरंग दैर्ध्य २६५१.१८ है; 3039.06 और कुछ और। हालांकि, वे सभी स्पेक्ट्रम के पराबैंगनी अदृश्य भाग के भीतर स्थित हैं, इसे भाग्यशाली माना जा सकता है कि विंकलर विश्लेषण के पारंपरिक तरीकों का अनुयायी है, क्योंकि यह इन तरीकों से उन्हें सफलता मिली।

विंकलर द्वारा उपयोग किए जाने वाले खनिज से जर्मेनियम प्राप्त करने की विधि 32वें तत्व के निष्कर्षण के आधुनिक औद्योगिक तरीकों में से एक के काफी करीब है। सबसे पहले, argardant में निहित जर्मेनियम को डाइऑक्साइड में परिवर्तित किया गया था। फिर परिणामस्वरूप सफेद पाउडर को हाइड्रोजन वातावरण में 600-700 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर गर्म किया गया। इस मामले में, प्रतिक्रिया स्पष्ट निकली: GeO 2 + 2H 2 → Ge + 2H 2 O।

इस विधि द्वारा सबसे पहले अपेक्षाकृत शुद्ध तत्व संख्या 32, जर्मेनियम प्राप्त किया गया था। सबसे पहले, विंकलर ने उसी नाम के ग्रह के सम्मान में वैनेडियम नेप्च्यूनियम नाम देने का इरादा किया, क्योंकि नेपच्यून, जर्मेनियम की तरह, पहले भविष्यवाणी की गई थी, और उसके बाद ही पाया गया। लेकिन फिर यह पता चला कि ऐसा नाम पहले भी एक बार इस्तेमाल किया जा चुका है, एक रासायनिक तत्व जो गलत तरीके से खोजा गया था, उसे नेप्च्यूनियम नाम दिया गया था। विंकलर ने अपने नाम और खोज से समझौता नहीं करने का फैसला किया और नेप्च्यूनियम को छोड़ दिया। एक फ्रांसीसी वैज्ञानिक रेयन ने प्रस्तावित किया, हालांकि, उन्होंने अपने प्रस्ताव को एक मजाक के रूप में मान्यता दी, तत्व को कोणीय कहने का सुझाव दिया, यानी। "विवादास्पद, कोणीय", लेकिन यह नाम विंकलर को पसंद नहीं आया। नतीजतन, वैज्ञानिक ने स्वतंत्र रूप से अपने तत्व के लिए नाम चुना, और इसे जर्मेनियम कहा, अपने मूल देश जर्मनी के सम्मान में, समय के साथ यह नाम स्थापित हो गया।

दूसरी मंजिल तक। XX सदी। जर्मेनियम का व्यावहारिक उपयोग सीमित रहा। धातु का औद्योगिक उत्पादन केवल अर्धचालक और अर्धचालक इलेक्ट्रॉनिक्स के विकास के संबंध में हुआ।

प्रकृति में होना

जर्मेनियम को एक ट्रेस तत्व के रूप में वर्गीकृत किया जा सकता है। प्रकृति में तत्व मुक्त रूप में बिल्कुल भी नहीं होता है। हमारे ग्रह की पृथ्वी की पपड़ी में कुल धातु सामग्री द्रव्यमान के हिसाब से 7 × 10 -4% है। यह चांदी, सुरमा या बिस्मथ जैसे रासायनिक तत्वों की सामग्री से अधिक है। लेकिन इसके अपने खनिज, जर्मेनियम, काफी दुर्लभ हैं और प्रकृति में बहुत कम पाए जाते हैं। इनमें से लगभग सभी खनिज सल्फोसाल्ट हैं, उदाहरण के लिए, जर्मेनाइट Cu 2 (Cu, Fe, Ge, Zn) 2 (S, As) 4, कॉन्फिल्डाइट Ag 8 (Sn, Ce) S 6, argyrodite Ag8GeS6, और अन्य।

पृथ्वी की पपड़ी में बिखरे हुए जर्मेनियम का मुख्य भाग बड़ी संख्या में चट्टानों के साथ-साथ कई खनिजों में निहित है: अलौह धातुओं के सल्फाइट अयस्क, लौह अयस्क, कुछ ऑक्साइड खनिज (क्रोमाइट, मैग्नेटाइट, रूटाइल, और अन्य) ), ग्रेनाइट, डायबेस और बेसाल्ट। कुछ स्पैलेराइट्स की संरचना में, तत्व की सामग्री कई किलोग्राम प्रति टन तक पहुंच सकती है, उदाहरण के लिए, फ्रेंकाइट और सल्वेनाइट में 1 किग्रा / टी, एनर्गाइट्स में जर्मेनियम की सामग्री 5 किग्रा / टी है, पाइराग्रिराइट में - 10 किग्रा तक / टी, लेकिन अन्य सिलिकेट्स और सल्फाइड में - दसियों और सैकड़ों ग्राम / टी। जर्मेनियम का एक छोटा सा अनुपात लगभग सभी सिलिकेटों के साथ-साथ कुछ तेल और कोयले के भंडार में मौजूद होता है।

तत्व का मुख्य खनिज जर्मेनियम सल्फाइट (सूत्र GeS2) है। खनिज जिंक सल्फाइट्स और अन्य धातुओं में अशुद्धता के रूप में पाया जाता है। जर्मेनियम के सबसे महत्वपूर्ण खनिज हैं: जर्मेनाइट Cu 3 (Ge, Fe, Ga) (S, As) 4, प्लंबोजर्मनाइट (Pb, Ge, Ga) 2 SO 4 (OH) 2 2H 2 O, स्टोटाइट FeGe (OH) 6 , रेनेराइट Cu ३ (Fe, Ge, Zn) (S, As) ४ और argyrodite Ag ८ GeS ६।

जर्मनी बिना किसी अपवाद के सभी राज्यों के क्षेत्रों में मौजूद है। लेकिन दुनिया के किसी भी औद्योगिक रूप से विकसित देश में इस धातु के औद्योगिक भंडार नहीं हैं। जर्मेनियम बहुत, बहुत बिखरा हुआ है। पृथ्वी पर, इस धातु के खनिजों को बहुत दुर्लभ माना जाता है, जिसमें जर्मेनियम की सामग्री कम से कम 1% से अधिक होती है। इस तरह के खनिजों में हाल के दशकों में खोजे गए खनिजों सहित जर्मेनाइट, अर्गीरोडाइट, अल्ट्राबासाइट, आदि शामिल हैं: शोटोटाइट, रेनियराइट, प्लंबोगर्मनाइट और कॉन्फिल्डाइट। इन सभी खनिजों के भंडार इस दुर्लभ और महत्वपूर्ण रासायनिक तत्व के लिए आधुनिक उद्योग की मांग को पूरा करने में सक्षम नहीं हैं।

जर्मेनियम का अधिकांश भाग अन्य रासायनिक तत्वों के खनिजों में बिखरा हुआ है, और प्राकृतिक जल में, कोयले में, जीवित जीवों और मिट्टी में भी पाया जाता है। उदाहरण के लिए, साधारण कोयले में जर्मेनियम की मात्रा कभी-कभी 0.1% से अधिक तक पहुँच जाती है। लेकिन ऐसा आंकड़ा काफी दुर्लभ है, आमतौर पर जर्मेनियम का अनुपात कम होता है। लेकिन एन्थ्रेसाइट में लगभग कोई जर्मेनियम नहीं होता है।

प्राप्त

जर्मेनियम सल्फाइड को संसाधित करते समय, GeO2 ऑक्साइड प्राप्त होता है, हाइड्रोजन की मदद से इसे मुक्त जर्मेनियम प्राप्त करने के लिए कम किया जाता है।

औद्योगिक उत्पादन में, जर्मेनियम का खनन मुख्य रूप से अलौह धातु अयस्कों (जिंक ब्लेंड, जिंक-कॉपर-लेड पॉलीमेटेलिक कॉन्संट्रेट जिसमें 0.001-0.1% जर्मेनियम होता है) के प्रसंस्करण के परिणामस्वरूप उप-उत्पाद के रूप में किया जाता है, कोयले के दहन से राख, और कुछ कोक-रासायनिक उत्पाद।

प्रारंभ में, जर्मेनियम कॉन्संट्रेट (2% से 10% जर्मेनियम) को ऊपर चर्चा किए गए स्रोतों से विभिन्न तरीकों से अलग किया जाता है, जिसका चुनाव कच्चे माल की संरचना पर निर्भर करता है। बॉक्सिंग कोयले के प्रसंस्करण में, जर्मेनियम को आंशिक रूप से (5% से 10% तक) सुप्रा-राल पानी और राल में अवक्षेपित किया जाता है, वहां से इसे टैनिन के साथ एक परिसर में निकाला जाता है, जिसके बाद इसे सुखाया जाता है और 400 के तापमान पर निकाल दिया जाता है। -500 डिग्री सेल्सियस परिणाम एक सांद्रण है जिसमें लगभग 30-40% जर्मेनियम होता है, जिसमें से जर्मेनियम को GeCl 4 के रूप में पृथक किया जाता है। इस तरह के सांद्रण से जर्मेनियम निकालने की प्रक्रिया में, एक नियम के रूप में, समान चरण शामिल हैं:

1) सांद्र हाइड्रोक्लोरिक एसिड, एक जलीय माध्यम में एसिड और क्लोरीन का मिश्रण, या अन्य क्लोरीनिंग एजेंटों के साथ क्लोरीनयुक्त होता है जिसके परिणामस्वरूप तकनीकी जीईसीएल 4 हो सकता है। GeCl4 को शुद्ध करने के लिए, केंद्रित हाइड्रोक्लोरिक एसिड की अशुद्धियों के सुधार और निष्कर्षण का उपयोग किया जाता है।

2) GeCl 4 का हाइड्रोलिसिस किया जाता है, हाइड्रोलिसिस के उत्पादों को तब तक शांत किया जाता है जब तक कि ऑक्साइड GeO 2 प्राप्त न हो जाए।

3) GeO को हाइड्रोजन या अमोनिया द्वारा शुद्ध धातु में अपचयित किया जाता है।

शुद्धतम जर्मेनियम प्राप्त करते समय, जिसका उपयोग अर्धचालक तकनीकी साधनों में किया जाता है, धातु के क्षेत्र को पिघलाया जाता है। अर्धचालक उत्पादन के लिए आवश्यक मोनोक्रिस्टलाइन जर्मेनियम, आमतौर पर ज़ोन पिघलने या Czochralski विधि द्वारा प्राप्त किया जाता है।

उप-उत्पाद कोक पौधों के सुप्रा-टार जल से जर्मेनियम को अलग करने के तरीके सोवियत वैज्ञानिक वी.ए. नज़रेंको। इस कच्चे माल में, जर्मेनियम 0.0003% से अधिक नहीं है, हालांकि, उनसे ओक के अर्क का उपयोग करके, टैनाइड कॉम्प्लेक्स के रूप में जर्मेनियम को अवक्षेपित करना आसान है।

टैनिन का मुख्य घटक एक ग्लूकोज एस्टर है, जहां मेटा-डिगैलिक एसिड रेडिकल मौजूद होता है, जो जर्मेनियम को बांधता है, भले ही घोल में तत्व की सांद्रता बहुत कम हो। तलछट से, आप आसानी से एक सांद्रण प्राप्त कर सकते हैं, जिसमें जर्मेनियम डाइऑक्साइड की सामग्री 45% तक होती है।

बाद के परिवर्तनों का कच्चे माल के प्रकार पर बहुत कम निर्भरता होगी। जर्मेनियम हाइड्रोजन द्वारा कम किया जाता है (जैसा कि 19वीं शताब्दी में विंकलर के साथ था), हालांकि, पहले जर्मेनियम ऑक्साइड को कई अशुद्धियों से अलग करना आवश्यक है। एक जर्मेनियम यौगिक के गुणों का सफल संयोजन इस समस्या को हल करने के लिए बहुत उपयोगी साबित हुआ।

जर्मेनियम टेट्राक्लोराइड GeCl4. एक वाष्पशील द्रव है जो केवल 83.1°C पर उबलता है। इसलिए, यह काफी आसानी से आसवन और सुधार (पैक क्वार्ट्ज कॉलम में) द्वारा शुद्ध किया जाता है।

GeCl4 हाइड्रोक्लोरिक एसिड में लगभग अघुलनशील है। इसका मतलब है कि एचसीएल के साथ अशुद्धियों को घोलकर इसे शुद्ध किया जा सकता है।

शुद्ध जर्मेनियम टेट्राक्लोराइड को पानी से उपचारित किया जाता है, आयन एक्सचेंज रेजिन का उपयोग करके शुद्ध किया जाता है। आवश्यक शुद्धता का संकेत पानी के विशिष्ट प्रतिरोध में 15-20 मिलियन ओम · सेमी की वृद्धि है।

पानी की क्रिया के तहत GeCl4 का हाइड्रोलिसिस होता है:

GeCl4 + 2H2O → GeO2 + 4HCl।

यह ध्यान दिया जा सकता है कि हमारे सामने जर्मेनियम टेट्राक्लोराइड प्राप्त करने की प्रतिक्रिया के लिए "पीछे की ओर लिखा" समीकरण है।

उसके बाद, शुद्ध हाइड्रोजन का उपयोग करके GeO2 को कम किया जाता है:

GeO2 + 2 H2O → Ge + 2 H2O।

नतीजतन, पाउडर जर्मेनियम प्राप्त होता है, जिसे मिश्रित किया जाता है और फिर ज़ोन पिघलने की विधि द्वारा शुद्ध किया जाता है। यह शुद्धिकरण विधि 1952 में विशेष रूप से जर्मेनियम के शुद्धिकरण के लिए विकसित की गई थी।

जर्मेनियम को एक या दूसरे प्रकार की चालकता प्रदान करने के लिए आवश्यक अशुद्धियों को उत्पादन के अंतिम चरणों में पेश किया जाता है, अर्थात् ज़ोन पिघलने के दौरान, साथ ही एक क्रिस्टल के विकास के दौरान।

आवेदन

जर्मेनियम एक अर्धचालक पदार्थ है जिसका उपयोग इलेक्ट्रॉनिक्स और प्रौद्योगिकी में माइक्रो-सर्किट और ट्रांजिस्टर के निर्माण में किया जाता है। जर्मेनियम की सबसे पतली फिल्मों को कांच पर लगाया जाता है, जिसका उपयोग रडार प्रतिष्ठानों में प्रतिरोध के रूप में किया जाता है। विभिन्न धातुओं के साथ जर्मेनियम के मिश्र धातुओं का उपयोग डिटेक्टरों और सेंसर के निर्माण में किया जाता है। जर्मेनियम डाइऑक्साइड का व्यापक रूप से चश्मे के उत्पादन में उपयोग किया जाता है जो अवरक्त विकिरण संचारित करता है।

जर्मेनियम टेलुराइड लंबे समय से एक स्थिर थर्मोइलेक्ट्रिक सामग्री है, साथ ही थर्मोइलेक्ट्रिक मिश्र धातुओं का एक घटक (50 μV / K के साथ थर्मो-मीन्स ईएमएफ)। अल्ट्राहाई-प्योरिटी जर्मेनियम इंफ्रारेड ऑप्टिक्स के लिए प्रिज्म और लेंस के निर्माण में एक असाधारण रणनीतिक भूमिका निभाता है। जर्मेनियम का सबसे बड़ा उपभोक्ता ठीक इन्फ्रारेड ऑप्टिक्स है, जिसका उपयोग कंप्यूटर प्रौद्योगिकी, दृष्टि और मिसाइल मार्गदर्शन प्रणाली, रात्रि दृष्टि उपकरणों, मानचित्रण और उपग्रहों से पृथ्वी की सतह का अध्ययन करने में किया जाता है। जर्मेनियम का व्यापक रूप से फाइबर ऑप्टिक सिस्टम (ग्लास फाइबर में जर्मेनियम टेट्राफ्लोराइड जोड़ना) के साथ-साथ सेमीकंडक्टर डायोड में भी उपयोग किया जाता है।

एक शास्त्रीय अर्धचालक के रूप में जर्मेनियम सुपरकंडक्टिंग सामग्री बनाने की समस्या को हल करने की कुंजी बन गया है जो तरल हाइड्रोजन के तापमान पर काम करता है, लेकिन तरल हीलियम नहीं। जैसा कि आप जानते हैं, तापमान -252.6 डिग्री सेल्सियस या 20.5 डिग्री सेल्सियस तक पहुंचने पर हाइड्रोजन गैसीय अवस्था से तरल अवस्था में चला जाता है। 1970 के दशक में, जर्मेनियम और नाइओबियम की एक फिल्म विकसित की गई थी, जिसकी मोटाई केवल कुछ हज़ार परमाणु थी। यह फिल्म तापमान 23.2 डिग्री सेल्सियस और उससे नीचे पहुंचने पर भी अतिचालकता बनाए रखने में सक्षम है।

एचईएस प्लेट में इंडियम को फ्यूज करके, तथाकथित छेद चालकता के साथ एक क्षेत्र बनाकर, एक सुधार उपकरण प्राप्त किया जाता है, यानी। डायोड। एक डायोड में एक दिशा में विद्युत प्रवाह को पारित करने की संपत्ति होती है: छेद चालन वाले क्षेत्र से एक इलेक्ट्रॉन क्षेत्र। एचईएस प्लेट के दोनों किनारों पर इंडियम को फ्यूज करने के बाद, यह प्लेट ट्रांजिस्टर के आधार में बदल जाती है। दुनिया में पहली बार 1948 में एक जर्मेनियम ट्रांजिस्टर बनाया गया था, और केवल बीस वर्षों के बाद, ऐसे लाखों-करोड़ों उपकरणों का उत्पादन किया गया था।

जर्मेनियम और ट्रायोड पर आधारित डायोड का व्यापक रूप से टेलीविजन और रेडियो में, विभिन्न प्रकार के माप उपकरणों और गणना उपकरणों में उपयोग किया जाता है।

जर्मेनियम का उपयोग आधुनिक तकनीक के अन्य विशेष रूप से महत्वपूर्ण क्षेत्रों में भी किया जाता है: जब कम तापमान को मापते हैं, जब अवरक्त विकिरण का पता लगाते हैं, आदि।

इन सभी क्षेत्रों में झाड़ू का उपयोग करने के लिए बहुत अधिक रासायनिक और भौतिक शुद्धता वाले जर्मेनियम की आवश्यकता होती है। रासायनिक शुद्धता ऐसी शुद्धता है कि हानिकारक अशुद्धियों की मात्रा दस लाखवें प्रतिशत (10-7%) से अधिक नहीं होनी चाहिए। भौतिक शुद्धता का अर्थ है न्यूनतम अव्यवस्था, किसी पदार्थ की क्रिस्टल संरचना का न्यूनतम उल्लंघन। इसे प्राप्त करने के लिए, सिंगल-क्रिस्टल जर्मेनियम को विशेष रूप से उगाया जाता है। इस मामले में, संपूर्ण धातु पिंड सिर्फ एक क्रिस्टल है।

इसके लिए पिघले हुए जर्मेनियम की सतह पर एक जर्मेनियम क्रिस्टल रखा जाता है - एक "बीज", जो एक स्वचालित उपकरण की मदद से धीरे-धीरे ऊपर उठता है, जबकि पिघला हुआ तापमान जर्मेनियम के गलनांक से थोड़ा अधिक होता है (937 डिग्री सेल्सियस) . "बीज" घूमता है ताकि मोनोक्रिस्टल, जैसा कि वे कहते हैं, "मांस के साथ ऊंचा हो गया" सभी तरफ से समान रूप से। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि इस तरह की वृद्धि के दौरान, ज़ोन पिघलने की प्रक्रिया के समान ही होता है, अर्थात। व्यावहारिक रूप से केवल जर्मेनियम ठोस चरण में गुजरता है, और सभी अशुद्धियाँ पिघल में रहती हैं।

भौतिक गुण

शायद, इस लेख के कुछ पाठकों को वैनेडियम को स्पष्ट रूप से देखना था। तत्व अपने आप में काफी दुर्लभ और महंगा है, वे इससे उपभोक्ता सामान नहीं बनाते हैं, और उनके जर्मेनियम की फिलिंग, जो बिजली के उपकरणों में होती है, इतनी छोटी है कि धातु को देखना असंभव है।

कुछ संदर्भ पुस्तकों का दावा है कि जर्मेनियम का रंग चांदी जैसा है। लेकिन ऐसा नहीं कहा जा सकता, क्योंकि जर्मेनियम का रंग सीधे धातु की सतह के प्रसंस्करण की विधि पर निर्भर करता है। कभी-कभी यह लगभग काला दिखाई दे सकता है, कभी-कभी यह स्टील के रंग का होता है, और कभी-कभी यह चांदी का हो सकता है।

जर्मेनियम इतनी दुर्लभ धातु है कि इसके पिंड के मूल्य की तुलना सोने के मूल्य से की जा सकती है। जर्मेनियम अपनी बढ़ी हुई नाजुकता से अलग है, जिसकी तुलना केवल कांच से की जा सकती है। बाह्य रूप से, जर्मेनियम सिलिकॉन के काफी करीब है। ये दोनों तत्व सबसे महत्वपूर्ण अर्धचालक और एनालॉग के शीर्षक के लिए प्रतिस्पर्धी हैं। यद्यपि तत्व के कुछ तकनीकी गुण काफी हद तक समान हैं, सामग्री की उपस्थिति के लिए, जर्मेनियम को सिलिकॉन से अलग करना बहुत आसान है, जर्मेनियम दोगुने से अधिक भारी है। सिलिकॉन का घनत्व 2.33 g/cm3 और जर्मेनियम का घनत्व 5.33 g/cm3 है।

लेकिन जर्मेनियम के घनत्व के बारे में स्पष्ट रूप से नहीं कहा जा सकता है, क्योंकि चित्र 5.33 g/cm3 जर्मेनियम-1 को दर्शाता है। यह 32वें तत्व के पांच एलोट्रोपिक संशोधनों में सबसे महत्वपूर्ण और सबसे आम संशोधनों में से एक है। उनमें से चार क्रिस्टलीय हैं और एक अनाकार है। जर्मेनियम -1 चार क्रिस्टलीयों में सबसे हल्का है। इसके क्रिस्टल बिल्कुल उसी तरह बनाए जाते हैं जैसे हीरे के क्रिस्टल, a = 0.533 एनएम। हालाँकि, यदि यह संरचना कार्बन के लिए अधिकतम सघन है, तो जर्मेनियम में भी सघन संशोधन होते हैं। मध्यम ताप और उच्च दबाव (100 डिग्री सेल्सियस पर लगभग 30 हजार वायुमंडल) जर्मेनियम -1 को जर्मेनियम -2 में बदल देता है, जिसकी क्रिस्टल जाली की संरचना बिल्कुल सफेद टिन के समान होती है। हम जर्मेनियम -3 और जर्मेनियम -4 प्राप्त करने के लिए उसी विधि का उपयोग करते हैं, जो और भी सघन हैं। ये सभी "काफी सामान्य नहीं" संशोधन जर्मेनियम -1 को न केवल घनत्व में, बल्कि विद्युत चालकता में भी पार करते हैं।

तरल जर्मेनियम का घनत्व 5.557 ग्राम / सेमी 3 (1000 डिग्री सेल्सियस पर) है, धातु का पिघलने का तापमान 937.5 डिग्री सेल्सियस है; क्वथनांक लगभग 2700 ° C है; 25 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर तापीय चालकता गुणांक का मान लगभग 60 डब्ल्यू / (एम (के), या 0.14 कैल / (सेमी (सेक (डिग्री)) है। सामान्य तापमान पर, यहां तक ​​​​कि शुद्ध जर्मेनियम भी नाजुक होता है, लेकिन जब यह 550 ° C तक पहुँच जाता है, यह सुसाइड करना शुरू कर देता है, खनिज पैमाने के अनुसार, जर्मेनियम की कठोरता 6 से 6.5 तक होती है; संपीडन गुणांक का मान (0 से 120 Gn / m2 तक या 0 से 12000 kgf तक दबाव सीमा में) / मिमी 2) 1.4 · 10-7 मीटर 2 / एमएन (या 1.4 · 10-6 सेमी 2 / किग्रा) है; सतह तनाव संकेतक 0.6 एन / एम (या 600 डायन / सेमी) है।

जर्मेनियम 1.104 · 10 -19, या 0.69 eV (25 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर) के बैंड गैप के साथ एक विशिष्ट अर्धचालक है; उच्च शुद्धता वाले जर्मेनियम में 0.60 ओम (एम (60 ओम (सेमी)) (25 डिग्री सेल्सियस) की प्रतिरोधकता होती है; इलेक्ट्रॉन गतिशीलता सूचकांक 3900 है, और छेद की गतिशीलता 1900 सेमी 2 / वी। सेकंड (25 डिग्री सेल्सियस और पर) है 8% अशुद्धियों से सामग्री) अवरक्त किरणों के लिए, जिसकी तरंग दैर्ध्य 2 माइक्रोन से अधिक है, धातु पारदर्शी है।

जर्मेनियम काफी नाजुक होता है, यह 550 डिग्री सेल्सियस से नीचे के तापमान के लिए गर्म या ठंडे दबाव के उपचार के लिए खुद को उधार नहीं देता है, लेकिन यदि तापमान अधिक हो जाता है, तो धातु नमनीय है। खनिज पैमाने पर धातु की कठोरता 6.0-6.5 है (जर्मेनियम को धातु या हीरे की डिस्क और अपघर्षक का उपयोग करके प्लेटों में देखा जाता है)।

रासायनिक गुण

जर्मेनियम, रासायनिक यौगिकों में होने के कारण, आमतौर पर दूसरी और चौथी संयोजकता प्रदर्शित करता है, लेकिन टेट्रावैलेंट जर्मेनियम यौगिक अधिक स्थिर होते हैं। कमरे के तापमान पर जर्मेनियम पानी, हवा, साथ ही क्षार के समाधान और सल्फ्यूरिक या हाइड्रोक्लोरिक एसिड के तनु सांद्रता के लिए प्रतिरोधी है, लेकिन तत्व एक्वा रेजिया या हाइड्रोजन पेरोक्साइड के एक क्षारीय समाधान में आसानी से भंग हो जाता है। नाइट्रिक एसिड की क्रिया से तत्व धीरे-धीरे ऑक्सीकृत हो जाता है। जब हवा में तापमान 500-700 डिग्री सेल्सियस तक पहुंच जाता है, तो जर्मेनियम ऑक्साइड GeO2 और GeO में ऑक्सीकरण करना शुरू कर देता है। (iv) जर्मेनियम ऑक्साइड एक सफेद पाउडर है जिसका गलनांक १११६ डिग्री सेल्सियस और पानी में ४.३ ग्राम/ली (२० डिग्री सेल्सियस पर) घुलनशीलता है। इसके रासायनिक गुणों के अनुसार, पदार्थ उभयचर है, क्षार में घुल जाता है, खनिज एसिड में कठिनाई के साथ। यह एक हाइड्रेटेड अवक्षेप GeO 3 nH 2 O के प्रवेश द्वारा प्राप्त किया जाता है, जो हाइड्रोलिसिस के दौरान जारी किया जाता है। जर्मेनियम एसिड के डेरिवेटिव, उदाहरण के लिए, धातु के जर्मनेट्स (Na 2 GeO 3, Li 2 GeO 3, आदि) उच्च के साथ ठोस होते हैं। गलनांक, GeO2 और अन्य ऑक्साइड को फ्यूज करके प्राप्त किया जा सकता है।

जर्मेनियम और हैलोजन की परस्पर क्रिया के परिणामस्वरूप, संबंधित टेट्राहैलाइड्स बन सकते हैं। क्लोरीन और फ्लोरीन (कमरे के तापमान पर भी) के साथ प्रतिक्रिया करना सबसे आसान है, फिर आयोडीन (तापमान 700-800 डिग्री सेल्सियस, सीओ की उपस्थिति) और ब्रोमीन (कम हीटिंग के साथ) के साथ। जर्मेनियम के सबसे महत्वपूर्ण यौगिकों में से एक टेट्राक्लोराइड (सूत्र GeCl 4) है। यह 49.5 डिग्री सेल्सियस के गलनांक, 83.1 डिग्री सेल्सियस के क्वथनांक और 1.84 ग्राम / सेमी3 (20 डिग्री सेल्सियस पर) के घनत्व के साथ एक रंगहीन तरल है। पदार्थ पानी के साथ दृढ़ता से हाइड्रोलाइज्ड होता है, जिससे हाइड्रेटेड ऑक्साइड (IV) का एक अवक्षेप बनता है। टेट्राक्लोराइड धात्विक जर्मेनियम के क्लोरीनीकरण या GeO2 ऑक्साइड और सांद्र हाइड्रोक्लोरिक एसिड की परस्पर क्रिया द्वारा प्राप्त किया जाता है। सामान्य सूत्र GeX 2, hexachlorodigermane Ge 2 Cl 6, GeCl मोनोक्लोराइड, और जर्मेनियम ऑक्सीक्लोराइड (उदाहरण के लिए, СеОСl 2) के साथ ज्ञात जर्मेनियम डाइहैलाइड भी हैं।

900-1000 डिग्री सेल्सियस तक पहुंचने पर, सल्फर जर्मेनियम के साथ सख्ती से बातचीत करता है, जिससे जीईएस 2 डाइसल्फ़ाइड बनता है। यह 825 डिग्री सेल्सियस के गलनांक के साथ एक सफेद ठोस है। जीईएस मोनोसल्फाइड और टेल्यूरियम और सेलेनियम के साथ जर्मेनियम के समान यौगिकों का निर्माण, जो अर्धचालक हैं, भी संभव हैं। 1000-1100 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर, हाइड्रोजन जर्मेनियम के साथ थोड़ी प्रतिक्रिया करता है, जिससे जर्मिन (GeH) X बनता है, जो एक अस्थिर और अत्यधिक वाष्पशील यौगिक है। जीई एन एच 2एन + 2 से जीई 9 एच 20 श्रृंखला के जर्मनिक हाइड्रोजन तनु एचसीएल के साथ जर्मेनाइड्स की बातचीत से बन सकते हैं। GeH 2 की संरचना के साथ जर्मिलीन भी जाना जाता है। जर्मेनियम नाइट्रोजन के साथ सीधे प्रतिक्रिया नहीं करता है, लेकिन एक नाइट्राइड जीई 3 एन 4 है, जो जर्मेनियम (700-800 डिग्री सेल्सियस) पर अमोनिया की क्रिया से प्राप्त होता है। जर्मेनियम कार्बन के साथ परस्पर क्रिया नहीं करता है। कई धातुओं के साथ, जर्मेनियम विभिन्न यौगिक बनाता है - जर्मेनाइड्स।

जर्मेनियम के कई जटिल यौगिक ज्ञात हैं, जो जर्मेनियम तत्व के विश्लेषणात्मक रसायन विज्ञान के साथ-साथ रासायनिक तत्व प्राप्त करने की प्रक्रियाओं में महत्वपूर्ण होते जा रहे हैं। जर्मेनियम हाइड्रॉक्सिल युक्त कार्बनिक अणुओं (पॉलीहाइड्रिक अल्कोहल, पॉलीबेसिक एसिड और अन्य) के साथ जटिल यौगिक बनाने में सक्षम है। जर्मेनियम हेटरोपॉलीएसिड भी हैं। IV-वें समूह के अन्य तत्वों की तरह, जर्मेनियम विशेष रूप से ऑर्गोमेटेलिक यौगिक बनाता है। एक उदाहरण टेट्राएथिलगर्मेन (सी 2 एच 5) 4 जीई 3 है।

जर्मेनियम(अव्य। जर्मेनियम), जीई, मेंडेलीव की आवधिक प्रणाली के समूह IV का रासायनिक तत्व; क्रम संख्या 32, परमाणु द्रव्यमान 72.59; एक धात्विक चमक के साथ एक ग्रे-सफेद ठोस। प्राकृतिक जर्मेनियम द्रव्यमान संख्या 70, 72, 73, 74 और 76 के साथ पांच स्थिर समस्थानिकों का मिश्रण है। जर्मनी के अस्तित्व और गुणों की भविष्यवाणी 1871 में डीआई मेंडेलीव द्वारा की गई थी और इसके गुणों की निकटता के कारण इसे अभी भी अज्ञात तत्व इकैसिलिकॉन नाम दिया गया था। सिलिकॉन। १८८६ में, जर्मन रसायनज्ञ के. विंकलर ने खनिज अर्गिरोडाइट में एक नए तत्व की खोज की, जिसका नाम उन्होंने अपने देश के नाम पर जर्मनी रखा; जर्मेनियम काफी हद तक इकैसिलिकॉन के समान निकला। २०वीं शताब्दी के उत्तरार्ध तक जर्मनी का व्यावहारिक अनुप्रयोग बहुत सीमित रहा। जर्मनी में औद्योगिक उत्पादन अर्धचालक इलेक्ट्रॉनिक्स के विकास के संबंध में उत्पन्न हुआ।

पृथ्वी की पपड़ी में जर्मेनियम की कुल सामग्री वजन से 7 · 10 -4% है, जो कि, उदाहरण के लिए, सुरमा, चांदी, बिस्मथ से अधिक है। हालाँकि, जर्मनी के अपने खनिज अत्यंत दुर्लभ हैं। उनमें से लगभग सभी सल्फोसाल्ट हैं: जर्मेनाइट Cu 2 (Cu, Fe, Ge, Zn) 2 (S, As) 4, argyrodite Ag 8 GeS 6, Confildite Ag 8 (Sn, Ge) S 6 और अन्य। जर्मनी का अधिकांश भाग पृथ्वी की पपड़ी में बड़ी संख्या में चट्टानों और खनिजों में फैला हुआ है: अलौह धातुओं के सल्फाइड अयस्कों में, लौह अयस्कों में, कुछ ऑक्साइड खनिजों (क्रोमाइट, मैग्नेटाइट, रूटाइल और अन्य) में, ग्रेनाइट में, डायबेस और बेसाल्ट। इसके अलावा, जर्मेनियम लगभग सभी सिलिकेटों में, कोयले और तेल के कुछ निक्षेपों में मौजूद होता है।

भौतिक गुण जर्मनी।जर्मेनियम एक क्यूबिक डायमंड-प्रकार की संरचना में क्रिस्टलीकृत होता है, यूनिट सेल पैरामीटर एक = 5, 6575 है। ठोस जर्मेनियम का घनत्व 5.327 ग्राम / सेमी 3 (25 डिग्री सेल्सियस) है; तरल 5.557 (1000 डिग्री सेल्सियस); टी पीएल 937.5 डिग्री सेल्सियस; टी गठरी लगभग 2700 डिग्री सेल्सियस; तापीय चालकता गुणांक ~ 60 W / (m · K), या 0.14 cal / (cm · sec · deg) 25 ° पर। यहां तक ​​कि बहुत शुद्ध जर्मेनियम भी सामान्य तापमान पर भंगुर होता है, लेकिन 550 डिग्री सेल्सियस से ऊपर यह प्लास्टिक विरूपण के लिए उधार देता है। खनिज पैमाने पर जर्मनी की कठोरता 6-6.5; संपीड़ितता गुणांक (दबाव रेंज 0-120 जीएन / एम 2, या 0-12000 किग्रा / मिमी 2) 1.4 · 10 -7 मीटर 2 / एमएन (1.4 · 10 -6 सेमी 2 / किग्रा); सतह तनाव 0.6 एन / एम (600 डायने / सेमी)। जर्मेनियम 1.104 · 10 -19 J या 0.69 eV (25 ° C) के बैंड गैप के साथ एक विशिष्ट अर्धचालक है; उच्च शुद्धता जर्मनी का विशिष्ट विद्युत प्रतिरोध 25 डिग्री सेल्सियस पर 0.60 ओम · मी (60 ओम · सेमी); इलेक्ट्रॉनों की गतिशीलता 3900 है और छिद्रों की गतिशीलता 1900 सेमी 2 / वी · एस (25 डिग्री सेल्सियस) (10 -8% से कम की अशुद्धता सामग्री के साथ) है। 2 माइक्रोन से अधिक तरंग दैर्ध्य के साथ अवरक्त किरणों के लिए पारदर्शी।

रासायनिक गुण जर्मनी।रासायनिक यौगिकों में, जर्मेनियम आमतौर पर 4-वैलेंट जर्मनी के अधिक स्थिर यौगिकों के साथ 2 और 4 की संयोजकता प्रदर्शित करता है। कमरे के तापमान पर, जर्मेनियम हवा, पानी, क्षार के घोल और हाइड्रोक्लोरिक और सल्फ्यूरिक एसिड की क्रिया के लिए प्रतिरोधी है, लेकिन आसानी से एक्वा रेजिया और हाइड्रोजन पेरोक्साइड के क्षारीय घोल में घुल जाता है। यह धीरे-धीरे नाइट्रिक एसिड के साथ ऑक्सीकरण करता है। जब हवा में 500-700 ° C तक गर्म किया जाता है, तो जर्मेनियम का ऑक्सीकरण GeO और GeO 2 ऑक्साइड में हो जाता है। ऑक्साइड जर्मनी (IV) - 1116 ° C के गलनांक वाला सफेद पाउडर; पानी में घुलनशीलता 4.3 ग्राम / एल (20 डिग्री सेल्सियस)। एम्फोटेरिक के रासायनिक गुणों के अनुसार, यह क्षार में और खनिज अम्लों में कठिनाई के साथ घुल जाता है। यह हाइड्रेटेड अवक्षेप (GeO 3 · nH 2 O) को शांत करके प्राप्त किया जाता है, जो GeCl 4 टेट्राक्लोराइड के हाइड्रोलिसिस के दौरान निकलता है। GeO 2 को अन्य ऑक्साइड के साथ मिलाने से, जर्मेनिक एसिड डेरिवेटिव - मेटल जर्मेनेट्स (Li 2 GeO 3, Na 2 GeO 3 और अन्य) - उच्च गलनांक वाले ठोस पदार्थ प्राप्त किए जा सकते हैं।

जब जर्मनी हैलोजन के साथ परस्पर क्रिया करता है, तो संबंधित टेट्राहैलाइड बनते हैं। प्रतिक्रिया सबसे आसानी से फ्लोरीन और क्लोरीन (पहले से ही कमरे के तापमान पर), फिर ब्रोमीन (कमजोर हीटिंग) और आयोडीन (सीओ की उपस्थिति में 700-800 डिग्री सेल्सियस पर) के साथ होती है। सबसे महत्वपूर्ण यौगिकों में से एक जर्मनी टेट्राक्लोराइड GeCl 4 एक रंगहीन तरल है; टी पीएल -49.5 डिग्री सेल्सियस; गठरी टी 83.1 डिग्री सेल्सियस; घनत्व 1.84 ग्राम / सेमी 3 (20 डिग्री सेल्सियस)। यह हाइड्रेटेड ऑक्साइड (IV) के एक अवक्षेप की रिहाई के साथ पानी द्वारा दृढ़ता से हाइड्रोलाइज्ड होता है। यह धातु जर्मनी के क्लोरीनीकरण या केंद्रित एचसीएल के साथ GeO2 की बातचीत द्वारा प्राप्त किया जाता है। जर्मनी के सामान्य सूत्र GeX 2, मोनोक्लोराइड GeCl, हेक्साक्लोरोडिगर्मन Ge 2 Cl 6 और ऑक्सीक्लोराइड जर्मनी (उदाहरण के लिए, CeOCl 2) के डाइहैलाइड्स भी ज्ञात हैं।

सल्फर जर्मेनियम के साथ 900-1000 डिग्री सेल्सियस पर जीईएस 2 डाइसल्फ़ाइड बनाने के लिए सख्ती से प्रतिक्रिया करता है - एक सफेद ठोस, गलनांक 825 डिग्री सेल्सियस। इसके अलावा मोनोसल्फाइड जीईएस और इसी तरह के यौगिकों जर्मनी को सेलेनियम और टेल्यूरियम के साथ वर्णित किया गया है, जो अर्धचालक हैं। एक अस्थिर और आसानी से वाष्पशील यौगिक - जर्मिन (GeH) X के निर्माण के साथ हाइड्रोजन 1000-1100 ° C पर जर्मेनियम के साथ नगण्य प्रतिक्रिया करता है। तनु हाइड्रोक्लोरिक एसिड के साथ जर्मेनाइड्स की बातचीत का उपयोग जीई एन एच 2 एन + 2 श्रृंखला के हाइड्रोजन जर्मेनाइड्स को जीई 9 एच 20 तक प्राप्त करने के लिए किया जा सकता है। GeH 2 की संरचना के जर्मिलीन को भी जाना जाता है। जर्मेनियम नाइट्रोजन के साथ सीधे प्रतिक्रिया नहीं करता है, हालांकि, जर्मेनियम पर 700-800 डिग्री सेल्सियस पर अमोनिया की क्रिया द्वारा प्राप्त नाइट्राइड जीई 3 एन 4 है। जर्मेनियम कार्बन के साथ परस्पर क्रिया नहीं करता है। जर्मेनियम कई धातुओं - जर्मेनाइड्स के साथ यौगिक बनाता है।

जर्मनी के कई जटिल यौगिक ज्ञात हैं, जो जर्मनी के विश्लेषणात्मक रसायन विज्ञान और इसकी तैयारी की प्रक्रियाओं में तेजी से महत्वपूर्ण होते जा रहे हैं। जर्मेनियम कार्बनिक हाइड्रॉक्सिल युक्त अणुओं (पॉलीहाइड्रिक अल्कोहल, पॉलीबेसिक एसिड और अन्य) के साथ जटिल यौगिक बनाता है। हेटरोपॉलीसिड्स जर्मनी प्राप्त किया। समूह IV के अन्य तत्वों की तरह, जर्मनी को ऑर्गेनोमेटेलिक यौगिकों के गठन की विशेषता है, जिसका एक उदाहरण टेट्राएथिलगर्मेन (सी 2 एच 5) 4 जीई 3 है।

जर्मनी प्राप्त करना।औद्योगिक व्यवहार में, जर्मेनियम मुख्य रूप से गैर-लौह धातु अयस्कों (जिंक ब्लेंड, जिंक-कॉपर-लेड पॉलीमेटेलिक कॉन्संट्रेट) के प्रसंस्करण के उप-उत्पादों से प्राप्त होता है जिसमें 0.001-0.1% जर्मनी होता है। कोयले के दहन से निकलने वाली राख, गैस जनरेटर से निकलने वाली धूल और कोक प्लांट से निकलने वाले कचरे का भी कच्चे माल के रूप में उपयोग किया जाता है। प्रारंभ में, कच्चे माल की संरचना के आधार पर, विभिन्न तरीकों से सूचीबद्ध स्रोतों से जर्मेनियम सांद्र (2-10% जर्मनी) प्राप्त किया जाता है। सांद्र से जर्मनी के निष्कर्षण में आमतौर पर निम्नलिखित चरण शामिल होते हैं: 1) हाइड्रोक्लोरिक एसिड के साथ सांद्र का क्लोरीनीकरण, जलीय माध्यम में क्लोरीन के साथ इसका मिश्रण या तकनीकी GeCl 4 प्राप्त करने के लिए अन्य क्लोरीनिंग एजेंट। जीईसीएल 4 को शुद्ध करने के लिए, केंद्रित एचसीएल के साथ अशुद्धियों के सुधार और निष्कर्षण का उपयोग किया जाता है। 2) GeCl4 का हाइड्रोलिसिस और GeO2 प्राप्त करने के लिए हाइड्रोलिसिस उत्पादों का कैल्सीनेशन। 3) हाइड्रोजन या अमोनिया के साथ GeO2 का धातु में अपचयन। अर्धचालक उपकरणों में उपयोग किए जाने वाले बहुत शुद्ध जर्मनी को अलग करने के लिए, धातु के क्षेत्र को पिघलाया जाता है। अर्धचालक उद्योग के लिए आवश्यक मोनोक्रिस्टलाइन जर्मेनियम, आमतौर पर ज़ोन पिघलने या Czochralski विधि द्वारा प्राप्त किया जाता है।

आवेदन जर्मनी।जर्मेनियम आधुनिक अर्धचालक प्रौद्योगिकी में सबसे मूल्यवान सामग्रियों में से एक है। इसका उपयोग डायोड, ट्रायोड, क्रिस्टल डिटेक्टर और पावर रेक्टिफायर बनाने के लिए किया जाता है। मोनोक्रिस्टलाइन जर्मेनियम का उपयोग डोसिमेट्रिक उपकरणों और उपकरणों में भी किया जाता है जो निरंतर और वैकल्पिक चुंबकीय क्षेत्रों की ताकत को मापते हैं। जर्मनी में आवेदन का एक महत्वपूर्ण क्षेत्र इन्फ्रारेड तकनीक है, विशेष रूप से 8-14 माइक्रोन रेंज में काम कर रहे इन्फ्रारेड डिटेक्टरों का उत्पादन। कई मिश्र धातु व्यावहारिक उपयोग के लिए आशाजनक हैं, जिसमें जर्मेनियम, GeO 2 पर आधारित ग्लास और जर्मनी के अन्य यौगिक शामिल हैं।

परिभाषा

जर्मेनियम- आवर्त सारणी का बत्तीसवां तत्व। पदनाम - लैटिन "जर्मेनियम" से जीई। चतुर्थ अवधि में स्थित है, IVA समूह। अर्धधातुओं को संदर्भित करता है। नाभिक का आवेश 32 होता है।

अपनी सघन अवस्था में, जर्मेनियम का रंग चांदी जैसा होता है (चित्र 1) और यह धातु जैसा दिखता है। कमरे के तापमान पर, यह हवा, ऑक्सीजन, पानी, हाइड्रोक्लोरिक और तनु सल्फ्यूरिक एसिड की क्रिया के लिए प्रतिरोधी है।

चावल। 1. जर्मेनियम। दिखावट।

जर्मेनियम का परमाणु और आणविक भार

परिभाषा

पदार्थ का सापेक्ष आणविक भार (M r)एक संख्या है जो दर्शाती है कि किसी दिए गए अणु का द्रव्यमान कार्बन परमाणु के द्रव्यमान के 1/12 से कितनी गुना अधिक है, और किसी तत्व का सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान (A r)- किसी रासायनिक तत्व के परमाणुओं का औसत द्रव्यमान कार्बन परमाणु के द्रव्यमान के 1/12 से कितनी गुना अधिक है।

चूंकि मुक्त अवस्था में जर्मेनियम मोनोएटोमिक जीई अणुओं के रूप में मौजूद होता है, इसलिए इसके परमाणु और आणविक द्रव्यमान के मूल्य मेल खाते हैं। वे 72.630 के बराबर हैं।

जर्मेनियम के समस्थानिक

यह ज्ञात है कि प्रकृति में जर्मेनियम पांच स्थिर समस्थानिकों 70 Ge (20.55%), 72 Ge (20.55%), 73 Ge (7.67%), 74 Ge (36.74%) और 76 Ge (7.67%) के रूप में पाया जा सकता है। ) इनकी द्रव्यमान संख्या क्रमश: 70, 72, 73, 74 और 76 है। जर्मेनियम समस्थानिक 70 Ge के नाभिक में बत्तीस प्रोटॉन और अड़तीस न्यूट्रॉन होते हैं, शेष समस्थानिक केवल न्यूट्रॉन की संख्या में इससे भिन्न होते हैं।

58 से 86 तक द्रव्यमान संख्या वाले कृत्रिम अस्थिर रेडियोधर्मी जर्मेनियम आइसोटोप हैं, जिनमें से सबसे लंबे समय तक रहने वाले आइसोटोप 68 Ge 270.95 दिनों के आधे जीवन के साथ हैं।

योना जर्मनी

जर्मेनियम परमाणु के बाह्य ऊर्जा स्तर पर चार इलेक्ट्रॉन होते हैं जो संयोजकता हैं:

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

रासायनिक अंतःक्रिया के परिणामस्वरूप, जर्मेनियम अपने संयोजकता इलेक्ट्रॉनों को छोड़ देता है, अर्थात्। उनका दाता है, और एक सकारात्मक चार्ज आयन में बदल जाता है:

जीई 0 -2e → जीई 2+;

जीई 0 -4e → जीई 4+।

जर्मेनियम के अणु और परमाणु

मुक्त अवस्था में जर्मेनियम मोनोआटोमिक Ge अणुओं के रूप में मौजूद होता है। यहाँ कुछ गुण हैं जो जर्मेनियम परमाणु और अणु की विशेषता रखते हैं:

समस्या समाधान के उदाहरण

उदाहरण 1

उदाहरण 2

जर्मेनियम, जीई (अक्षांश.जर्मेनियम - जर्मनी से * ए। जर्मेनियम; एन। जर्मेनियम; एफ। जर्मेनियम; आई। जर्मेनियो), मेंडेलीव की आवधिक प्रणाली के समूह IV का एक रासायनिक तत्व है, परमाणु संख्या 32, परमाणु द्रव्यमान 72.59। प्राकृतिक जर्मेनियम में 4 स्थिर समस्थानिक 70 Ge (20.55%), 72 Ge (27.37%), 73 Ge (7.67%), 74 Ge (36.74%) और एक रेडियोधर्मी 76 Ge (7, 67%) आधा जीवन के साथ होते हैं। 2.10 6 वर्ष। १८८६ में जर्मन रसायनज्ञ के. विंकलर द्वारा खनिज अर्गिरोडाइट में खोजा गया; 1871 में डी.एन. मेंडेलीव (एकासिलिट्सी) द्वारा भविष्यवाणी की गई थी।

प्रकृति में जर्मेनियम

जर्मेनियम संदर्भित करता है। जर्मेनियम की व्यापकता (1-2) .10 -4% है। अशुद्धता के रूप में, यह सिलिकॉन खनिजों में पाया जाता है, कुछ हद तक खनिजों में और। खुद के खनिज जर्मेनियम बहुत दुर्लभ हैं: सल्फोसाल्ट्स - अर्गिरोडाइट, जर्मेनाइट, रेनियराइट और कुछ अन्य; जर्मेनियम और लोहे के दोहरे हाइड्रेटेड ऑक्साइड - शोटोटाइट; सल्फेट्स - इटोइट, फ्लीशेराइट और कुछ अन्य। उनका व्यावहारिक रूप से कोई औद्योगिक मूल्य नहीं है। जर्मेनियम हाइड्रोथर्मल और तलछटी प्रक्रियाओं में जमा होता है, जहां इसे सिलिकॉन से अलग करने की संभावना का एहसास होता है। बढ़ी हुई मात्रा (0.001-0.1%) में, और में पाया जाता है। जर्मेनियम के स्रोत पॉलीमेटेलिक अयस्क, जीवाश्म कोयले और कुछ प्रकार के ज्वालामुखी-तलछट जमा हैं। जर्मेनियम की मुख्य मात्रा कोकिंग कोल के दौरान भूमिगत जल से, बिजली पैदा करने वाले कोयले, स्फालराइट और मैग्नेटाइट की राख से प्राप्त होती है। जर्मेनियम एसिड द्वारा निकाला जाता है, एक कम करने वाले वातावरण में उच्च बनाने की क्रिया, कास्टिक सोडा के साथ संलयन, आदि। गर्म होने पर जर्मेनियम के सांद्रण को हाइड्रोक्लोरिक एसिड के साथ इलाज किया जाता है, कंडेनसेट को शुद्ध किया जाता है और डाइऑक्साइड के गठन के साथ हाइड्रोलाइटिक अपघटन के अधीन होता है; उत्तरार्द्ध को हाइड्रोजन द्वारा धातु जर्मेनियम में कम किया जाता है, जिसे आंशिक और दिशात्मक क्रिस्टलीकरण, ज़ोन पिघलने के तरीकों से शुद्ध किया जाता है।

आवेदन जर्मेनियम

जर्मेनियम का उपयोग इलेक्ट्रॉनिक्स और इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में डायोड और ट्रांजिस्टर के निर्माण के लिए अर्धचालक सामग्री के रूप में किया जाता है। आईआर ऑप्टिक्स, फोटोडायोड्स, फोटोरेसिस्टर्स, परमाणु विकिरण के डोसीमीटर, एक्स-रे स्पेक्ट्रोस्कोपी के विश्लेषक, विद्युत ऊर्जा में रेडियोधर्मी क्षय के कन्वर्टर्स आदि के लिए लेंस जर्मेनियम से बनाए जाते हैं। कुछ धातुओं के साथ जर्मेनियम के मिश्र, अम्लीय संक्षारक वातावरण के प्रतिरोध में वृद्धि की विशेषता, उपकरण बनाने, मैकेनिकल इंजीनियरिंग और धातु विज्ञान में उपयोग किए जाते हैं। अन्य रासायनिक तत्वों के साथ जर्मेनियम के कुछ मिश्र अतिचालक हैं।

जर्मनी के नाम पर रखा गया। इस देश के एक वैज्ञानिक ने खोज की और उसे जो चाहे उसे बुलाने का अधिकार था। तो हिट . में जर्मेनियम.

हालांकि, यह मेंडेलीव नहीं था जो भाग्यशाली था, लेकिन क्लेमेंस विंकलर। उन्हें अर्गिरोडाइट का अध्ययन करने के लिए नियुक्त किया गया था। एक नया खनिज, जिसमें मुख्य रूप से शामिल है, हिमेलफुर्स्ट खदान में पाया गया था।

विंकलर ने पत्थर की संरचना का 93% निर्धारित किया और शेष 7% के साथ एक ठहराव पर आ गया। निष्कर्ष यह था कि उनमें एक अज्ञात तत्व शामिल था।

एक अधिक गहन विश्लेषण से फल निकला - था जर्मेनियम की खोज की... यह धातु है। यह मानवता के लिए कैसे उपयोगी है? हम इसके बारे में बात करेंगे, और न केवल आगे।

जर्मेनियम के गुण

जर्मेनियम - 32 आवर्त सारणी का तत्व... यह पता चला है कि धातु 4 वें समूह में शामिल है। संख्या तत्वों की संयोजकता से मेल खाती है।

अर्थात्, जर्मेनियम 4 रासायनिक बंध बनाता है। यह विंकलर द्वारा खोजा गया तत्व जैसा दिखता है।

इसलिए, मेंडेलीव की इच्छा अभी भी अनदेखे तत्व इकोसिलिकॉन को कॉल करने की है, जिसे सी के रूप में दर्शाया गया है। दिमित्री इवानोविच ने 32 वीं धातु के गुणों की अग्रिम गणना की।

जर्मेनियम रासायनिक गुणों में सिलिकॉन के समान है। गर्म करने पर ही अम्ल के साथ क्रिया करता है। यह ऑक्सीडेंट की उपस्थिति में क्षार के साथ संचार करता है।

जल वाष्प के लिए प्रतिरोधी। हाइड्रोजन, कार्बन, के साथ प्रतिक्रिया नहीं करता है। जर्मेनियम 700 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर प्रज्वलित होता है। प्रतिक्रिया के साथ जर्मेनियम डाइऑक्साइड का निर्माण होता है।

32वां तत्व हैलोजन के साथ आसानी से इंटरैक्ट करता है। ये तालिका के समूह 17 से नमक बनाने वाले पदार्थ हैं।

भ्रमित न होने के लिए, आइए हम संकेत दें कि हम नए मानक द्वारा निर्देशित हैं। पुराने में, यह आवर्त सारणी का 7 वां समूह है।

तालिका जो भी हो, उसमें धातुएँ चरणबद्ध विकर्ण रेखा के बाईं ओर स्थित होती हैं। 32वां तत्व अपवाद है।

एक और अपवाद है। उसके साथ प्रतिक्रिया भी संभव है। सुरमा सब्सट्रेट पर जमा किया जाता है।

सक्रिय सहभागिता प्रदान की जाती है। अधिकांश धातुओं की तरह, जर्मेनियम अपने वाष्प में जलने में सक्षम है।

बाह्य तत्व जर्मेनियम, धूसर-सफ़ेद, एक स्पष्ट धात्विक चमक के साथ।

आंतरिक संरचना पर विचार करते समय, धातु में घन संरचना होती है। यह इकाई कोशिकाओं में परमाणुओं की व्यवस्था को दर्शाता है।

वे क्यूब्स के आकार के होते हैं। आठ परमाणु शीर्ष पर स्थित हैं। इमारत जाली के करीब है।

32वें तत्व में 5 स्थिर समस्थानिक हैं। उनकी उपस्थिति सभी की संपत्ति है उपसमूह जर्मेनियम के तत्व।

वे सम हैं, जो स्थिर समस्थानिकों की उपस्थिति को निर्धारित करते हैं। उदाहरण के लिए, उनमें से 10 हैं।

जर्मेनियम का घनत्व 5.3-5.5 ग्राम प्रति घन सेंटीमीटर है। पहला संकेतक राज्य की विशेषता है, दूसरा - तरल धातु के लिए।

नरम रूप में, यह न केवल अधिक घना है, बल्कि प्लास्टिक भी है। पदार्थ, जो कमरे के तापमान पर नाजुक होता है, 550 डिग्री पर हो जाता है। य़े हैं जर्मेनियम की विशेषताएं

कमरे के तापमान पर धातु की कठोरता लगभग 6 अंक है।

इस अवस्था में 32वां तत्व एक विशिष्ट अर्धचालक है। लेकिन, तापमान बढ़ने पर संपत्ति "उज्ज्वल" हो जाती है। तुलना के लिए, बस कंडक्टर गर्म होने पर अपने गुणों को खो देते हैं।

जर्मेनियम न केवल एक मानक रूप में, बल्कि समाधान में भी करंट का संचालन करता है।

अर्धचालक गुणों के संदर्भ में, 32 वां तत्व भी सिलिकॉन के करीब है और उतना ही सामान्य है।

हालांकि, पदार्थों के आवेदन का दायरा भिन्न होता है। सिलिकॉन सौर कोशिकाओं में उपयोग किया जाने वाला अर्धचालक है, जिसमें पतली-फिल्म प्रकार भी शामिल है।

फोटोकल्स के लिए भी तत्व की आवश्यकता होती है। अब, विचार करें कि जर्मेनियम कहाँ काम आता है।

आवेदन जर्मेनियम

जर्मेनियम का उपयोग किया जाता हैगामा स्पेक्ट्रोस्कोपी में। इसके उपकरण, उदाहरण के लिए, मिश्रित ऑक्साइड उत्प्रेरक में योजक की संरचना का अध्ययन करने की अनुमति देते हैं।

अतीत में, जर्मेनियम को डायोड और ट्रांजिस्टर में जोड़ा जाता था। सोलर सेल में सेमीकंडक्टर गुण भी काम आते हैं।

लेकिन, यदि मानक मॉडल में सिलिकॉन जोड़ा जाता है, तो उच्च प्रदर्शन, नई पीढ़ी में जर्मेनियम जोड़ा जाता है।

मुख्य बात यह है कि निरपेक्ष शून्य के करीब तापमान पर जर्मेनियम का उपयोग नहीं करना है। ऐसी परिस्थितियों में, धातु वोल्टेज संचारित करने की अपनी क्षमता खो देती है।

जर्मेनियम को सुचालक बनाने के लिए इसमें 10% से अधिक अशुद्धियाँ नहीं होनी चाहिए। बिल्कुल सही अल्ट्रा-क्लीन रासायनिक तत्व।

जर्मेनियमक्षेत्र पिघलने की इस विधि द्वारा बनाया गया। यह तरल और चरणों में विदेशी तत्वों की विभिन्न घुलनशीलता पर आधारित है।

फॉर्मूला जर्मेनियमआपको इसे व्यवहार में उपयोग करने की अनुमति देता है। यहां हम अब तत्व के अर्धचालक गुणों के बारे में बात नहीं कर रहे हैं, बल्कि इसकी कठोरता प्रदान करने की क्षमता के बारे में बात कर रहे हैं।

इसी कारण से, जर्मेनियम ने दंत प्रोस्थेटिक्स में आवेदन पाया है। हालांकि मुकुट पुराने हो चुके हैं, फिर भी उनकी बहुत कम मांग है।

यदि आप जर्मेनियम में सिलिकॉन और एल्यूमीनियम मिलाते हैं, तो आपको सोल्डर मिलते हैं।

इनका गलनांक हमेशा जुड़ने वाली धातुओं के गलनांक से कम होता है। तो, आप जटिल, डिजाइन संरचनाएं बना सकते हैं।

यहां तक ​​कि इंटरनेट भी जर्मनी के बिना संभव नहीं होता। फाइबर में 32वां तत्व मौजूद होता है। इसके मूल में एक नायक के मिश्रण के साथ क्वार्ट्ज है।

और इसका डाइऑक्साइड फाइबर की परावर्तनशीलता को बढ़ाता है। इसकी मांग को देखते हुए इलेक्ट्रॉनिक्स, उद्योगपतियों को बड़ी मात्रा में जर्मेनियम की जरूरत होती है। कौन से, और उन्हें कैसे प्रदान किया जाता है, हम नीचे अध्ययन करेंगे।

खनन जर्मनी

जर्मेनियम काफी आम है। उदाहरण के लिए, पृथ्वी की पपड़ी में, 32 वां तत्व सुरमा से अधिक है, या।

खोजे गए भंडार लगभग 1,000 टन हैं। उनमें से लगभग आधे संयुक्त राज्य अमेरिका के आंतों में छिपे हुए हैं। अन्य 410 टन संपत्ति हैं।

इसलिए, बाकी देशों को, मूल रूप से, कच्चा माल खरीदना पड़ता है। स्वर्गीय साम्राज्य के साथ सहयोग करता है। यह राजनीतिक दृष्टिकोण से और आर्थिक दृष्टिकोण से दोनों ही उचित है।

जर्मेनियम तत्व के गुणव्यापक पदार्थों के साथ इसके भू-रासायनिक संबंध के कारण, धातु को अपना खनिज बनाने की अनुमति न दें।

आमतौर पर, धातु मौजूदा लोगों के ग्रिड में एम्बेडेड होती है। बेशक, मेहमान ज्यादा जगह नहीं लेगा।

इसलिए आपको जर्मेनियम को थोड़ा-थोड़ा करके निकालना होगा। आप कई किलो प्रति टन चट्टान पा सकते हैं।

Enargites में, प्रति 1000 किलोग्राम में 5 किलो से अधिक जर्मेनियम नहीं होता है। Pyrargyrite में 2 गुना अधिक होता है।

32 वें तत्व के एक टन सल्वानाइट में 1 किलोग्राम से अधिक नहीं होता है। अक्सर, जर्मेनियम को अन्य धातु अयस्कों से उप-उत्पाद के रूप में पुनर्प्राप्त किया जाता है, उदाहरण के लिए, या अलौह वाले, जैसे क्रोमाइट, मैग्नेटाइट, रूटाइट।

जर्मेनियम का वार्षिक उत्पादन मांग के आधार पर 100-120 टन के बीच होता है।

मूल रूप से, पदार्थ का मोनोक्रिस्टलाइन रूप खरीदा जाता है। यह वही है जो स्पेक्ट्रोमीटर, ऑप्टिकल फाइबर, कीमती लोगों के उत्पादन के लिए आवश्यक है। कीमतों का पता लगाएं।

जर्मनी कीमत

मोनोक्रिस्टलाइन जर्मेनियम आमतौर पर टन में खरीदा जाता है। यह बड़े उद्योगों के लिए फायदेमंद है।

32 वें तत्व के 1,000 किलोग्राम की कीमत लगभग 100,000 रूबल है। आपको 75,000 - 85,000 के ऑफ़र मिल सकते हैं।

यदि हम पॉलीक्रिस्टलाइन लेते हैं, यानी छोटे समुच्चय और बढ़ी हुई ताकत के साथ, तो आप प्रति किलो कच्चा माल 2.5 गुना अधिक दे सकते हैं।

मानक लंबाई 28 सेंटीमीटर से कम नहीं है। ब्लॉक एक फिल्म के साथ सुरक्षित हैं, क्योंकि वे हवा में फीके पड़ जाते हैं। पॉलीक्रिस्टलाइन जर्मेनियम एकल क्रिस्टल उगाने के लिए "मिट्टी" है।