Karakteristike kemijskog elementa germanija. Znate kako je germanij zanimljive činjenice kemija

Germanij (od latinskog Germanium), označen s "Ge", element IV-te skupine periodnog sustava kemijskih elemenata Dmitrija Ivanoviča Mendeljejeva; redni broj elementa je 32, atomska masa je 72,59. Germanij je čvrsta tvar metalnog sjaja i sivobijele boje. Iako je boja germanija prilično relativan pojam, sve ovisi o završnoj obradi materijala. Ponekad može biti siva poput čelika, ponekad srebrna, a ponekad čak i crna. Izvana, germanij je prilično blizak siliciju. Ovi elementi ne samo da su međusobno slični, već imaju i uglavnom ista poluvodička svojstva. Njihova bitna razlika je činjenica da je germanij više nego dvostruko teži od silicija.

Prirodni germanij je mješavina pet stabilnih izotopa s masenim brojevima 76, 74, 73, 32, 70. Davne 1871. poznati kemičar, "otac" periodnog sustava, Dmitrij Ivanovič Mendeljejev, predvidio je svojstva i postojanje germanij. Tada nepoznati element nazvao je "ekasilicij", jer svojstva nove tvari bila su u mnogočemu slična onima silicija. Godine 1886., nakon istraživanja minerala argirdita, četrdesetosmogodišnji njemački kemičar K. Winkler otkrio je potpuno novi kemijski element u sastavu prirodne smjese.

Kemičar je isprva želio element nazvati neptunijem, jer je planet Neptun također bio predviđen mnogo ranije nego što je otkriven, no onda je saznao da je takvo ime već korišteno u lažnom otkriću jednog od elemenata, pa je Winkler je odlučio napustiti ovo ime. Znanstvenik je zamoljen da elementu nazove angular, što u prijevodu znači "kontroverzan, kutni", no Winkler se nije složio s tim imenom, iako je element broj 32 doista izazvao mnogo kontroverzi. Znanstvenik je po nacionalnosti bio Nijemac, pa je na kraju odlučio nazvati element germanij, u čast svoje domovine Njemačke.

Kako se kasnije pokazalo, ispostavilo se da germanij nije ništa drugo do prethodno otkriveni "ekasilicij". Sve do druge polovice dvadesetog stoljeća, praktična korisnost germanija bila je prilično uska i ograničena. Industrijska proizvodnja metala započela je tek kao rezultat početka industrijske proizvodnje poluvodičke elektronike.

Germanij je poluvodički materijal koji se široko koristi u elektronici i inženjerstvu, kao iu proizvodnji mikrosklopova i tranzistora. Radarske instalacije koriste tanke filmove germanija koji se nanose na staklo i koriste kao otpornici. Legure s germanijem i metalima koriste se u detektorima i senzorima.

Element nema takvu snagu kao volfram ili titan, ne služi kao nepresušni izvor energije poput plutonija ili urana, električna vodljivost materijala također je daleko od najveće, a u industrijskoj tehnologiji glavni metal je željezo. Unatoč tome, germanij je jedna od najvažnijih komponenti tehničkog napretka našeg društva, jer bio je čak i prije nego što je silicij korišten kao poluvodički materijal.

S tim u vezi, bilo bi prikladno zapitati se: Što su to poluvodiči i poluvodiči? Čak ni stručnjaci ne mogu sa sigurnošću odgovoriti na ovo pitanje, tk. možemo govoriti o pojedinom svojstvu poluvodiča koji se razmatra. Postoji i točna definicija, ali samo iz područja folklora: Poluvodič - dirigent za dva automobila.

Ingot germanija košta gotovo isto kao zlatni ingot. Metal je vrlo krhak, gotovo poput stakla, stoga, nakon što je ispao takav ingot, postoji velika vjerojatnost da će se metal jednostavno slomiti.

Metalni germanij, svojstva

Biološka svojstva

U medicinske svrhe germanij se najviše koristi u Japanu. Rezultati ispitivanja organogermanijevih spojeva na životinjama i ljudima pokazali su da oni mogu blagotvorno djelovati na organizam. Godine 1967. japanski liječnik K. Asai otkrio je da organski germanij ima širok biološki učinak.

Od svih njegovih bioloških svojstava valja istaknuti:

• - osiguravanje prijenosa kisika u tkiva tijela;
• - povećanje imunološkog statusa tijela;
• - manifestacija antitumorske aktivnosti.

Kasnije su japanski znanstvenici stvorili prvi medicinski proizvod na svijetu koji sadrži germanij - "Germanium - 132".

U Rusiji se prvi domaći lijek koji sadrži organski germanij pojavio tek 2000. godine.

Procesi biokemijske evolucije površine zemljine kore nisu najbolje utjecali na sadržaj germanija u njoj. Većina elementa je isprana s kopna u oceane, pa je njegov sadržaj u tlu i dalje prilično nizak.

Među biljkama koje imaju sposobnost apsorpcije germanija iz tla, vodeći je ginseng (germanija do 0,2%). Germanij se također nalazi u češnjaku, kamforu i aloji, koji se tradicionalno koriste u liječenju raznih ljudskih bolesti. U vegetaciji se germanij nalazi u obliku karboksietil hemioksida. Sada je moguće sintetizirati seskvioksane s pirimidinskim fragmentom - organskim spojevima germanija. Ovaj spoj po svojoj strukturi je blizak prirodnom, kao u korijenu ginsenga.

Germanij se može klasificirati kao rijedak element u tragovima. Prisutan je u velikom broju različitih namirnica, ali u malim dozama. Dnevni unos organskog germanija postavljen je na 8-10 mg. Procjena 125 namirnica pokazala je da se s hranom dnevno unese oko 1,5 mg germanija. Sadržaj elemenata u tragovima u 1 g sirove hrane je oko 0,1 - 1,0 μg. Germanij se nalazi u mlijeku, soku od rajčice, lososu i grahu. No, da biste podmirili dnevne potrebe Njemačke, trebali biste dnevno popiti 10 litara soka od rajčice ili pojesti oko 5 kilograma lososa. S gledišta cijene ovih proizvoda, fizioloških svojstava osobe i zdravog razuma, uporaba takve količine proizvoda koji sadrže germanij također nije moguća. Na području Rusije oko 80-90% stanovništva ima nedostatak germanija, zbog čega su razvijeni posebni preparati.

Praktične studije su pokazale da je u tijelu germanija najviše u crijevima, želucu, slezeni, koštanoj srži i krvi. Visok sadržaj mikroelementa u crijevima i želucu ukazuje na produljeno djelovanje procesa apsorpcije lijeka u krv. Postoji pretpostavka da se organski germanij u krvi ponaša otprilike na isti način kao i hemoglobin, t.j. ima negativan naboj i sudjeluje u prijenosu kisika do tkiva. Dakle, sprječava razvoj hipoksije na razini tkiva.

Kao rezultat ponovljenih eksperimenata, dokazano je svojstvo germanija da aktivira T stanice ubojice i potiče indukciju gama interferona, koji potiskuju proces reprodukcije stanica koje se brzo dijele. Glavni smjer djelovanja interferona je antitumorska i antivirusna zaštita, radioprotektivna i imunomodulacijska funkcija limfnog sustava.

Germanij u obliku seskvioksida ima sposobnost djelovanja na vodikove ione H +, izglađujući njihov destruktivni učinak na stanice tijela. Jamstvo izvrsnog rada svih sustava ljudskog tijela je neprekidna opskrba krvi i svih tkiva kisikom. Organski germanij ne samo da isporučuje kisik u sve dijelove tijela, već također potiče njegovu interakciju s vodikovim ionima.

• - Germanij je metal, ali se njegova krhkost može usporediti sa staklom.
• - Neke referentne knjige tvrde da germanij ima srebrnastu boju. Ali to se ne može reći, jer boja germanija izravno ovisi o načinu obrade metalne površine. Ponekad može izgledati gotovo crna, u drugim slučajevima je čelične boje, a ponekad može biti srebrna.
• - Germanij je pronađen na površini sunca, kao i u meteoritima koji su pali iz svemira.
• - Prvi put organoelementni spoj germanij dobio je pronalazač elementa, Clemens Winkler, iz germanijevog tetraklorida 1887. godine, bio je to tetraetil germanij. Od svih organoelementnih spojeva germanija dobivenih u sadašnjoj fazi, niti jedan nije otrovan. Istodobno, većina mikroelemenata organokositra i olova, koji su po svojim fizičkim svojstvima analogni germaniju, otrovna je.
• - Dmitrij Ivanovič Mendeljejev je još prije otkrića predvidio tri kemijska elementa, uključujući germanij, nazivajući element ekazilicij zbog njegove sličnosti sa silicij. Predviđanje slavnog ruskog znanstvenika bilo je toliko točno da je naprosto zadivilo znanstvenike, uklj. i Winkler, koji je otkrio germanij. Atomska težina prema Mendeljejevu bila je 72, u stvarnosti je bila 72,6; specifična težina prema Mendeljejevu bila je 5,5 u stvarnosti - 5,469; atomski volumen prema Mendeljejevu bio je 13 u stvarnosti - 13,57; najviši oksid prema Mendeljejevu EsO2, u stvarnosti - GeO2, njegova specifična težina prema Mendeljejevu bila je 4,7, u stvarnosti - 4,703; Mendeljejev kloridni spoj EsCl4 je tekućina, vrelište je oko 90°C, u stvarnosti GeCl4 kloridni spoj je tekući, vrelište je 83°C, Mendeljejev vodikov spoj EsH4 je plinovit, spoj vodika je zapravo GeH4 plinovit; organometalni spoj prema Mendeljejevu Es (C2H5) 4, vrelište 160 °C, organometalni spoj u stvarnosti - Ge (C2H5) 4 vrelište 163,5 °C. Kao što možete vidjeti iz gore navedenih informacija, Mendeljejevljevo predviđanje bilo je iznenađujuće točno.
• - Clemens Winkler je 26. veljače 1886. započeo pismo Mendeljejevu riječima "Poštovani gospodine". U prilično pristojnom obliku ispričao je ruskom znanstveniku o otkriću novog elementa zvanog germanij, koji po svojim svojstvima nije bio ništa drugo do Mendeljejevljev prethodno predviđeni "ekasilicij". Odgovor Dmitrija Ivanoviča Mendeljejeva nije bio ništa manje uljudan. Znanstvenik se složio s otkrićem svog kolege, nazvavši germanij "krunom svog periodičnog sustava", a Winklera "ocem" elementa, dostojnog nositi ovu "krunu".
• - Germanij kao klasični poluvodič postao je ključ za rješavanje problema stvaranja supravodljivih materijala koji djeluju na temperaturi tekućeg vodika, ali ne i tekućeg helija. Kao što znate, vodik prelazi u tekuće stanje iz plinovitog stanja kada temperatura dosegne -252,6 ° C, odnosno 20,5 ° K. Sedamdesetih godina prošlog stoljeća razvijen je film germanija i niobija čija je debljina bila samo nekoliko tisuća atoma. Ovaj film je sposoban održati supravodljivost čak i kada temperatura dosegne 23,2 ° K i niže.
• - Prilikom uzgoja monokristala germanija, na površinu rastaljenog germanija postavlja se kristal germanija - "sjeme" koje se postupno podiže automatskim uređajem, dok je temperatura taljenja nešto viša od temperature taljenja germanija (iznosi 937). °C). “Sjeme” se okreće tako da je monokristal, kako kažu, sa svih strana ravnomjerno “obrastao mesom”. Treba napomenuti da se tijekom takvog rasta događa isto kao i u procesu zonskog taljenja, t.j. praktički samo germanij prelazi u čvrstu fazu, a sve nečistoće ostaju u talini.

Povijest

Postojanje takvog elementa kao što je germanij predvidio je još 1871. godine Dmitrij Ivanovič Mendeljejev, zbog sličnosti sa silicijem, element je nazvan ekasilicij. Godine 1886. profesor na rudarskoj akademiji u Freibergu otkrio je argirodit, novi mineral za srebro. Zatim je ovaj mineral prilično pažljivo proučavao profesor tehničke kemije Clemens Winkler, provodeći potpunu analizu minerala. Četrdesetosmogodišnji Winkler s pravom je smatran najboljim analitičarem na Rudarskoj akademiji Freiberg, zbog čega je dobio priliku istražiti argirodit.

Profesor je u prilično kratkom vremenu uspio dati izvješće o postotku različitih elemenata u izvornom mineralu: srebra u njegovom sastavu bilo je 74,72%; sumpor - 17,13%; željezov oksid - 0,66%; živa - 0,31%; cinkov oksid - 0,22%.Ali gotovo sedam posto bio je udio nekog neshvatljivog elementa, koji, čini se, u to daleko vrijeme još nije bio otkriven. U svezi s tim, Winkler je odlučio izolirati neidentificiranu komponentu argyrodpta, proučiti njezina svojstva, te je u procesu istraživanja shvatio da je zapravo pronašao potpuno novi element - to je bila eksplikacija koju je predvidio D.I. Mendeljejev.

Međutim, bilo bi pogrešno misliti da je Winklerov posao prošao glatko. Dmitrij Ivanovič Mendeljejev, uz osmo poglavlje svoje knjige "Osnove kemije", piše: "U početku (veljače 1886.) nedostatak materijala, kao i odsutnost spektra u plamenu i topljivost germanijevih spojeva ozbiljno omeo Winklerovo istraživanje ..." Vrijedi obratiti pozornost na riječi "nedostatak spektra". Ali kako je to? Godine 1886. već je postojala široko korištena metoda spektralne analize. Ovom metodom otkriveni su elementi kao što su talij, rubidij, indij, cezij na Zemlji i helij na Suncu. Znanstvenici su već sigurno znali da svaki kemijski element, bez iznimke, ima individualni spektar, a onda odjednom spektra nema!

Objašnjenje za ovaj fenomen pojavilo se nešto kasnije. Germanij ima karakteristične spektralne linije. Njihova valna duljina je 2651,18; 3039,06 Ǻ i još nekoliko. Međutim, svi oni leže unutar ultraljubičastog nevidljivog dijela spektra, može se smatrati srećom što je Winkler pristaša tradicionalnih metoda analize, jer su ga upravo te metode dovele do uspjeha.

Metoda dobivanja germanija iz minerala koju je Winkler koristio prilično je bliska jednoj od modernih industrijskih metoda za ekstrakciju 32. elementa. Prvo, germanij sadržan u argardantu pretvoren je u dioksid. Zatim je dobiveni bijeli prah zagrijan na temperaturu od 600-700 °C u atmosferi vodika. U ovom slučaju, reakcija se pokazala očitom: GeO 2 + 2H 2 → Ge + 2H 2 O.

Ovom metodom prvi put je dobiven relativno čisti element br. 32, germanij. Isprva je Winkler namjeravao vanadij nazvati neptunijem, u čast istoimenog planeta, jer je Neptun, kao i germanij, prvo bio predviđen, a tek onda pronađen. Ali onda se pokazalo da je takav naziv već jednom korišten, jedan kemijski element koji je lažno otkriven zvao se neptunij. Winkler je odlučio ne kompromitirati svoje ime i otkriće te je napustio neptunij. Jedan francuski znanstvenik Rayon predložio je, međutim, onda je ovaj njegov prijedlog prepoznao kao šalu, predložio da se element nazove kutnim, t.j. "Kontroverzan, kutan", ali ovo ime se nije svidjelo Winkleru. Kao rezultat toga, znanstvenik je samostalno odabrao ime za svoj element i nazvao ga germanij, u čast svoje rodne zemlje Njemačke, s vremenom je ovo ime uspostavljeno.

Do 2. kata. XX. stoljeće praktična upotreba germanija ostala je prilično ograničena. Industrijska proizvodnja metala nastala je tek u vezi s razvojem poluvodiča i poluvodičke elektronike.

Biti u prirodi

Germanij se može klasificirati kao element u tragovima. U prirodi se element uopće ne pojavljuje u slobodnom obliku. Ukupni sadržaj metala u zemljinoj kori našeg planeta po masi iznosi 7 × 10 −4%. To je više od sadržaja kemijskih elemenata kao što su srebro, antimon ili bizmut. No, vlastiti minerali, germanij, prilično su oskudni i vrlo se rijetko nalaze u prirodi. Gotovo svi ovi minerali su sulfosoli, na primjer germanit Cu 2 (Cu, Fe, Ge, Zn) 2 (S, As) 4, konfildit Ag 8 (Sn, Ce) S 6, argirodit Ag8GeS6 i drugi.

Glavni dio germanija, rasprostranjenog u zemljinoj kori, sadržan je u ogromnom broju stijena, kao iu mnogim mineralima: sulfitne rude obojenih metala, željezne rude, neki oksidni minerali (kromit, magnetit, rutil i drugi ), granita, dijabaza i bazalta. U sastavu nekih sfalerita sadržaj elementa može doseći nekoliko kilograma po toni, na primjer, u frankitu i sulvanitu 1 kg / t, u enargitima sadržaj germanija je 5 kg / t, u pirargiritu - do 10 kg / t , ali u drugim silikatima i sulfidima - desetke i stotine g / t. Mali udio germanija prisutan je u gotovo svim silikatima, kao iu nekim nalazištima nafte i ugljena.

Glavni mineral elementa je germanijev sulfit (formula GeS2). Mineral se nalazi kao nečistoća u cink sulfitima i drugim metalima. Najvažniji minerali germanija su: germanit Cu 3 (Ge, Fe, Ga) (S, As) 4, plumbogermanit (Pb, Ge, Ga) 2 SO 4 (OH) 2 2H 2 O, stotit FeGe (OH) 6 , renerit Cu 3 (Fe, Ge, Zn) (S, As) 4 i argirodit Ag 8 GeS 6.

Njemačka je prisutna na teritoriji svih država bez iznimke. Ali niti jedna od industrijski razvijenih zemalja svijeta nema industrijska nalazišta ovog metala. Germanij je vrlo, vrlo raspršen. Na Zemlji se minerali ovog metala smatraju vrlo rijetkima, sadržaj germanija u kojem je više od najmanje 1%. Takvi minerali uključuju germanit, argirodit, ultrabazit itd., uključujući minerale otkrivene posljednjih desetljeća: štotit, renijerit, plumbogermanit i konfildit. Ležišta svih ovih minerala nisu u stanju pokriti potražnju suvremene industrije za ovim rijetkim i važnim kemijskim elementom.

Najveći dio germanija raspršen je u mineralima drugih kemijskih elemenata, a nalazi se i u prirodnim vodama, u ugljenu, u živim organizmima i u tlu. Na primjer, sadržaj germanija u običnom ugljenu ponekad doseže više od 0,1%. Ali takva je brojka prilično rijetka, obično je udio germanija manji. Ali u antracitu gotovo da nema germanija.

Primanje

Pri preradi germanij sulfida dobiva se GeO2 oksid, uz pomoć vodika se reducira da se dobije slobodni germanij.

U industrijskoj proizvodnji germanij se vadi uglavnom kao nusproizvod kao rezultat prerade ruda obojenih metala (cinkova mješavina, cink-bakar-olovni polimetalni koncentrati koji sadrže 0,001-0,1% germanija), pepela od izgaranja ugljena i neki koksno-kemijski proizvodi.

U početku se koncentrat germanija (od 2% do 10% germanija) izolira iz gore navedenih izvora na različite načine, čiji izbor ovisi o sastavu sirovine. Pri preradi bokserskog ugljena germanij se djelomično taloži (od 5% do 10%) u suprasmolnu vodu i smolu, odatle se ekstrahira u kompleksu s taninom, nakon čega se suši i peče na temperaturi od 400°C. -500 °C. Rezultat je koncentrat koji sadrži oko 30-40% germanija iz kojeg je izoliran germanij u obliku GeCl 4. Proces ekstrakcije germanija iz takvog koncentrata u pravilu uključuje iste faze:

1) Koncentrat se klorira pomoću klorovodične kiseline, mješavine kiseline i klora u vodenom mediju ili drugih sredstava za kloriranje, što može rezultirati tehničkim GeCl 4. Za pročišćavanje GeCl 4 koristi se rektifikacija i ekstrakcija nečistoća koncentrirane klorovodične kiseline.

2) Provodi se hidroliza GeCl 4, produkti hidrolize se kalciniraju dok se ne dobije oksid GeO 2.

3) GeO se reducira vodikom ili amonijakom u čisti metal.

Pri dobivanju najčišćeg germanija, koji se koristi u poluvodičkim tehničkim sredstvima, vrši se zonsko taljenje metala. Monokristalni germanij, potreban za proizvodnju poluvodiča, obično se dobiva zonskim taljenjem ili metodom Czochralskog.

Metode za izolaciju germanija iz supra-katranske vode koksara razvio je sovjetski znanstvenik V.A. Nazarenko. U ovoj sirovini germanija nema više od 0,0003%, međutim, koristeći ekstrakt hrasta iz njih, lako je precipitirati germanij u obliku kompleksa tanida.

Glavni sastojak tanina je ester glukoze, gdje je prisutan radikal meta-digalne kiseline, koji veže germanij, čak i ako je koncentracija elementa u otopini vrlo niska. Iz taloga se lako može dobiti koncentrat, u kojem je sadržaj germanijevog dioksida do 45%.

Naknadne transformacije malo će ovisiti o vrsti sirovine. Germanij se reducira vodikom (kao kod Winklera u 19. stoljeću), međutim, prvo je potrebno izolirati germanijev oksid od brojnih nečistoća. Uspješna kombinacija kvaliteta jednog spoja germanija pokazala se vrlo korisnom za rješavanje ovog problema.

Germanijev tetraklorid GeCl4. To je hlapljiva tekućina koja vrije na samo 83,1°C. Stoga se vrlo povoljno pročišćava destilacijom i rektificiranjem (u nabijenim kvarcnim stupcima).

GeCl4 je gotovo netopiv u klorovodičnoj kiselini. To znači da se za pročišćavanje može koristiti otapanje nečistoća s HCl.

Pročišćeni germanijev tetraklorid obrađuje se vodom, pročišćava se ionskim izmjenjivačem. Znak potrebne čistoće je povećanje specifičnog otpora vode na 15-20 milijuna Ohm · cm.

Hidroliza GeCl4 događa se pod djelovanjem vode:

GeCl4 + 2H2O → GeO2 + 4HCl.

Može se primijetiti da pred sobom imamo "unatrag napisanu" jednadžbu za reakciju dobivanja germanij tetraklorida.

Nakon toga, GeO2 se reducira korištenjem pročišćenog vodika:

GeO2 + 2 H2O → Ge + 2 H2O.

Kao rezultat dobiva se germanij u prahu koji se legira i zatim pročišćava metodom zonskog taljenja. Ova metoda pročišćavanja razvijena je davne 1952. godine posebno za pročišćavanje germanija.

Nečistoće potrebne za davanje jedne ili druge vrste vodljivosti germaniju unose se u završnim fazama proizvodnje, odnosno tijekom zonskog taljenja, kao i tijekom rasta jednog kristala.

Primjena

Germanij je poluvodički materijal koji se koristi u elektronici i tehnologiji u proizvodnji mikrosklopova i tranzistora. Na staklo se nanose najtanji filmovi germanija, koji se koriste kao otpor u radarskim instalacijama. U proizvodnji detektora i senzora koriste se legure germanija s raznim metalima. Germanijev dioksid se široko koristi u proizvodnji naočala koje propuštaju infracrveno zračenje.

Germanijev telurid je dugo vremena bio stabilan termoelektrični materijal, kao i sastavni dio termoelektričnih legura (termo-srednji emf s 50 μV/K). Germanij ultravisoke čistoće igra iznimnu stratešku ulogu u proizvodnji prizmi i leća infracrvene optike. Najveći potrošač germanija je upravo infracrvena optika, koja se koristi u računalnoj tehnici, sustavima za nišanjenje i navođenje projektila, uređajima za noćno gledanje, kartiranje i proučavanje zemljine površine sa satelita. Germanij se također široko koristi u optičkim sustavima (dodavanje germanij tetrafluorida staklenim vlaknima), kao i u poluvodičkim diodama.

Germanij kao klasični poluvodič postao je ključ za rješavanje problema stvaranja supravodljivih materijala koji rade na temperaturi tekućeg vodika, ali ne i tekućeg helija. Kao što znate, vodik prelazi u tekuće stanje iz plinovitog stanja kada temperatura dosegne -252,6 ° C, odnosno 20,5 ° K. Sedamdesetih godina prošlog stoljeća razvijen je film germanija i niobija čija je debljina bila samo nekoliko tisuća atoma. Ovaj film je sposoban održati supravodljivost čak i kada temperatura dosegne 23,2 ° K i niže.

Tapljenjem indija u HES ploču, stvarajući tako područje s takozvanom vodljivošću rupa, dobiva se ispravljački uređaj, t.j. dioda. Dioda ima svojstvo propuštanja električne struje u jednom smjeru: područje elektrona iz područja s vodljivošću kroz rupe. Nakon spajanja indija s obje strane HES ploče, ova ploča se pretvara u bazu tranzistora. Prvi put u svijetu germanijev tranzistor stvoren je davne 1948. godine, a nakon samo dvadeset godina proizvedeno je stotine milijuna takvih uređaja.

Diode na bazi germanija i trioda postale su naširoko korištene u televizorima i radijima, u najrazličitijim mjernim uređajima i računskim uređajima.

Germanij se također koristi u drugim posebno važnim područjima moderne tehnologije: pri mjerenju niskih temperatura, pri detekciji infracrvenog zračenja itd.

Za korištenje metle u svim ovim područjima potreban je germanij vrlo visoke kemijske i fizičke čistoće. Kemijska čistoća je takva čistoća da količina štetnih nečistoća ne smije biti veća od jednog desetmilijuntnog postotka (10 -7%). Fizička čistoća znači minimum dislokacija, minimum kršenja kristalne strukture tvari. Da bi se to postiglo, posebno se uzgaja monokristalni germanij. U ovom slučaju, cijeli metalni ingot je samo jedan kristal.

Za to se na površinu rastaljenog germanija postavlja kristal germanija - "sjeme", koje se postupno uzdiže uz pomoć automatskog uređaja, dok je temperatura taljenja nešto viša od točke taljenja germanija (iznosi 937 ° C) . “Sjeme” se okreće tako da je monokristal, kako kažu, sa svih strana ravnomjerno “obrastao mesom”. Treba napomenuti da se tijekom takvog rasta događa isto kao i u procesu zonskog taljenja, t.j. praktički samo germanij prelazi u čvrstu fazu, a sve nečistoće ostaju u talini.

Fizička svojstva

Vjerojatno je malo tko od čitatelja ovog članka morao jasno vidjeti vanadij. Sam element je dosta oskudan i skup, od njega ne prave robu široke potrošnje, a punjenje njihovog germanija, što se događa u električnim uređajima, toliko je malo da je metal nemoguće vidjeti.

Neke referentne knjige tvrde da germanij ima srebrnastu boju. Ali to se ne može reći, jer boja germanija izravno ovisi o načinu obrade metalne površine. Ponekad može izgledati gotovo crna, u drugim slučajevima je čelične boje, a ponekad može biti srebrna.

Germanij je toliko rijedak metal da se vrijednost njegovog ingota može usporediti s vrijednošću zlata. Germanij se odlikuje povećanom krhkošću, koja se može usporediti samo sa staklom. Izvana, germanij je dovoljno blizak siliciju. Ova dva elementa su i konkurenti za titulu najvažnijeg poluvodiča i analoga. Iako su neka tehnička svojstva elementa uvelike slična, što se tiče izgleda materijala, vrlo je lako razlikovati germanij od silicija, germanij je više nego dvostruko teži. Gustoća silicija je 2,33 g/cm3, a gustoća germanija 5,33 g/cm3.

Ali ne može se govoriti o gustoći germanija jednoznačno, jer slika 5,33 g/cm3 odnosi se na germanij-1. Ovo je jedna od najvažnijih i najčešćih modifikacija pet alotropnih modifikacija 32. elementa. Četiri od njih su kristalna, a jedna je amorfna. Germanij-1 je najlakši od četiri kristalna. Njegovi kristali su građeni na potpuno isti način kao i kristali dijamanata, a = 0,533 nm. Međutim, ako je ova struktura maksimalno gusta za ugljik, tada u germaniju postoje i gušće modifikacije. Umjereno zagrijavanje i visoki tlak (oko 30 tisuća atmosfera na 100 ° C) pretvara germanij-1 u germanij-2, čija je struktura kristalne rešetke potpuno ista kao kod bijelog kositra. Istu metodu koristimo za dobivanje germanija-3 i germanija-4, koji su još gušći. Sve ove "ne baš obične" modifikacije nadmašuju germanij-1 ne samo po gustoći, već i po električnoj vodljivosti.

Gustoća tekućeg germanija je 5,557 g / cm3 (na 1000 ° C), temperatura taljenja metala je 937,5 ° C; vrelište je oko 2700 ° C; vrijednost koeficijenta toplinske vodljivosti je približno 60 W / (m (K), ili 0,14 cal / (cm (sec (deg)) pri temperaturi od 25 ° C. Pri normalnim temperaturama čak je i čisti germanij krhak, ali kada dostiže 550 ° C počinje popuštati Prema mineraloškoj ljestvici, tvrdoća germanija je od 6 do 6,5; vrijednost koeficijenta stišljivosti (u području tlaka od 0 do 120 Gn / m2, odnosno od 0 do 12 000 kgf / mm 2) je 1,4 · 10-7 m 2 / mn (ili 1,4 · 10-6 cm 2 / kgf); površinska napetost je 0,6 n / m (ili 600 dina / cm).

Germanij je tipičan poluvodič s pojasom od 1,104 · 10 -19, odnosno 0,69 eV (na temperaturi od 25 °C); germanij visoke čistoće ima otpornost od 0,60 ohma (m (60 ohm (cm) (25 °C); indeks mobilnosti elektrona je 3900), a pokretljivost rupa je 1900 cm 2 / v. s (na 25 °C i pri sadržaj od 8% nečistoća) Za infracrvene zrake čija je valna duljina veća od 2 mikrona, metal je proziran.

Germanij je prilično krhak, ne podliježe ni toploj ni hladnoj obradi pod pritiskom do temperatura ispod 550 °C, ali ako temperatura postane viša, metal je duktilan. Tvrdoća metala na mineraloškoj ljestvici je 6,0-6,5 (germanij se pili u ploče pomoću metalnog ili dijamantnog diska i abraziva).

Kemijska svojstva

Germanij, budući da je u kemijskim spojevima, obično pokazuje drugu i četvrtu valencu, ali četverovalentni germanijevi spojevi su stabilniji. Na sobnoj temperaturi germanij je otporan na djelovanje vode, zraka, kao i otopina lužina i razrijeđenih koncentrata sumporne ili klorovodične kiseline, ali se element prilično lako otapa u aqua regia ili alkalnoj otopini vodikovog peroksida. Element se polako oksidira djelovanjem dušične kiseline. Kada temperatura u zraku dosegne 500-700 ° C, germanij počinje oksidirati u okside GeO 2 i GeO. (Iv) germanijev oksid je bijeli prah s točkom tališta od 1116 °C i topivosti u vodi od 4,3 g/l (na 20 °C). Prema svojim kemijskim svojstvima tvar je amfoterna, otapa se u lužini, teško u mineralnoj kiselini. Dobiva se prodiranjem hidratiziranog taloga GeO 3 nH 2 O, koji se oslobađa tijekom hidrolize. Derivati ​​germanijevih kiselina, npr. metalni germanati (Na 2 GeO 3, Li 2 GeO 3 i dr.) su krute tvari s visokim točke taljenja, mogu se dobiti spajanjem GeO 2 i drugih oksida.

Kao rezultat interakcije germanija i halogena, mogu nastati odgovarajući tetrahalidi. Reakcija se najlakše odvija s klorom i fluorom (čak i na sobnoj temperaturi), zatim s jodom (temperatura 700-800 °C, prisutnost CO) i bromom (uz lagano zagrijavanje). Jedan od najvažnijih spojeva germanija je tetraklorid (formula GeCl 4). To je bezbojna tekućina s talištem od 49,5°C, vrelištem od 83,1°C i gustoćom od 1,84 g/cm3 (na 20°C). Tvar se snažno hidrolizira s vodom, stvarajući talog hidratiziranog oksida (IV). Tetraklorid se dobiva kloriranjem metalnog germanija ili reakcijom GeO 2 oksida i koncentrirane klorovodične kiseline. Poznati su i germanijevi dihalidi s općom formulom GeX 2, heksaklorodigerman Ge 2 Cl 6, GeCl monoklorid i germanijevi oksikloridi (npr. SeOSl 2).

Kada dosegne 900-1000 ° C, sumpor snažno stupa u interakciju s germanijem, tvoreći GeS 2 disulfid. To je bijela krutina s točkom tališta od 825°C. Također je moguće stvaranje GeS monosulfida i sličnih spojeva germanija s telurom i selenom, koji su poluvodiči. Na temperaturi od 1000-1100 °C vodik lagano reagira s germanijem, tvoreći germin (GeH) X, koji je nestabilan i vrlo hlapljiv spoj. Germanski vodik serije Ge n H 2n + 2 do Ge 9 H 20 može nastati interakcijom germanida s razrijeđenom HCl. Poznat je i germilen sa sastavom GeH 2. Germanij ne reagira izravno s dušikom, ali postoji nitrid Ge 3 N 4, koji se dobiva kada se germanij izloži amonijaku (700-800 °C). Germanij ne stupa u interakciju s ugljikom. S mnogim metalima germanij tvori razne spojeve – germanide.

Poznati su mnogi složeni spojevi germanija koji postaju sve važniji u analitičkoj kemiji elementa germanija, kao i u procesima dobivanja kemijskog elementa. Germanij je sposoban tvoriti složene spojeve s organskim molekulama koje sadrže hidroksil (polihidrični alkoholi, polibazične kiseline i drugi). Postoje i germanijeve heteropolikiseline. Poput ostalih elemenata IV-te skupine, germanij karakteristično tvori organometalne spojeve. Primjer je tetraetilgerman (C 2 H 5) 4 Ge 3.

germanij(lat. Germanium), Ge, kemijski element IV skupine Mendeljejevljevog periodnog sustava; serijski broj 32, atomska masa 72,59; sivo-bijela krutina s metalnim sjajem. Prirodni germanij je mješavina pet stabilnih izotopa s masenim brojevima 70, 72, 73, 74 i 76. Postojanje i svojstva Njemačke predvidio je 1871. DI Mendelejev i nazvao ovaj još uvijek nepoznati element ekasilicij zbog bliskosti njegovih svojstava s silicij. Godine 1886. njemački kemičar K. Winkler otkrio je novi element u mineralu argiroditu, koji je nazvao Njemačka po svojoj zemlji; Ispostavilo se da je germanij sasvim identičan ekasiliciju. Sve do druge polovice 20. stoljeća praktična primjena Njemačke ostala je vrlo ograničena. Industrijska proizvodnja u Njemačkoj nastala je u vezi s razvojem poluvodičke elektronike.

Ukupni sadržaj germanija u zemljinoj kori iznosi 7 · 10 -4% mase, odnosno više od, na primjer, antimona, srebra, bizmuta. Međutim, njemački vlastiti minerali iznimno su rijetki. Gotovo sve su sulfosoli: germanit Cu 2 (Cu, Fe, Ge, Zn) 2 (S, As) 4, argirodit Ag 8 GeS 6, konfildit Ag 8 (Sn, Ge) S 6 i drugi. Najveći dio Njemačke raspršen je u zemljinoj kori u velikom broju stijena i minerala: u sulfidnim rudama obojenih metala, u željeznim rudama, u nekim oksidnim mineralima (kromit, magnetit, rutil i drugi), u granitima, dijabaza i bazalta. Osim toga, germanij je prisutan u gotovo svim silikatima, u nekim nalazištima ugljena i nafte.

Fizička svojstva Njemačka. Germanij kristalizira u kubičnoj strukturi tipa dijamanta, parametar jedinične ćelije je a = 5, 6575 Å. Gustoća čvrstog germanija je 5,327 g / cm 3 (25 ° C); tekućina 5,557 (1000 °C); tpl 937,5°C; t bala oko 2700 ° C; koeficijent toplinske vodljivosti ~ 60 W / (m · K), ili 0,14 cal / (cm · sek · stupanj) pri 25 ° C. Čak i vrlo čisti germanij je krhak na uobičajenim temperaturama, ali iznad 550 °C podliježe plastičnoj deformaciji. Tvrdoća Njemačka na mineraloškoj ljestvici 6-6,5; koeficijent stišljivosti (u području tlaka 0-120 Gn / m 2, ili 0-12000 kgf / mm 2) 1,4 · 10 -7 m 2 / mn (1,4 · 10 -6 cm 2 / kgf); površinska napetost 0,6 N / m (600 dina / cm). Germanij je tipičan poluvodič s razmakom od 1,104 · 10 -19 J ili 0,69 eV (25 °C); specifični električni otpor visoke čistoće Njemačka 0,60 ohm · m (60 ohm · cm) na 25 ° C; pokretljivost elektrona je 3900, a pokretljivost rupa je 1900 cm 2 / v · sec (25 °C) (sa sadržajem nečistoća manjim od 10 -8%). Prozirne do infracrvenih zraka valne duljine veće od 2 mikrona.

Kemijska svojstva Njemačka. U kemijskim spojevima Germanij obično pokazuje valencije 2 i 4, s stabilnijim spojevima 4-valentne Njemačke. Germanij je na sobnoj temperaturi otporan na djelovanje zraka, vode, otopina lužina i razrijeđenih klorovodičnih i sumpornih kiselina, ali se lako otapa u carskoj vodi i u alkalnoj otopini vodikovog peroksida. Polako oksidira dušičnom kiselinom. Kada se zagrije na zraku na 500-700 ° C, germanij se oksidira u okside GeO i GeO 2. Oksid Njemačka (IV) - bijeli prah s talištem od 1116 ° C; topljivost u vodi 4,3 g / l (20 ° C). Prema kemijskim svojstvima amfoterne, otapa se u lužinama i teško u mineralnim kiselinama. Dobiva se kalciniranjem hidratiziranog taloga (GeO 3 · nH 2 O), koji se oslobađa tijekom hidrolize GeCl 4 tetraklorida. Tapljenjem GeO 2 s drugim oksidima mogu se dobiti derivati ​​germanske kiseline - metalni germanati (Li 2 GeO 3, Na 2 GeO 3 i drugi) - krute tvari s visokim talištem.

Kada Njemačka stupi u interakciju s halogenima, nastaju odgovarajući tetrahalidi. Reakcija se najlakše odvija s fluorom i klorom (već na sobnoj temperaturi), zatim s bromom (slabo zagrijavanje) i s jodom (na 700-800 °C u prisutnosti CO). Jedan od najvažnijih spojeva njemački tetraklorid GeCl 4 je bezbojna tekućina; t pl -49,5 °C; t bala 83,1 °C; gustoća 1,84 g / cm 3 (20 ° C). Vodom se snažno hidrolizira uz oslobađanje taloga hidratiziranog oksida (IV). Dobiva se kloriranjem metalne Njemačke ili interakcijom GeO 2 s koncentriranom HCl. Također poznati dihalidi Njemačka opće formule GeX 2, monoklorid GeCl, heksaklorodigerman Ge 2 Cl 6 i oksikloridi Njemačka (na primjer, CeOCl 2).

Sumpor snažno stupa u interakciju s germanijem na 900-1000 ° C kako bi nastao disulfid GeS 2 - bijela krutina, talište 825 ° C. Također su opisani monosulfidni GeS i slični spojevi Njemačke sa selenom i telurom, koji su poluvodiči. Vodik beznačajno reagira s germanijem na 1000-1100 ° C s stvaranjem germina (GeH) X - nestabilnog i lako hlapljivog spoja. Interakcija germanida s razrijeđenom klorovodičnom kiselinom može se koristiti za dobivanje vodikovih germanida serije Ge n H 2n + 2 do Ge 9 H 20. Poznat je i germilen sastava GeH 2. Germanij ne reagira izravno s dušikom, međutim, postoji nitrid Ge 3 N 4, dobiven djelovanjem amonijaka na germanij na 700-800 ° C. Germanij ne stupa u interakciju s ugljikom. Germanij stvara spojeve s mnogim metalima – germanide.

Poznati su brojni kompleksni spojevi Njemačke, koji postaju sve važniji kako u analitičkoj kemiji Njemačke tako i u procesima njezine pripreme. Germanij tvori složene spojeve s molekulama koje sadrže organske hidroksilne skupine (polihidrični alkoholi, polibazične kiseline i drugi). Primljene heteropolikiseline Njemačka. Kao i za ostale elemente IV skupine, Njemačku karakterizira stvaranje organometalnih spojeva, a primjer je tetraetilgerman (C 2 H 5) 4 Ge 3.

Dobivanje Njemačke. U industrijskoj praksi germanij se dobiva uglavnom iz nusproizvoda prerade ruda obojenih metala (cinkova mješavina, cink-bakar-olovni polimetalni koncentrati) koji sadrže 0,001-0,1% Njemačke. Kao sirovine koriste se i pepeo od izgaranja ugljena, prašina iz plinskih generatora i otpad iz koksara. U početku se germanijev koncentrat (2-10% Njemačka) dobiva iz navedenih izvora na različite načine, ovisno o sastavu sirovine. Ekstrakcija Njemačke iz koncentrata obično uključuje sljedeće faze: 1) kloriranje koncentrata klorovodičnom kiselinom, njegovu mješavinu s klorom u vodenom mediju ili drugim sredstvima za kloriranje kako bi se dobio tehnički GeCl 4. Za pročišćavanje GeCl 4 koristi se rektifikacija i ekstrakcija nečistoća koncentriranom HCl. 2) Hidroliza GeCl 4 i kalcinacija produkata hidrolize kako bi se dobio GeO 2. 3) Redukcija GeO 2 vodikom ili amonijakom u metal. Da bi se izdvojila vrlo čista Njemačka koja se koristi u poluvodičkim uređajima, provodi se zonsko taljenje metala. Monokristalni germanij, neophodan za industriju poluvodiča, obično se dobiva zonskim taljenjem ili metodom Czochralskog.

Primjena Njemačka. Germanij je jedan od najvrjednijih materijala u modernoj tehnologiji poluvodiča. Koristi se za izradu dioda, trioda, kristalnih detektora i ispravljača snage. Monokristalni germanij se također koristi u dozimetrijskim instrumentima i instrumentima koji mjere snagu konstantnih i izmjeničnih magnetskih polja. Važno područje primjene u Njemačkoj je infracrvena tehnologija, posebice proizvodnja infracrvenih detektora koji rade u rasponu od 8-14 mikrona. Mnoge legure su obećavajuće za praktičnu upotrebu, uključujući germanij, stakla na bazi GeO 2 i druge spojeve iz Njemačke.

DEFINICIJA

germanij- trideset drugi element periodnog sustava. Oznaka - Ge od latinskog "germanium". Smješten u četvrtom periodu, IVA grupa. Odnosi se na polumetale. Naboj jezgre je 32.

U zbijenom stanju germanij ima srebrnastu boju (slika 1) i izgledom je sličan metalu. Na sobnoj temperaturi otporan je na djelovanje zraka, kisika, vode, klorovodične i razrijeđene sumporne kiseline.

Riža. 1. Germanij. Izgled.

Atomska i molekulska težina germanija

DEFINICIJA

Relativna molekulska težina tvari (M r) je broj koji pokazuje koliko je puta masa dane molekule veća od 1/12 mase atoma ugljika, i relativna atomska masa elementa (A r)- koliko je puta prosječna masa atoma kemijskog elementa veća od 1/12 mase atoma ugljika.

Budući da germanij u slobodnom stanju postoji u obliku jednoatomskih Ge molekula, vrijednosti njegove atomske i molekularne mase se poklapaju. Oni su jednaki 72.630.

Izotopi germanija

Poznato je da se u prirodi germanij može naći u obliku pet stabilnih izotopa 70 Ge (20,55%), 72 Ge (20,55%), 73 Ge (7,67%), 74 Ge (36,74%) i 76 Ge (7,67%) ). Njihovi maseni brojevi su 70, 72, 73, 74 i 76. Jezgra izotopa germanija 70 Ge sadrži trideset dva protona i trideset osam neutrona, ostali se izotopi od nje razlikuju samo po broju neutrona.

Postoje umjetni nestabilni radioaktivni izotopi germanija s masenim brojevima od 58 do 86, među kojima je najdugovječniji izotop 68 Ge s vremenom poluraspada od 270,95 dana.

Jonah Njemačka

Na vanjskoj energetskoj razini atoma germanija postoje četiri elektrona, koji su valentni:

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

Kao rezultat kemijske interakcije, germanij odustaje od svojih valentnih elektrona, t.j. je njihov donor i pretvara se u pozitivno nabijeni ion:

Ge 0 -2e → Ge 2+;

Ge 0 -4e → Ge 4+.

Molekula i atom germanija

U slobodnom stanju germanij postoji u obliku jednoatomskih Ge molekula. Evo nekih svojstava koja karakteriziraju atom i molekulu germanija:

Primjeri rješavanja problema

PRIMJER 1

PRIMJER 2

GERMANIJ, Ge (od lat.Germania - Njemačka * A. germanij; N. Germanium; F. germanij; I. germanio), je kemijski element IV skupine Mendeljejevljevog periodnog sustava, atomski broj 32, atomska masa 72,59. Prirodni germanij se sastoji od 4 stabilna izotopa 70 Ge (20,55%), 72 Ge (27,37%), 73 Ge (7,67%), 74 Ge (36,74%) i jednog radioaktivnog 76 Ge (7,67%) s vremenom poluraspada od 2,10 6 godina. Otkrio 1886. njemački kemičar K. Winkler u mineralu argiroditu; predvidio je 1871. D.N.Mendeleev (ekasilicium).

Germanij u prirodi

Germanij se odnosi na. Prevalencija germanija je (1-2) .10 -4%. Nalazi se kao nečistoća u mineralima silicija, u manjoj mjeri u mineralima i. Vlastiti minerali germanij su vrlo rijetki: sulfosoli - argirodit, germanit, renierit i neki drugi; dvostruko hidratizirani oksid germanija i željeza - štotit; sulfati - itoit, fleischerit i neki drugi. Oni praktički nemaju industrijsku vrijednost. Germanij se nakuplja u hidrotermalnim i sedimentnim procesima, gdje se ostvaruje mogućnost odvajanja od silicija. U povećanim količinama (0,001-0,1%) nalazi se u, i. Izvori germanija su polimetalne rude, fosilni ugljen i neke vrste vulkansko-sedimentnih naslaga. Glavna količina germanija dobiva se usput iz podzemnih voda tijekom koksovanja ugljena, iz pepela energetskih ugljena, sfalerita i magnetita. Germanij se ekstrahira kiselinom, sublimacijom u reducirajućoj sredini, fuzijom s kaustičnom sodom itd. Koncentrati germanija se zagrijavaju klorovodičnom kiselinom, kondenzat se pročišćava i podvrgava hidrolitičkoj razgradnji s stvaranjem dioksida; potonji se reducira vodikom u metalni germanij, koji se pročišćava metodama frakcijske i usmjerene kristalizacije, zonskog taljenja.

Primjena germanij

Germanij se koristi u elektronici i elektrotehnici kao poluvodički materijal za proizvodnju dioda i tranzistora. Od germanija se izrađuju leće za IR optiku, fotodiode, fotootpornici, dozimetri nuklearnog zračenja, analizatori rendgenske spektroskopije, pretvarači radioaktivnog raspada u električnu energiju itd. Legure germanija s nekim metalima, koje karakterizira povećana otpornost na kisele korozivne sredine, koriste se u izradi instrumenata, strojarstvu i metalurgiji. Neke legure germanija s drugim kemijskim elementima su supravodnici.

Ime je dobio po Njemačkoj. Znanstvenik iz ove zemlje otkrio je i imao pravo zvati ga kako god je htio. Dakle u hitu germanij.

Međutim, sreće nije imao Mendeljejev, već Clemens Winkler. Dobio je zadatak da proučava argirodit. Novi mineral, koji se uglavnom sastoji od, pronađen je u rudniku Himmelfürst.

Winkler je odredio 93% sastava kamena i zastao s preostalih 7%. Zaključak je bio da uključuju nepoznati element.

Temeljitija analiza urodila je plodom - bila otkrio germanij... To je metal. Kako je to korisno za čovječanstvo? O tome, i ne samo, razgovarat ćemo dalje.

Svojstva germanija

Germanij - 32 element periodnog sustava... Ispada da je metal uključen u 4. skupinu. Broj odgovara valenciji elemenata.

To jest, germanij teži stvaranju 4 kemijske veze. Ovo čini element koji je otkrio Winkler.

Otuda Mendeljejevljeva želja da još neotkriveni element nazove ekosilicij, označen kao Si. Dmitrij Ivanovič unaprijed je izračunao svojstva 32. metala.

Germanij je po kemijskim svojstvima sličan siliciju. Reagira s kiselinama samo kada se zagrije. Komunicira s lužinama u prisutnosti oksidansa.

Otporan na vodenu paru. Ne reagira s vodikom, ugljikom,. Germanij se pali na temperaturi od 700 stupnjeva Celzija. Reakcija je popraćena stvaranjem germanijevog dioksida.

32. element lako stupa u interakciju s halogenima. To su tvari koje tvore soli iz skupine 17 tablice.

Kako ne bismo bili zabune, naznačimo da se vodimo novim standardom. U starom, ovo je 7. skupina periodnog sustava.

Bez obzira na stol, metali u njemu nalaze se lijevo od stepenaste dijagonalne linije. 32. element je iznimka.

Druga iznimka je. Kod nje je moguća i reakcija. Na podlogu se taloži antimon.

Aktivna interakcija je osigurana. Kao i većina metala, germanij može izgorjeti u svojoj pari.

Izvana element germanij, sivkastobijele boje, s izraženim metalnim sjajem.

Kada se uzme u obzir unutarnja struktura, metal ima kubičnu strukturu. Odražava raspored atoma u jediničnim stanicama.

Oblikovane su kao kocke. Osam atoma nalazi se na vrhovima. Zgrada je blizu rešetke.

32. element ima 5 stabilnih izotopa. Njihova prisutnost je svojstvo svih elementi podskupine germanij.

Oni su ravnomjerni, što određuje prisutnost stabilnih izotopa. Na primjer, ima ih 10.

Gustoća germanija je 5,3-5,5 grama po kubnom centimetru. Prvi pokazatelj je karakterističan za stanje, drugi - za tekući metal.

U omekšanom obliku, nije samo gušća, već i plastična. Tvar, koja je krhka na sobnoj temperaturi, postaje na 550 stupnjeva. Ovi su karakteristike germanija.

Tvrdoća metala na sobnoj temperaturi je oko 6 bodova.

U ovom stanju, 32. element je tipičan poluvodič. No, svojstvo postaje "svjetlije" kako temperatura raste. Samo vodiči, za usporedbu, gube svojstva kada se zagrijavaju.

Germanij provodi struju ne samo u standardnom obliku, već iu otopinama.

Što se tiče poluvodičkih svojstava, 32. element je također blizak siliciju i jednako čest.

Međutim, opseg primjene tvari varira. Silicij je poluvodič koji se koristi u solarnim ćelijama, uključujući tankoslojni tip.

Element je također potreban za fotoćelije. Sada razmislite gdje je germanij koristan.

Primjena germanij

Koristi se germanij u gama spektroskopiji. Njegovi instrumenti omogućuju, na primjer, proučavanje sastava aditiva u miješanim oksidnim katalizatorima.

U prošlosti se diodama i tranzistorima dodavao germanij. U solarnim ćelijama, poluvodička svojstva također su korisna.

Ali, ako se silicij dodaje standardnim modelima, onda se germanij dodaje u novu generaciju visokih performansi.

Glavna stvar je ne koristiti germanij na temperaturama blizu apsolutne nule. U takvim uvjetima metal gubi sposobnost prijenosa napona.

Da bi germanij bio vodič, u njemu ne smije biti više od 10% nečistoća. Savršeno ultra čisto kemijski element.

germanij izrađene ovom metodom zonskog taljenja. Temelji se na različitoj topljivosti stranih elemenata u tekućini i fazama.

Formula germanij omogućuje vam da ga koristite u praksi. Ovdje više ne govorimo o poluvodičkim svojstvima elementa, već o njegovoj sposobnosti da daje tvrdoću.

Iz istog razloga germanij je našao primjenu u zubnoj protetici. Iako su krune zastarjele, još uvijek je mala potražnja za njima.

Ako germaniju dodate silicij i aluminij, dobivate lemove.

Njihovo talište uvijek je niže od tališta metala koji se spajaju. Dakle, možete napraviti složene, dizajnerske strukture.

Ni internet ne bi bio moguć bez Njemačke. U vlaknu je prisutan 32. element. U svojoj jezgri je kvarc s primjesom heroja.

A njegov dioksid povećava reflektivnost vlakana. S obzirom na potražnju za njom, elektronikom, industrijalci trebaju germanij u velikim količinama. Koje i kako se pružaju, proučit ćemo u nastavku.

Rudarska Njemačka

Germanij je prilično čest. U zemljinoj kori 32. element je, na primjer, više od antimona, odn.

Istražene rezerve su oko 1000 tona. Gotovo polovica ih je skrivena u utrobi Sjedinjenih Država. Još 410 tona je vlasništvo.

Dakle, ostale zemlje, u osnovi, moraju kupovati sirovine. surađuje s Nebeskim Carstvom. To je opravdano i s političkog i s ekonomskog stajališta.

Svojstva elementa germanij zbog geokemijskog odnosa s raširenim tvarima, ne dopuštaju metalu da formira svoje minerale.

Obično je metal ugrađen u mrežu postojećih. Gost, naravno, neće zauzimati puno prostora.

Stoga germanij morate vaditi malo po malo. Možete pronaći nekoliko kilograma po toni kamena.

U enargitima nema više od 5 kilograma germanija na 1000 kilograma. Pirargirit sadrži 2 puta više.

Tona sulvanita 32. elementa ne sadrži više od 1 kilograma. Najčešće se germanij dobiva kao nusproizvod iz drugih metalnih ruda, na primjer, ili obojenih, poput kromita, magnetita, rutita.

Godišnja proizvodnja germanija kreće se od 100-120 tona, ovisno o potražnji.

U osnovi se kupuje monokristalni oblik tvari. To je upravo ono što je potrebno za proizvodnju spektrometara, optičkih vlakana, dragocjenih. Saznajte cijene.

Njemačka cijena

Monokristalni germanij se uglavnom kupuje u tonama. Ovo je korisno za velike industrije.

1000 kilograma 32. elementa košta oko 100 000 rubalja. Možete pronaći ponude za 75.000 - 85.000.

Ako uzmemo polikristalne, odnosno s manjim agregatima i povećanom čvrstoćom, možete dati 2,5 puta više po kilogramu sirovine.

Standardna duljina nije manja od 28 centimetara. Blokovi su zaštićeni filmom jer blijede na zraku. Polikristalni germanij je "tlo" za uzgoj monokristala.