آنالوگ الکترونیکی کربن ژرمانیوم است. ویژگی های عنصر شیمیایی ژرمانیوم

ژرمانیوم یک عنصر شیمیایی با شماره اتمی 32 در جدول تناوبی است که با نماد Ge (آلمانی) نشان داده می شود. ژرمانیم).

تاریخچه کشف آلمان

وجود عنصر ekasilicon ، آنالوگ سیلیکون ، توسط D.I. پیش بینی شده بود. مندلیف در سال 1871 و در سال 1886 ، یکی از اساتید آکادمی معدن فرایبرگ یک کانی نقره جدید - آرگیرودیت را کشف کرد. سپس این ماده معدنی برای تجزیه و تحلیل کامل به استاد شیمی فنی ، کلمنس وینکلر منتقل شد.

این به طور تصادفی انجام نشد: وینکلر 48 ساله بهترین تحلیلگر در آکادمی محسوب می شد.

به سرعت ، او دریافت که نقره در این ماده معدنی 74.72، ، گوگرد - 17.13 ، جیوه - 0.31 ، اکسید آهن - 0.66 ، اکسید روی - 0.22 است. و تقریباً 7 درصد از وزن ماده معدنی جدید عنصری نامفهوم است که به احتمال زیاد هنوز ناشناخته است. وینکلر یک جزء ناشناس از argyrodpt را جدا کرد ، خواص آن را مطالعه کرد و متوجه شد که او واقعاً یک عنصر جدید یافته است - توضیحی که مندلیف پیش بینی کرده بود. این به طور خلاصه تاریخچه عنصر 32 است.

با این حال ، تصور اینکه کار وینکلر بدون مشکل و بدون هیچ مشکلی پیش رفت ، اشتباه خواهد بود. در اینجا آنچه مندلیف در اضافات فصل هشتم "مبانی شیمی" در این باره می نویسد: "در ابتدا (فوریه 1886) کمبود مواد ، عدم وجود طیف در شعله مشعل و حلالیت بسیاری از ترکیبات ژرمانیوم ایجاد شده برای وینکلر مطالعه "طیف در شعله" دشوار است. چطور؟ در واقع ، در سال 1886 روش تجزیه طیفی قبلاً وجود داشت. با این روش روبییدیم ، سزیم ، تالیم ، ایندیوم قبلاً در زمین و هلیوم در خورشید کشف شده است. دانشمندان به طور قطع می دانستند که هر عنصر شیمیایی دارای طیف کاملاً فردی است و ناگهان طیفی وجود ندارد!

توضیح بعداً آمد. ژرمانیوم دارای خطوط طیفی مشخصی است - با طول موج 2651.18 ، 3039.06 Ǻ و چند خط دیگر. اما همه آنها در قسمت نامرئی فرابنفش طیف و تعهد وینکلر نهفته است روشهای سنتیتجزیه و تحلیل - آنها منجر به موفقیت شدند.

روشی که وینکلر برای جداسازی ژرمانیوم استفاده می کند مشابه یکی از روشهای صنعتی فعلی برای بدست آوردن عنصر شماره 32 است. در ابتدا ، ژرمانیوم موجود در آرگاردانت به دی اکسید تبدیل شد و سپس این پودر سفید در اتمسفر هیدروژن تا 600 ... 700 درجه سانتی گراد گرم شد. واکنش واضح است: GeO 2 + 2H 2 → Ge + 2H 2 O.

به این ترتیب ژرمانیوم نسبتاً خالص برای اولین بار به دست آمد. وینکلر در ابتدا قصد داشت عنصر جدید را نپتونیم به نام سیاره نپتون نامگذاری کند. (مانند عنصر 32 ، این سیاره قبل از کشف پیش بینی شده بود). اما بعداً معلوم شد که چنین نامی قبلاً به یک عنصر کشف شده دروغین اختصاص داده شده بود ، و وینکلر که نمی خواست با کشف خود به خطر بیفتد ، قصد اول را رها کرد. او همچنین پیشنهاد خواندن عنصر جدید Angular ، یعنی "زاویه ای ، بحث برانگیز" (و این کشف واقعاً جنجال زیادی ایجاد کرد). درست است ، شیمیدان فرانسوی رایون ، که چنین ایده ای را مطرح کرد ، بعداً گفت که پیشنهاد او یک شوخی بیش نیست. وینکلر عنصر جدید ژرمانیوم را به نام کشورش نامگذاری کرد و این نام باقی ماند.

یافتن ژرمانیوم در طبیعت

لازم به ذکر است که در روند تکامل ژئوشیمیایی پوسته زمین ، مقدار قابل توجهی ژرمانیوم از بیشتر سطح زمین به اقیانوس ها شسته شد ؛ بنابراین ، در حال حاضر ، مقدار این عنصر کمیاب موجود در خاک بسیار ناچیز است

محتوای کل ژرمانیوم در پوسته زمین 7 × 10 − 4 by از نظر جرم ، یعنی بیشتر از ، به عنوان مثال ، آنتیموان ، نقره ، بیسموت. ژرمانیوم ، به دلیل محتوای ناچیز در پوسته زمین و تمایل ژئوشیمیایی برای برخی عناصر گسترده ، توانایی محدودی در تشکیل مواد معدنی خود نشان می دهد و در شبکه های دیگر کانی ها پراکنده می شود. بنابراین ، مواد معدنی خود ، ژرمانیوم ، بسیار نادر است. تقریباً همه آنها سولفو نمک هستند: ژرمانیت Cu 2 (Cu، Fe، Ge، Zn) 2 (S، As) 4 (6 - 10٪ Ge)، argyrodite Ag 8 GeS 6 (3.6 - 7٪ Ge)، confildite Ag 8 (Sn ، Ge) S 6 (حداکثر 2 Ge Ge) ، و غیره. قسمت اعظم ژرمانیوم به مقدار زیاد در پوسته زمین پراکنده شده است صخره هاو مواد معدنی به عنوان مثال ، در برخی از اسفالریت ها مقدار ژرمانیوم به کیلوگرم در تن می رسد ، در انارژیت ها تا 5 کیلوگرم در تن ، در پیرارژریت تا 10 کیلوگرم در تن ، در سولوانیت و فرانکیت 1 کیلوگرم در تن ، در سولفیدها و سیلیکات های دیگر - صدها و دهها از g / T. ژرمانیم در رسوبات بسیاری از فلزات - در سنگ های سولفیدی فلزات غیر آهنی ، در سنگ معدن آهن ، در برخی از مواد معدنی اکسید (کرومیت ، مگنتیت ، روتیل و غیره) ، در گرانیت ها ، دیابازها و بازالت ها متمرکز شده است. علاوه بر این ، ژرمانیوم تقریباً در تمام سیلیکات ها ، در برخی از ذخایر زغال سنگ و نفت وجود دارد.

دریافت آلمان

ژرمانیم عمدتا از محصولات جانبی فرآوری سنگ معدن فلزات غیر آهنی (مخلوط روی ، کنسانتره های چند فلزی روی-مس-سرب) حاوی 0.001-0.1 Germany آلمان بدست می آید. خاکستر ناشی از احتراق زغال سنگ ، گرد و غبار حاصل از تولیدکنندگان گاز و ضایعات ناشی از کارخانه های کک نیز به عنوان مواد اولیه استفاده می شود. در ابتدا ، بسته به ترکیب مواد اولیه ، کنسانتره ژرمانیوم (2 تا 10 درصد آلمان) به روشهای مختلف از منابع ذکر شده بدست می آید. بازیابی آلمان از کنسانتره معمولاً شامل مراحل زیر است:

1) کلر زنی کنسانتره اسید هیدروکلریکآه ، با مخلوط کردن آن با کلر در یک محیط آبی یا سایر عوامل کلر زنی برای به دست آوردن GeCl4 فنی. برای تصفیه GeCl 4 ، تصفیه و استخراج ناخالصی ها با HCl غلیظ استفاده می شود.

2) هیدرولیز GeCl4 و کلسیناسیون محصولات هیدرولیز برای به دست آوردن GeO2.

3) کاهش GeO2 با هیدروژن یا آمونیاک به فلز. برای جداسازی آلمان بسیار خالص مورد استفاده در دستگاه های نیمه هادی ، ذوب منطقه فلز انجام می شود. ژرمانیوم مونوکریستالی ، ضروری برای صنایع نیمه هادی ، معمولاً با ذوب منطقه یا با روش چوکرالسکی به دست می آید.

GeO 2 + 4H 2 = Ge + 2H 2 O

ژرمانیم خلوص نیمه هادی با میزان ناخالصی 10 -3 -10 -4 by با ذوب منطقه ، تبلور یا ترمولیز مونوژرمان فرار GeH 4 بدست می آید:

GeH 4 = Ge + 2H 2 ،

که در طی تجزیه ترکیبات فلزی فعال با Ge - germanides توسط اسیدها ایجاد می شود:

Mg 2 Ge + 4HCl = GeH 4 - + 2MgCl 2

ژرمانیم به عنوان ناخالصی در سنگهای چند فلزی ، نیکل ، تنگستن و همچنین در سیلیکاتها وجود دارد. در نتیجه عملیات غنی سازی و غلظت سنگ معدن پیچیده و زمان بر ، ژرمانیوم به شکل اکسید GeO2 جدا می شود که با هیدروژن در دمای 600 درجه سانتی گراد به ماده ای ساده تبدیل می شود:

GeO 2 + 2H 2 = Ge + 2H 2 O.

تصفیه و رشد تک بلورهای ژرمانیوم با روش ذوب منطقه انجام می شود.

دی اکسید ژرمانیوم خالص اولین بار در سال 1941 در اتحاد جماهیر شوروی به دست آمد. شیشه ژرمانیوم با ضریب شکست نور بسیار بالا از آن ساخته شد. مطالعات عنصر شماره 32 و روشهای تولید احتمالی آن پس از جنگ در سال 1947 از سر گرفته شد. اکنون ژرمانیوم دقیقاً به عنوان یک نیمه رسانا مورد توجه دانشمندان شوروی وقت قرار گرفت.

مشخصات فیزیکی آلمان

در ظاهر ، ژرمانیوم را می توان به راحتی با سیلیکون اشتباه گرفت.

ژرمانیم در یک ساختار الماس مکعبی متبلور می شود ، پارامتر سلول واحد a = 5 ، 6575 Å است.

این عنصر به اندازه تیتانیوم یا تنگستن قوی نیست. چگالی ژرمانیوم جامد 5.327 گرم بر سانتی متر مربع (25 درجه سانتی گراد) است. مایع 5.557 (1000 درجه سانتی گراد) ؛ t pl 937.5 درجه سانتی گراد ؛ t حدود 2700 درجه سانتی گراد ؛ ضریب هدایت حرارتی ~ 60 W / (m · K) ، یا 0.14 cal / (cm · sec · deg) در دمای 25 درجه سانتی گراد.

ژرمانیوم تقریباً مانند شیشه شکننده است و می تواند بر اساس آن رفتار کند. حتی در دمای معمولی ، اما بالاتر از 550 درجه سانتی گراد ، خود را به تغییر شکل پلاستیک می رساند. سختی آلمان در مقیاس کانی شناسی 6-6.5 ؛ ضریب تراکم پذیری (در محدوده فشار 0-120 Gn / m 2 ، یا 0-12000 kgf / mm2) 1.4 · 10 -7 m2 / mn (1.4 · 10 -6 cm 2 / kgf) ؛ کشش سطحی 0.6 N / m (600 dyne / cm). ژرمانیم یک نیمه هادی معمولی با فاصله باند 1.104 · 10 -19 J یا 0.69 eV (25 درجه سانتی گراد) است. مقاومت الکتریکی خاص با خلوص بالا آلمان 0.60 اهم · m (60 اهم · cm) در دمای 25 درجه سانتی گراد ؛ تحرک الکترون 3900 و تحرک حفره 1900 cm 2 / v · s (25 درجه سانتی گراد) (با میزان ناخالصی کمتر از 10 -8) است.

همه تغییرات "غیر معمول" ژرمانیم بلوری نسبت به Ge-I و هدایت الکتریکی برتری دارند. ذکر این ویژگی تصادفی نیست: ارزش هدایت الکتریکی خاص (یا متقابل مقاومت) به ویژه برای یک عنصر نیمه هادی اهمیت دارد.

خواص شیمیایی آلمان

در ترکیبات شیمیایی ، ژرمانیوم معمولاً دارای ظرفیت 4 یا 2 است. ترکیباتی با ظرفیت 4 پایدارتر هستند. در شرایط عادی ، در برابر هوا و آب ، قلیاها و اسیدها مقاوم است ، ما در آبزیان و در محلول قلیایی پراکسید هیدروژن حل می شویم. برنامه هایی برای آلیاژهای ژرمانیوم و شیشه بر اساس دی اکسید ژرمانیوم یافت می شود.

در ترکیبات شیمیایی ، ژرمانیوم معمولاً ظرفیت های 2 و 4 را با ترکیبات پایدارتر آلمان 4 ظرفیتی نشان می دهد. در دمای اتاق ، ژرمانیوم در برابر هوا ، آب ، محلولهای قلیایی و اسیدهای هیدروکلریک و سولفوریک رقیق مقاوم است ، اما به راحتی در آبزیان و در محلول قلیایی پراکسید هیدروژن حل می شود. به آرامی با اسید نیتریک اکسید می شود. هنگامی که در هوا تا 500-700 درجه سانتی گراد گرم می شود ، ژرمانیوم به اکسیدهای GeO و GeO2 اکسیده می شود. اکسید آلمان (IV) - پودر سفید با نقطه ذوب 1116 درجه سانتی گراد ؛ حلالیت در آب 4.3 گرم در لیتر (20 درجه سانتی گراد). با توجه به خواص شیمیایی آمفوتریک ، در قلیاها و به سختی در اسیدهای معدنی حل می شود. با کلسیم رسوب هیدراته (GeO3 · nH2O) ، که طی هیدرولیز تتراکلرید GeCl4 آزاد می شود ، بدست می آید. با ترکیب GeO2 با سایر اکسیدها ، مشتقات اسید ژرمانیک - ژرمانات های فلزی (Li 2 GeO 3 ، Na 2 GeO 3 و دیگران) - می توان مواد جامد با نقاط ذوب بالا بدست آورد.

هنگام تعامل آلمان با هالوژن ها ، تتراهالیدهای مربوطه تشکیل می شوند. واکنش به راحتی با فلورین و کلر (از قبل در دمای اتاق) ، سپس با برم (حرارت ضعیف) و با ید (در دمای 700-800 درجه سانتی گراد در حضور CO) ادامه می یابد. یکی از مهمترین ترکیبات تتراکلراید آلمان GeCl 4 یک مایع بی رنگ است. t pl -49.5 درجه سانتی گراد ؛ بیل t 83.1 درجه سانتی گراد ؛ چگالی 1.84 گرم در سانتی متر 3 (20 درجه سانتی گراد). با آزاد شدن رسوب اکسید هیدراته (IV) به شدت با آب هیدرولیز می شود. با کلر زنی آلمان فلزی یا برهم کنش GeO2 با HCl غلیظ به دست می آید. همچنین dihalides آلمان شناخته می شود فرمول کلی GeX 2 ، مونوکلراید GeCl ، هگزاکلرودیگرمان Ge 2 Cl 6 و اکسی کلریدهای آلمانی (به عنوان مثال CeOCl 2).

گوگرد به شدت با ژرمانیم در دمای 900-1000 درجه سانتی گراد واکنش می دهد و دی سولفید GeS2 را تشکیل می دهد - جامد سفید ، نقطه ذوب 825 درجه سانتی گراد. همچنین مونوسولفید GeS و ترکیبات مشابه آلمان با سلنیوم و تلوریم ، که نیمه رسانا هستند ، توضیح داده شده است. هیدروژن با تشکیل ژرمین (GeH) X - ترکیبی ناپایدار و به راحتی فرار در دمای 1000-1100 درجه سانتی گراد واکنش ناچیزی با ژرمانیم می کند. از تعامل ژرمینیدها با اسید کلریدریک رقیق می توان برای به دست آوردن ژرمانیدهای هیدروژنی از سری Ge n H 2n + 2 تا Ge 9 H 20 استفاده کرد. ژرمیلن با ترکیب GeH 2 نیز شناخته شده است. ژرمانیم مستقیماً با نیتروژن واکنش نشان نمی دهد ، اما یک نیترید Ge 3 N 4 وجود دارد که با عمل آمونیاک بر روی ژرمانیوم در دمای 700-800 درجه سانتی گراد به دست می آید. ژرمانیوم با کربن تداخل ندارد. ژرمانیم با بسیاری از فلزات - ژرمانیدها ترکیباتی را تشکیل می دهد.

ترکیبات پیچیده متعددی از آلمان شناخته شده است که هم در شیمی تجزیه ای آلمان و هم در مراحل تهیه آن اهمیت روزافزونی پیدا می کند. ژرمانیم با مولکولهای آلی حاوی هیدروکسیل (الکلهای پلی هیدریک ، اسیدهای پلی باسیک و دیگر مواد) ترکیبات پیچیده ای تشکیل می دهد. دریافت heteropolyacids آلمان. و همچنین برای سایر عناصر گروه IV ، آلمان با تشکیل ترکیبات آلی فلزی مشخص می شود که نمونه ای از آنها tetraethylgermane (C 2 H 5) 4 Ge 3 است.

ترکیبات دو ظرفیتی ژرمانیوم

هیدرید ژرمانیم (II) GeH2. پودر سفید ناپایدار (در هوا یا اکسیژن ، با انفجار تجزیه می شود). با قلیاها و برم واکنش نشان می دهد.

پلیمر ژرمانیم (II) مونوهیدرید (پلی ژرمین) (GeH 2) n. پودر سیاه قهوه ای. ضعیف در آب حل می شود ، فوراً در هوا تجزیه می شود و هنگامی که در دمای 160 درجه سانتی گراد در خلا یا در یک گاز بی اثر گرم می شود منفجر می شود. در جریان الکترولیز سدیم ژرمانید NaGe تشکیل شده است.

اکسید ژرمانیم (II) GeO. بلورهای سیاه با خواص اولیه در دمای 500 درجه سانتی گراد به GeO2 و Ge تجزیه می شود. به آرامی در آب اکسید می شود. اجازه دهید کمی در اسید کلریدریک حل شود. خواص ترمیمی را نشان می دهد. به دست آمده توسط CO2 بر روی ژرمانیوم فلزی که تا 700-900 درجه سانتی گراد گرم می شود ، قلیاها - روی کلرید ژرمانیوم (II) ، کلسیناسیون Ge (OH) 2 یا کاهش GeO2.

هیدروکسید ژرمانیم (II) Ge (OH) 2. بلورهای نارنجی قرمز. وقتی گرم می شود ، تبدیل به GeO می شود. یک کاراکتر amphoteric نشان می دهد. با تصفیه نمک های ژرمانیم (II) با قلیاها و هیدرولیز نمک های ژرمانیم (II) بدست می آید.

ژرمانیم (II) فلوراید GeF2. بلورهای رطوبت سنج بی رنگ ، t pl = 111 درجه سانتی گراد. در اثر حرارت بخار GeF4 بر روی ژرمانیوم فلزی بدست می آید.

کلرید ژرمانیوم (II) GeCl2. بلورهای بی رنگ t pl = 76.4 درجه سانتی گراد ، بیل t = 450 درجه سانتی گراد در دمای 460 درجه سانتی گراد تجزیه می شود به GeCl4 و ژرمانیوم فلزی. با آب ، کمی محلول در الکل هیدرولیز می شود. در اثر حرارت بخار GeCl 4 بر روی ژرمانیوم فلزی بدست می آید.

برومید ژرمانیوم (II) GeBr 2. بلورهای سوزنی شفاف. t pl = 122 درجه سانتی گراد با آب هیدرولیز می شود. اجازه دهید کمی در بنزن حل شود. محلول در الکل ، استون. تهیه شده توسط واکنش هیدروکسید ژرمانیم (II) با اسید هیدروبرومیک. وقتی گرم می شود ، با ژرمانیوم فلزی و برمانید ژرمانیوم (IV) نامتناسب است.

یدید ژرمانیم (II) GeI 2. صفحات شش ضلعی زرد ، دیامغناطیس. t pl = 460 حدود C. کمی در کلروفرم و تتراکلرید کربن محلول است. هنگامی که در دمای بالای 210 درجه سانتیگراد گرم می شود ، به ژرمانیوم فلزی و تترایودید ژرمانیوم تجزیه می شود. با کاهش یدید ژرمانیم (II) با اسید هیپوفسفریک یا تجزیه حرارتی تترایودید ژرمانیوم تهیه می شود.

سولفید ژرمانیم (II) GeS. کریستالهای لوزی مات و براق خشک - مایل به خاکستری سیاه دریافت کرد. t pl = 615 ° C ، چگالی 4.01 g / cm3 است. اجازه دهید کمی در آب و آمونیاک حل شود. در هیدروکسید پتاسیم حل می شود. به روش مرطوب - رسوب آمورف قهوه ای قرمز ، چگالی برابر 3.31 گرم / سانتی متر 3 بدست می آید. در اسیدهای معدنی و پلی سولفید آمونیوم حل می شود. با گرم کردن ژرمانیوم با گوگرد یا عبور سولفید هیدروژن از محلول نمک ژرمانیوم (II) به دست می آید.

ترکیبات ژرمانیوم چهار ظرفیتی

هیدرید ژرمانیم (IV) GeH 4. گاز بی رنگ (چگالی معادل 3.43 گرم در سانتی متر 3). سمی است ، بوی بسیار ناخوشایندی دارد ، در دمای -88 درجه سانتی گراد می جوشد ، در دمای -166 درجه سانتیگراد ذوب می شود ، از نظر حرارتی بالاتر از 280 درجه سانتیگراد تجزیه می شود ، با عبور از GeH 4 از طریق یک لوله گرم شده ، یک آینه براق از ژرمانیوم فلزی بر روی دیواره های آن به دست می آید. با عملكرد LiAlH4 بر كلريد ژرمانيوم (IV) در اتر يا با تيمار محلول كلريد ژرمانيوم (IV) با روي و اسيد سولفوريك تهيه شده است.

اکسید ژرمانیم (IV) GeO2. به صورت دو اصلاح کریستالی (شش ضلعی با چگالی معادل 4.703 گرم در سانتی متر مربع و چهار ضلعی با چگالی معادل 6.24 گرم در سانتی متر 3) وجود دارد. هر دو در هوا ثابت هستند. کمی در آب حل می شود. t pl = 1116 در مورد C ، t bale = 1200 در مورد C یک کاراکتر amphoteric نشان می دهد. هنگامی که گرم می شود توسط آلومینیوم ، منیزیم ، کربن به ژرمانیوم فلزی کاهش می یابد. آنها با سنتز عناصر ، کلسینه شدن نمک های ژرمانیوم با اسیدهای فرار ، اکسیداسیون سولفیدها ، هیدرولیز تتراهالیدهای ژرمانیوم ، تصفیه ژرمانیت های فلز قلیایی با اسیدها ، ژرمانیوم فلزی با اسیدهای سولفوریک یا نیتریک غلیظ به دست می آیند.

ژرمانیم (IV) فلوراید GeF 4. گاز بی رنگی که در هوا دود می کند. t pl = -15 حدود C ، t bale = -37 درجه سانتی گراد با آب هیدرولیز می شود. با تجزیه تترا فلوروهرمانات باریم به دست می آید.

کلرید ژرمانیوم (IV) GeCl4. مایع بی رنگ t pl = -50 در مورد C ، t bale = 86 در مورد C ، چگالی 1.874 g / cm3 است. با آب هیدرولیز می شود ، در الکل ، اتر ، دی سولفید کربن ، تتراکلرید کربن حل می شود. با گرم کردن ژرمانیم با کلر و عبور کلرید هیدروژن از طریق سوسپانسیون اکسید ژرمانیم (IV) تهیه می شود.

برومید ژرمانیوم (IV) GeBr 4. کریستال های بی رنگ هشت ضلعی. t pl = 26 در مورد C ، t bale = 187 در مورد C ، چگالی 3.13 g / cm3 است. با آب هیدرولیز می شود. در بنزن ، دی سولفید کربن حل می شود. با عبور بخار برم بر روی ژرمانیم فلزی گرم شده یا با اثر اسید هیدروبروم بر اکسید ژرمانیم (IV) به دست می آید.

یدید ژرمانیم (IV) GeI 4. بلورهای هشت ضلعی زرد-نارنجی ، t pl = 146 در مورد C ، t bale = 377 در مورد C ، چگالی معادل 4.32 گرم در سانتی متر 3. در دمای 445 درجه سانتی گراد تجزیه می شود. در بنزن ، دی سولفید کربن حل شده و با آب هیدرولیز می شود. در هوا ، به تدریج به یدید ژرمانیم (II) و ید تجزیه می شود. آمونیاک اضافه می کند. با عبور بخار ید از روی ژرمانیم گرم شده یا با اثر اسید هیدروودیک بر اکسید ژرمانیم (IV) به دست می آید.

سولفید ژرمانیم (IV) GeS2. پودر کریستالی سفید ، t pl = 800 حدود C ، چگالی 3.03 g / cm3 است. ما کمی در آب محلول هستیم و به آرامی در آن هیدرولیز می کنیم. در آمونیاک ، سولفید آمونیوم و سولفیدهای فلز قلیایی حل می شود. با گرم کردن اکسید ژرمانیوم (IV) در جریان دی اکسید گوگرد با گوگرد یا عبور سولفید هیدروژن از محلول نمک ژرمانیوم (IV) به دست می آید.

سولفات ژرمانیم (IV) Ge (SO 4) 2. کریستال های بی رنگ ، چگالی 3.92 گرم / سانتی متر 3. در دمای 200 درجه سانتی گراد تجزیه می شود و با زغال سنگ یا گوگرد به سولفید کاهش می یابد. با آب و محلولهای قلیایی واکنش نشان می دهد. با گرم کردن کلرید ژرمانیوم (IV) با اکسید گوگرد (VI) بدست می آید.

ایزوتوپهای ژرمانیوم

پنج ایزوتوپ در طبیعت وجود دارد: 70 Ge (20.55 mass جرم) ، 72 Ge (27.37٪) ، 73 Ge (7.67) ، 74 Ge (36.74)) ، 76 Ge (7.67). چهار مورد اول پایدار هستند ، پنجم (76 Ge) تحت پوسیدگی دوگانه بتا با نیمه عمر 1.58 × 10 21 سال قرار می گیرد. علاوه بر این ، دو مصنوعی "طولانی مدت" وجود دارد: 68 Ge (نیمه عمر 270.8 روز) و 71 Ge (نیمه عمر 11.26 روز).

کاربرد ژرمانیوم

ژرمانیم در تولید اپتیک استفاده می شود. با توجه به شفافیت آن در ناحیه مادون قرمز طیف ، ژرمانیوم فلزی با خلوص بسیار بالا از اهمیت استراتژیکی در تولید عناصر نوری برای اپتیک مادون قرمز برخوردار است. در مهندسی رادیو ، ترانزیستورهای ژرمانیوم و دیودهای آشکارساز دارای ویژگی هایی هستند که با سیلیکون متفاوت است ، به دلیل ولتاژ کمتری در اتصال pn در ژرمانیوم-0.4V در مقابل 0.6V برای دستگاه های سیلیکونی.

برای اطلاعات بیشتر به مقاله کاربرد ژرمانیوم مراجعه کنید.

نقش بیولوژیکی ژرمانیوم

ژرمانیوم در حیوانات و گیاهان یافت می شود. مقادیر کم ژرمانیوم هیچ اثر فیزیولوژیکی روی گیاهان ندارد ، اما در مقادیر زیاد سمی است. ژرمانیوم برای کپک ها سمی نیست.

برای حیوانات ، ژرمانیوم کم سمی است. هیچ اثر دارویی در ترکیبات ژرمانیوم یافت نشد. غلظت مجاز ژرمانیوم و اکسید آن در هوا 2 میلی گرم در متر مربع است ، یعنی همان مقدار گرد و غبار آزبست.

ترکیبات دو ظرفیتی ژرمانیوم بسیار سمی تر هستند.

در آزمایشات تعیین توزیع ژرمانیوم آلی در بدن 1.5 ساعت پس از تجویز خوراکی ، نتایج زیر بدست آمد: مقدار زیادی ژرمانیوم ارگانیک در معده ، روده کوچک ، مغز استخوان ، طحال و خون یافت می شود. علاوه بر این ، محتوای بالای آن در معده و روده ها نشان می دهد که روند جذب آن به خون تأثیر طولانی مدت دارد.

محتوای بالای ژرمانیوم آلی در خون به دکتر آسایی اجازه داد نظریه زیر را در مورد مکانیسم عمل آن در بدن انسان ارائه دهد. فرض بر این است که ژرمانیوم آلی در خون مشابه هموگلوبین عمل می کند ، که بار منفی نیز حمل می کند و مانند هموگلوبین ، در فرآیند انتقال اکسیژن در بافت های بدن شرکت می کند. این از ایجاد کمبود اکسیژن (هیپوکسی) در سطح بافت جلوگیری می کند. ژرمانیوم ارگانیک از ایجاد به اصطلاح هیپوکسی خون جلوگیری می کند ، که زمانی اتفاق می افتد که میزان هموگلوبین قادر به اتصال اکسیژن (کاهش ظرفیت اکسیژن خون) کاهش می یابد و در طول از دست دادن خون ، مسمومیت با مونوکسید کربن و قرار گرفتن در معرض اشعه ایجاد می شود. حساس ترین آنها به کمبود اکسیژن سیستم عصبی مرکزی ، ماهیچه قلب ، بافت کلیه و کبد است.

در نتیجه آزمایش ها ، همچنین مشخص شد که ژرمانیوم آلی باعث القاء اینترفرون های گاما می شود ، که تکثیر سلول های سریع تقسیم کننده را سرکوب می کند ، سلول های خاص (قاتلان T) را فعال می کند. جهتهای اصلی عملکرد اینترفرونها در سطح بدن محافظت ضد ویروسی و ضد توموری ، تنظیم کننده سیستم ایمنی و عملکردهای محافظ رادیویی سیستم لنفاوی است.

در روند مطالعه بافتها و بافتهای آسیب شناختی با علائم اولیه بیماریها ، مشخص شد که آنها همیشه با کمبود اکسیژن و وجود رادیکالهای هیدروژن با بار مثبت H +مشخص می شوند. یونهای H + تا زمان مرگ بر سلولهای بدن انسان تأثیر بسیار منفی دارند. یونهای اکسیژن ، با قابلیت ترکیب با یونهای هیدروژن ، امکان جبران انتخابی و موضعی آسیبهای سلولها و بافتهای ناشی از یونهای هیدروژن را فراهم می آورند. اثر ژرمانیوم بر یونهای هیدروژن به دلیل شکل آلی آن است - شکل سسکیوکسید. در تهیه این مقاله ، از مواد A.N. Suponenko استفاده شد.

در سال 1870 D.I. مندلیف بر اساس قانون دوره اییک عنصر هنوز کشف نشده از گروه IV را پیش بینی کرد و آن را اکاسیلیسیم نامید و خواص اصلی آن را شرح داد. در سال 1886 ، شیمیدان آلمانی کلمنس وینکلر ، در طی تجزیه و تحلیل شیمیایی ماده معدنی آرژیرودیت ، این عنصر شیمیایی را کشف کرد. در ابتدا ، وینکلر می خواست عنصر جدید را "نپتونیم" بنامد ، اما این نام قبلاً به یکی از عناصر ادعایی داده شده بود ، بنابراین این عنصر به افتخار سرزمین دانشمند - آلمان نامگذاری شد.

بودن در طبیعت ، بدست آوردن:

ژرمانیوم در سنگ معدن سولفید یافت می شود ، سنگ آهن، تقریباً در تمام سیلیکات ها یافت می شود. مواد معدنی اصلی حاوی ژرمانیوم: argyrodite Ag 8 GeS 6 ، confildite Ag 8 (Sn، Ce) S 6 ، stottite FeGe (OH) 6 ، germanite Cu 3 (Ge، Fe، Ga) (S، As) 4، renierite Cu 3 (Fe ، Ge ، Zn) (S ، As) 4.
در نتیجه عملیات غنی سازی و غلظت سنگ معدن پیچیده و زمان بر ، ژرمانیوم به شکل اکسید GeO2 جدا می شود که با هیدروژن در دمای 600 درجه سانتی گراد به ماده ای ساده تبدیل می شود.
GeO 2 + 2H 2 = Ge + 2H 2 O
تصفیه ژرمانیوم با روش ذوب منطقه انجام می شود ، که آن را به یکی از خالص ترین مواد شیمیایی تبدیل می کند.

مشخصات فیزیکی:

ماده جامد به رنگ خاکستری-سفید ، با درخشندگی فلزی (tp 938 ° C ، bp 2830 ° C)

خواص شیمیایی:

در شرایط عادی ، ژرمانیوم در برابر هوا و آب ، قلیاها و اسیدها مقاوم است ، در آبزیان و در محلول قلیایی پراکسید هیدروژن حل می شود. حالتهای اکسیداسیون ژرمانیوم در ترکیبات آن: 2 ، 4.

مهمترین ارتباطات:

اکسید ژرمانیم (II)، GeO ، خاکستری-مشکی ، ضعیف است. درون ، هنگام گرم شدن ، نامتناسب است: 2GeO = Ge + GeO2
هیدروکسید ژرمانیوم (II) Ge (OH) 2 ، قرمز نارنجی کریستال ،
یدید ژرمانیوم (II)، GeI 2 ، زرد cr. ، sol. در آب ، هیدرول خدا حافظ.
هیدرید ژرمانیوم (II)، GeH 2 ، تلویزیون سفید por. ، به راحتی اکسید می شود و تجزیه

اکسید ژرمانیم (IV)، GeO2 ، bel. کریستال ، آمفوترن ، با هیدرولیز کلرید ، سولفید ، هیدرید ژرمانیوم یا واکنش ژرمانیوم با اسید نیتریک.
هیدروکسید ژرمانیم (IV) ، (اسید ژرمانیک)، H 2 GeO 3 ، ضعیف. تنظیم نشده دو محوری به عنوان مثال ، نمک ها آلمانی هستند ، برای مثال. سدیم ژرمنات، Na 2 GeO 3 ، bel. کریستال ، sol. در آب؛ رطوبت سنج همچنین Na2 hexahydroxohermanates (ارتو-ژرمنات) و polygermanates وجود دارد
سولفات ژرمانیوم (IV)، Ge (SO 4) 2 ، بی رنگ cr. ، هیدرولیز شده با آب به GeO2 ، بدست آمده از حرارت دادن کلرید ژرمانیوم (IV) با انیدرید سولفوریک در دمای 160 درجه سانتی گراد: GeCl 4 + 4SO 3 = Ge (SO 4) 2 + 2SO 2 + 2Cl 2
ژرمانیم (IV) هالیدها ، فلوراید GeF 4 - dess. گاز ، اشباع نشده هیدرول. ، با HF واکنش می دهد و H2 را تشکیل می دهد - اسید ژرمان فلورریک: GeF 4 + 2HF = H 2 ،
کلرید GeCl 4 ، بی رنگ مایع ، هیدرولیک ، برومید GeBr 4 ، سرور cr یا بی رنگ مایع ، سول در سازمان ارتباط ،
یدید GeI 4 ، زرد نارنجی cr. ، کند hydr. ، sol. در سازمان پیوند
سولفید ژرمانیوم (IV)، GeS 2 ، bel. cr. ، sol بد. در آب ، هیدرول ، با قلیاها واکنش نشان می دهد:
3GeS 2 + 6NaOH = Na 2 GeO 3 + 2Na 2 GeS 3 + 3H 2 O ، تشکیل ژرمانات و تیو ژرمنات.
ژرمانیم (IV) هیدرید ، "آلمانی"، GeH 4 ، بی رنگ گاز ، مشتقات آلی tetramethylgermane Ge (CH 3) 4 ، tetraethylgermane Ge (C 2 H 5) 4 - بی رنگ. مایعات

کاربرد:

مهمترین مواد نیمه هادی ، زمینه های اصلی کاربرد: اپتیک ، الکترونیک رادیویی ، فیزیک هسته ای.

ترکیبات ژرمانیوم سمیت کمی دارند. ژرمانیوم یک عنصر کمیاب است که در بدن انسان کارایی سیستم ایمنی بدن را افزایش می دهد ، با سرطان مبارزه می کند و درد را کاهش می دهد. همچنین اشاره شده است که ژرمانیوم باعث انتقال اکسیژن به بافت های بدن می شود و یک آنتی اکسیدان قوی - مسدود کننده رادیکال های آزاد در بدن است.
نیاز روزانه بدن انسان 0.4-1.5 میلی گرم است.
قهرمان محتوای ژرمانیوم در میان مواد غذایی سیر است (750 میکروگرم ژرمانیوم به ازای هر 1 گرم وزن خشک پیازچه).

این مطالب توسط دانشجویان موسسه فیزیک و شیمی دانشگاه ایالتی تیومن تهیه شده است
Demchenko Yu.V. ، Bornovolokova A.A.
منابع:
ژرمانیوم // ویکی پدیا./URL: http://ru.wikipedia.org/؟oldid=63504262 (تاریخ دسترسی: 13.06.2014).
ژرمانیوم // Allmetals.ru/URL: http://www.allmetals.ru/metals/germanium/ (تاریخ دسترسی: 13.06.2014).

تعریف

ژرمانیمسی و دومین عنصر جدول تناوبی است. تعیین - Ge از لاتین "germanium". واقع در دوره چهارم ، گروه IVA. اشاره به نیم فلزات دارد. بار هسته 32 است.

در حالت فشرده ، ژرمانیوم دارای رنگ نقره ای است (شکل 1) و از نظر ظاهری شبیه به فلز است. در دمای اتاق ، در برابر هوا ، اکسیژن ، آب ، اسید سولفوریک هیدروکلریک و رقیق مقاوم است.

برنج. 1. ژرمانیوم. ظاهر.

وزن اتمی و مولکولی ژرمانیوم

تعریف

وزن مولکولی نسبی ماده (M r)عددی است که نشان می دهد جرم یک مولکول چند برابر بیشتر از 1/12 جرم اتم کربن است و جرم اتمی نسبی یک عنصر (A r)- میانگین جرم اتم ها چند بار است عنصر شیمیاییبیش از 1/12 جرم اتم کربن.

از آنجا که ژرمانیوم در حالت آزاد به شکل مولکولهای Geat تک اتمی وجود دارد ، مقادیر جرم اتمی و مولکولی آن منطبق است. آنها برابر 72.630 هستند.

ایزوتوپهای ژرمانیوم

شناخته شده است که در طبیعت ژرمانیوم را می توان به صورت پنج ایزوتوپ پایدار 70 Ge (55/20 درصد) ، 72 Ge (55/20 درصد) ، 73 Ge (7/67 درصد) ، 74 Ge (36،74 درصد) و 76 Ge (7،67 درصد) یافت. ) تعداد جرم آنها به ترتیب 70 ، 72 ، 73 ، 74 و 76 است. هسته ایزوتوپ ژرمانیوم 70 Ge شامل سی و دو پروتون و سی و هشت نوترون است ، بقیه ایزوتوپها فقط در تعداد نوترونها با آن تفاوت دارند.

ایزوتوپهای ناپایدار رادیواکتیو مصنوعی ژرمانیوم با وجود دارد اعداد عظیماز 58 تا 86 ، که طولانی ترین آنها ایزوتوپ 68 Ge با نیمه عمر 270.95 روز است.

یونس آلمان

در سطح انرژی خارجی اتم ژرمانیوم ، چهار الکترون وجود دارد که دارای ظرفیت هستند:

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

در نتیجه فعل و انفعالات شیمیایی ، ژرمانیوم الکترونهای ظرفیت خود را واگذار می کند ، یعنی اهدا کننده آنها است و به یک یون با بار مثبت تبدیل می شود:

Ge 0 -2e → Ge 2+ ؛

Ge 0 -4e → Ge 4+.

مولکول و اتم ژرمانیوم

در حالت آزاد ، ژرمانیوم به شکل مولکولهای Ge monatomic وجود دارد. در اینجا برخی از ویژگی های مشخص کننده اتم و مولکول ژرمانیوم آمده است:

نمونه هایی از حل مسئله

مثال 1

مثال 2

ورزش	کسرهای جرمی عناصر تشکیل دهنده اکسید ژرمانیوم (IV) را در صورتی محاسبه کنید که فرمول مولکولی آن GeO2 باشد.
راه حل	کسر جرمی یک عنصر در ترکیب هر مولکول با فرمول تعیین می شود: ω (X) = n × Ar (X) / Mr (HX) × 100٪.

یک عنصر شیمیایی در سال 1886 در معدنی کمیاب آرژیرودیت ، کشف شده در زاکسن ، کشف شد. فرهنگ لغت کلمات خارجیدر زبان روسی گنجانده شده است. Chudinov AN، 1910. ژرمانیوم (به نام وطن دانشمندی که این عنصر را کشف کرد) شیمیایی. عنصر ، ... ... فرهنگ لغات خارجی زبان روسی

- (ژرمانیوم) ، Ge ، عنصر شیمیایی گروه IV سیستم تناوبی، عدد اتمی 32 ، جرم اتمی 72.59 ؛ غیر فلز؛ مواد نیمه هادی ژرمانیم توسط شیمی دان آلمانی K. Winkler در سال 1886 کشف شد ... دائرclالمعارف مدرن

ژرمانیوم- Ge Element از گروه IV دوره ای. سیستم های؛ در n 32 ، در متر 72.59 ؛ تلویزیون چیزهایی با فلز بدرخشید Ge طبیعی مخلوطی از پنج ایزوتوپ پایدار با اعداد جرمی 70 ، 72 ، 73 ، 74 و 76 است. وجود و خواص Ge پیش بینی شده در 1871 توسط DI ... راهنمای مترجم فنی

ژرمانیم- (ژرمانیوم) ، Ge ، عنصر شیمیایی گروه IV سیستم تناوبی ، شماره اتمی 32 ، جرم اتمی 59/72 ؛ غیر فلز؛ مواد نیمه هادی ژرمانیم توسط شیمی دان آلمانی K. Winkler در سال 1886 کشف شد. ... فرهنگ نامه دایره المعارف مصور

- (ژرمانیم لاتین) Ge ، عنصر شیمیایی گروه IV سیستم تناوبی ، شماره اتمی 32 ، جرم اتمی 59/72. نامگذاری شده از آلمان آلمان لاتین ، به افتخار وطن K. A. Winkler. بلورهای خاکستری نقره ای ؛ چگالی 5.33 گرم در سانتی متر و sup3 ، نقطه ذوب 938.3 ... فرهنگ لغت دائرclالمعارف بزرگ

- (نماد Ge) ، یک عنصر فلزی سفید خاکستری از گروه IV جدول تناوبی مندلیف ، که در آن خواص عناصر هنوز کشف نشده ، به ویژه ژرمانیوم (1871) پیش بینی شده بود. این عنصر در سال 1886 کشف شد. یک محصول جانبی ذوب روی ... ... فرهنگ نامه دایره المعارف علمی و فنی

Ge (از لات. Germania Germany * a. Germanium ؛ n. Germanium ؛ f. Germanium ؛ و. Germanio) ، شیمی عنصر دوره ای گروه IV سیستم های مندلیف ، at.n. 32 ، در متر 72.59 G. طبیعی شامل 4 ایزوتوپ پایدار 70Ge (20.55٪) ، 72Ge ... ... دائرclالمعارف زمین شناسی

- (Ge) ، مصنوعی تک کریستال ، PP ، گروه تقارن نقطه m3m ، چگالی 5.327 g / cm3 ، Tm = 936 درجه سانتی گراد ، تلویزیون. در مقیاس Mohs 6 ، در. متر 72.60 شفاف در منطقه IR l از 1.5 تا 20 میکرون ؛ نوری ناهمسانگرد ، برای l = 1.80 میکرومتر ضریب. انکسار n = 4.143. ... ... دائرclالمعارف فیزیکی

اسم ، تعداد مترادف: 3 نیمه هادی (7) ekasilicon (1) عنصر (159) ... فرهنگ لغت مترادف

آلمانی- شیمی عنصر ، نماد Ge (لاتین ژرمانیوم) ، در. n 32 ، در متر 72.59 ؛ ماده کریستالی خاکستری نقره ای شکننده ، چگالی 5327 کیلوگرم در متر مکعب ، bil = 937.5 درجه سانتی گراد پراکنده در طبیعت ؛ عمدتا با پردازش مخلوط روی و ... ... دائرclالمعارف بزرگ پلی تکنیک

کتابها

• دوپینگ یونی نیمه هادی ها (سیلیکون و ژرمانیوم) ، J. Meyer ، L. Erickson ، J. Davis. این کتاب به اختصاص داده شده است سالهای گذشتهروش معرفی عناصر ناخالصی به شکل یونهای شتابدهنده به نیمه رساناها. این روش به شما امکان می دهد چگالی اتم های ناخالصی و عمق آنها را کنترل کنید ...
• زندگی خارج از زمین ، V. Firsov. پیشرفت در اکتشافات فضایی توجه بیشتر را به مسئله زندگی در خارج از زمین مجبور می کند: این مشکل از حوزه علمی تخیلی به حوزه تحقیقات علمی منتقل می شود. کتاب…

عنصر شیمیایی ژرمانیوم در گروه چهارم (زیر گروه اصلی) در جدول تناوبی عناصر قرار دارد. متعلق به خانواده فلزات است ، جرم اتمی نسبی آن 73 است. از نظر وزن ، محتوای ژرمانیوم در پوسته زمین 0.00007 درصد وزنی برآورد شده است.

تاریخچه کشف

عنصر شیمیایی ژرمانیوم به لطف پیش بینی های دیمیتری ایوانوویچ مندلیف ایجاد شد. این آنها بودند که وجود ecasilicon را پیش بینی کردند و توصیه هایی برای جستجوی آن ارائه کردند.

او معتقد بود که این عنصر فلزی در سنگ معدن تیتانیوم ، زیرکونیوم یافت می شود. مندلیف سعی کرد این عنصر شیمیایی را به تنهایی پیدا کند ، اما تلاش های او ناموفق بود. تنها پانزده سال بعد ، در معدن واقع در هیمل فورست ، ماده معدنی پیدا شد که آرژیرودیت نامیده می شد. نام این ترکیب مدیون نقره موجود در این ماده معدنی است.

عنصر شیمیایی ژرمانیوم در ترکیب تنها پس از آغاز تحقیقات گروهی از شیمی دانان آکادمی معدن فرایبرگ کشف شد. تحت رهبری K. Winkler ، آنها دریافتند که سهم اکسیدهای روی ، آهن و گوگرد ، جیوه تنها 93 درصد از این ماده معدنی را تشکیل می دهد. وینکلر پیشنهاد کرد که هفت درصد باقی مانده یک عنصر شیمیایی در آن زمان ناشناخته بود. پس از آزمایش های شیمیایی اضافی ، ژرمانیوم کشف شد. این شیمیدان در گزارشی کشف خود را اعلام کرد ، اطلاعات دریافت شده در مورد خواص عنصر جدید را به انجمن شیمی آلمان ارائه کرد.

عنصر شیمیایی ژرمانیوم توسط وینکلر به عنوان یک فلز غیرقابل مقایسه با آنتیموان و آرسنیک معرفی شد. شیمیدان می خواست آن را نپتونیم بنامد ، اما این نام قبلاً استفاده شده است. سپس آنها شروع به نامیدن ژرمانیوم کردند. عنصر شیمیایی کشف شده توسط وینکلر باعث بحث جدی بین شیمی دانان برجسته آن زمان شد. ریشتر ، دانشمند آلمانی ، پیشنهاد کرد که این همان اکاسیلیس است که مندلیف در مورد آن صحبت کرد. پس از مدتی ، این فرض تأیید شد ، که زنده بودن قانون دوره ای ایجاد شده توسط شیمی دان بزرگ روسی را ثابت کرد.

مشخصات فیزیکی

چگونه می توانید ژرمانیوم را مشخص کنید؟ عنصر شیمیایی دارای شماره سریال 32 در مندلیف است. این فلز در دمای 937.4 درجه سانتی گراد ذوب می شود. نقطه جوش این ماده 2700 درجه سانتی گراد است.

ژرمانیم عنصری است که برای اولین بار در ژاپن برای اهداف پزشکی استفاده شد. پس از مطالعات متعدد در مورد ترکیبات ارگانو ژرنیوم روی حیوانات و همچنین در طول مطالعات بر روی انسان ، می توان به تاثیر مثبت چنین سنگ معدنی بر موجودات زنده پی برد. در سال 1967 ، دکتر K. Asai توانست این حقیقت را کشف کند که ژرمانیوم آلی دارای طیف عظیمی از اثرات بیولوژیکی است.

فعالیت بیولوژیکی

ویژگی عنصر شیمیایی ژرمانیوم چیست؟ این می تواند اکسیژن را به تمام بافتهای یک موجود زنده منتقل کند. هنگامی که وارد جریان خون می شود ، رفتار مشابهی با هموگلوبین دارد. ژرمانیوم عملکرد کامل تمام سیستم های بدن انسان را تضمین می کند.

این فلز است که باعث تکثیر سلول های ایمنی می شود. به شکل ترکیبات آلی ، امکان ایجاد اینترفرون های گاما را فراهم می کند ، که تولید مثل میکروب ها را سرکوب می کند.

ژرمانیوم از تشکیل تومورهای بدخیم جلوگیری می کند ، از ایجاد متاستاز جلوگیری می کند. ترکیبات آلی این عنصر شیمیایی به تولید اینترفرون ، یک مولکول پروتئینی محافظ کمک می کند که توسط بدن تولید می شود. واکنش دفاعیدر ظاهر اجسام خارجی

مناطق استفاده

خواص ضد قارچی ، ضد باکتریایی و ضد ویروسی ژرمانیوم مبنایی برای کاربردهای آن شده است. در آلمان ، این عنصر عمدتاً به عنوان محصول جانبی پردازش سنگ معدن غیر آهنی به دست آمد. روش های مختلفکه به ترکیب مواد اولیه بستگی دارد ، کنسانتره ژرمانیوم جدا شد. حاوی بیش از 10 درصد فلز نبود.

چگونه از ژرمانیوم در فناوری نیمه هادی مدرن استفاده می شود؟ ویژگی های عنصر ، که قبلاً داده شد ، امکان استفاده از آن برای تولید تریودها ، دیودها ، یکسو کننده های قدرت ، آشکارسازهای کریستال را تأیید می کند. همچنین ، ژرمانیوم در ایجاد دستگاه های دوزیمتری استفاده می شود ، دستگاه هایی که برای اندازه گیری قدرت میدان مغناطیسی ثابت و متناوب ضروری هستند.

زمینه اصلی کاربرد این فلز ساخت آشکارسازهای مادون قرمز است.

نویدبخش است که نه تنها از خود ژرمانیوم ، بلکه از برخی ترکیبات آن نیز استفاده شود.

خواص شیمیایی

ژرمانیم در دمای اتاق نسبت به رطوبت و اکسیژن جوی کاملاً مقاوم است.

در سری - ژرمانیوم - قلع) ، افزایش توانایی کاهش مشاهده می شود.

ژرمانیم در برابر محلولهای هیدروکلریک و اسید سولفوریک مقاوم است ، با محلولهای قلیایی تداخل ندارد. در عین حال ، این فلز به سرعت در aqua regia (هفت اسید نیتریک و هیدروکلریک) و همچنین در محلول قلیایی پراکسید هیدروژن حل می شود.

نحوه دادن توضیحات کاملعنصر شیمیایی؟ ژرمانیوم و آلیاژهای آن باید نه تنها از نظر فیزیکی ، خواص شیمیایی، بلکه زمینه های کاربردی نیز وجود دارد. اکسیداسیون ژرمانیوم با اسید نیتریک به آرامی پیش می رود.

بودن در طبیعت

بیایید سعی کنیم یک عنصر شیمیایی را مشخص کنیم. ژرمانیوم در طبیعت فقط به شکل ترکیبات یافت می شود. در میان رایج ترین مواد معدنی حاوی ژرمانیوم در طبیعت ، ما ژرمانیت و آرژیرودیت را مشخص می کنیم. علاوه بر این ، ژرمانیوم در سولفیدها و سیلیکات های روی وجود دارد و در مقادیر کمی در انواع مختلف زغال سنگ یافت می شود.

برای سلامتی مضر است

ژرمانیوم چه تاثیری بر بدن دارد؟ عنصر شیمیایی، فرمول الکترونیکیکه شکل 1e دارد ؛ 8 e؛ 18 e؛ 7 e ، می تواند بر بدن انسان تأثیر منفی بگذارد. به عنوان مثال ، هنگام بارگیری کنسانتره ژرمانیوم ، سنگ زنی و همچنین بارگیری دی اکسید این فلز ، ممکن است بیماری های شغلی ظاهر شود. به عنوان دیگر منابع مضر برای سلامتی ، می توان فرآیند ذوب پودر ژرمانیوم به میله ، بدست آوردن مونوکسید کربن را در نظر گرفت.

ژرمانیوم جذب شده را می توان به سرعت از بدن ، بیشتر از طریق ادرار ، دفع کرد. در حال حاضر اطلاعات دقیقی در مورد میزان سمی بودن آن وجود ندارد ترکیبات معدنیآلمان

تتراکلرید ژرمانیوم دارای اثر تحریک کننده بر روی پوست است. در آزمایشات بالینی ، و همچنین با تجویز طولانی مدت خوراکی مقادیر تجمعی که به 16 گرم اسپیروژمانیوم (داروی ضد سرطان ارگانیک) و سایر ترکیبات ژرمانیوم رسید ، فعالیت نفروتوکسیک و نوروتوکسیک این فلز یافت شد.

چنین دوزهایی معمولاً برای شرکتهای صنعتی معمول نیست. آزمایشاتی که روی حیوانات انجام شد با هدف بررسی تأثیر ژرمانیوم و ترکیبات آن بر موجودات زنده انجام شد. در نتیجه ، می توان با استنشاق مقدار قابل توجهی از گرد و غبار ژرمانیوم فلزی و همچنین دی اکسید آن ، وضعیت بدی را تشخیص داد.

دانشمندان تغییرات مورفولوژیکی جدی در ریه های حیوانات پیدا کرده اند که مشابه فرایندهای تکثیر است. به عنوان مثال ، ضخیم شدن قابل توجهی از مقاطع آلوئولار ، و همچنین هیپرپلازی عروق لنفاوی اطراف برونش ها ، ضخیم شدن عروق خونی مشخص شد.

دی اکسید ژرمانیوم پوست را تحریک نمی کند ، اما تماس مستقیم با پوسته چشم باعث ایجاد اسید ژرمانیک می شود که یک محرک جدی چشم است. با تزریق طولانی مدت داخل صفاقی ، تغییرات جدی در خون محیطی مشاهده شد.

حقایق مهم

مضرترین ترکیبات ژرمانیوم عبارتند از کلرید ژرمانیوم و هیدرید. ماده اخیر باعث مسمومیت جدی می شود. در نتیجه بررسی مورفولوژیکی اندامهای حیواناتی که در مرحله حاد از بین رفتند ، آنها اختلالات قابل توجهی در سیستم گردش خون و همچنین تغییرات سلولی در اندامهای پارانشیم نشان دادند. دانشمندان به این نتیجه رسیده اند که هیدرید یک سم چند منظوره است که عفونت می کند سیستم عصبی، سیستم گردش خون محیطی را مهار می کند.

تتراکلرید ژرمانیوم

این ماده محرک قوی برای سیستم تنفسی ، چشم و پوست است. در غلظت 13 میلی گرم در متر مکعب ، می تواند مهار کند سطح سلولیپاسخ ریوی با افزایش غلظت این ماده ، تحریک جدی دستگاه تنفسی فوقانی مشاهده می شود ، تغییرات قابل توجهی در ریتم و فرکانس تنفس ایجاد می شود.

مسمومیت با این ماده منجر به برونشیت کاتارال دسکواماتیو ، ذات الریه بینابینی می شود.

دریافت

از آنجایی که ژرمانیوم در طبیعت به عنوان ناخالصی در سنگ معدن نیکل ، چند فلزی ، تنگستن ارائه می شود ، چندین فرآیند سخت کار مرتبط با پانسمان سنگ معدن برای جداسازی فلز خالص در صنعت انجام می شود. ابتدا ، اکسید ژرمانیوم از آن جدا می شود ، سپس کاهش آن با هیدروژن در دمای بالا انجام می شود تا یک فلز ساده به دست آید:

GeO2 + 2H2 = Ge + 2H2O.

خواص الکترونیکی و ایزوتوپ ها

ژرمانیوم یک نیمه هادی معمولی با شکاف غیر مستقیم در نظر گرفته می شود. ثابت دی الکتریک آماری آن 16 و میل الکترون با آن 4 eV است.

در یک فیلم نازک ، دوپ شده با گالیم می تواند به ژرمانیوم حالت ابررسانایی بدهد.

پنج ایزوتوپ این فلز در طبیعت وجود دارد. از این میان ، چهار مورد پایدار هستند ، و پنجم دچار پوسیدگی دوگانه بتا می شود و نیمه عمر آن 10 × 1.58 21 21 سال است.

نتیجه

در حال حاضر از ترکیبات آلی این فلز در صنایع مختلف استفاده می شود. شفافیت در منطقه طیفی مادون قرمز ژرمانیوم فلزی با خلوص فوق العاده بالا برای تولید عناصر نوری اپتیک مادون قرمز مهم است: منشورها ، لنزها ، پنجره های نوری سنسورهای مدرن. متداول ترین زمینه کاربرد ژرمانیوم ایجاد نوری برای دوربین های تصویربرداری حرارتی است که در محدوده طول موج از 8 تا 14 میکرون کار می کنند.

چنین وسایلی در مورد استفاده می شود تجهیزات نظامیبرای سیستم های هدایت مادون قرمز ، دید در شب ، تصویربرداری حرارتی منفعل ، سیستم های حفاظت از آتش. همچنین ژرمانیوم دارای ضریب شکست بالایی است که برای پوشش ضد انعکاس لازم است.

در مهندسی رادیو ، ترانزیستورهای مبتنی بر ژرمانیوم دارای ویژگی هایی هستند که از بسیاری جهات از عناصر سیلیکون بیشتر است. جریانهای معکوس عناصر ژرمانیوم به طور قابل توجهی بیشتر از همتایان سیلیکونی آنها است ، که باعث می شود کارایی چنین دستگاههای رادیویی به میزان قابل توجهی افزایش یابد. با توجه به اینکه ژرمانیوم به اندازه سیلیکون در طبیعت گسترده نیست ، عناصر نیمه هادی سیلیکون عمدتا در دستگاه های رادیویی استفاده می شود.