German jest rzadkim i użytecznym półmetalem. Czy Twój organizm ma wystarczającą ilość germanu: jaka jest korzyść z mikroelementu, jak rozpoznać niedobór lub nadmiar germanu, uzyskać właściwości i zastosowanie

German jest rzadkim i użytecznym półmetalem. Czy Twój organizm ma wystarczającą ilość germanu: jaka jest korzyść z mikroelementu, jak rozpoznać niedobór lub nadmiar germanu, uzyskać właściwości i zastosowanie

09.10.2023 Nadciśnienie

W 1870 r. Na podstawie prawa okresowości Mendelejew przewidział nieodkryty jeszcze pierwiastek z grupy IV, nazywając go eka-krzemem i opisał jego główne właściwości. W 1886 roku niemiecki chemik Clemens Winkler odkrył ten pierwiastek chemiczny podczas analizy chemicznej mineralnego argyrodytu. Początkowo Winkler chciał nazwać nowy pierwiastek „neptunem”, jednak taką nazwę nadano już jednemu z proponowanych pierwiastków, dlatego nazwano go na cześć ojczyzny naukowca – Niemiec.

Będąc na łonie natury, otrzymując:

German występuje w rudach siarczkowych, rudach żelaza i prawie wszystkich krzemianach. Głównymi minerałami zawierającymi german są: argyrodyt Ag 8 GeS 6 , konfieldit Ag 8 (Sn,Ce)S 6 , stotyt FeGe(OH) 6 , germanit Cu 3 (Ge,Fe,Ga)(S,As) 4 , renieryt Cu 3 ( Fe, Ge, Zn) (S, As) 4 .
W wyniku skomplikowanych i pracochłonnych operacji wzbogacania i zatężania rudy german wyodrębnia się w postaci tlenku GeO 2, który ulega redukcji wodorem w temperaturze 600°C do prostej substancji.
GeO2 + 2H2 =Ge + 2H2O
German oczyszczany jest metodą topienia strefowego, co czyni go jednym z najczystszych chemicznie materiałów.

Właściwości fizyczne:

Szaro-białe ciało stałe z metalicznym połyskiem (t.t. 938°C, temperatura wrzenia 2830°C)

Właściwości chemiczne:

W normalnych warunkach german jest odporny na powietrze i wodę, zasady i kwasy, rozpuszcza się w wodzie królewskiej i zasadowym roztworze nadtlenku wodoru. Stany utlenienia germanu w jego związkach: 2, 4.

Najważniejsze połączenia:

Tlenek germanu(II)., GeO, szaro-czarny, słabo rozpuszczalny. b-w, po podgrzaniu jest nieproporcjonalne: 2GeO = Ge + GeO 2
Wodorotlenek germanu (II). Ge(OH) 2, czerwono-pomarańczowy. Chrystus.,
Jodek germanu (II)., GeI2, żółty. kr., sol. w wodzie, hydrol. do widzenia.
Wodorek germanu (II)., GeH 2, tv. biały pory, łatwo się utlenia. i rozkład.

Tlenek germanu(IV)., GeO2, biały kryształ amfoteryczny, otrzymywany w wyniku hydrolizy chlorku, siarczku, wodorku germanu lub reakcji germanu z kwasem azotowym.
Wodorotlenek germanu(IV) (kwas germanowy), H2GeO3, słaby. nieokreślony dwuosiowy na przykład sole germanowe, na przykład. germanian sodu, Na2GeO3, biały kryształ, zol. w wodzie; higroskopijny. Istnieją również heksahydroksogermaniany Na 2 (orto-germaniany) i poligermaniany
Siarczan germanu(IV)., Ge(SO 4) 2, bezbarwny. kryształy, hydrolizowane wodą do GeO 2, otrzymywane przez ogrzewanie chlorku germanu(IV) z bezwodnikiem siarkowym w temperaturze 160°C: GeCl 4 + 4SO 3 = Ge(SO 4) 2 + 2SO 2 + 2Cl 2
Halogenki germanu(IV), fluor GeF 4 - best. gaz, ropa hydrol., reaguje z HF, tworząc H 2 - kwas fluorowodorowy: GeF 4 + 2HF = H 2,
chlorek GeCl 4, bezbarwny. płynny, hydr., bromek GeBr 4, szary kr. lub bezbarwny ciecz, sól w org. połączenie,
jodek GeI 4, żółto-pomarańczowy. kr., powoli. hydr., sol. w org. połączenie
Siarczek germanu (IV)., GeS 2, biały cr., słabo rozpuszczalny. w wodzie, hydrol., reaguje z zasadami:
3GeS 2 + 6NaOH = Na 2 GeO 3 + 2Na 2 GeS 3 + 3H 2 O, tworząc germaniany i tiogermaniany.
Wodorek germanu (IV), „niemiecki”, GeH4, bezbarwny gaz, pochodne organiczne tetrametylogerman Ge(CH 3) 4, tetraetylogerman Ge(C 2 H 5) 4 - bezbarwny. płyny.

Aplikacja:

Najważniejszy materiał półprzewodnikowy, główne obszary zastosowań: optyka, elektronika radiowa, fizyka jądrowa.

Związki germanu są lekko toksyczne. German jest pierwiastkiem śladowym, który w organizmie człowieka zwiększa wydajność układu odpornościowego organizmu, zwalcza nowotwory i zmniejsza ból. Należy również zauważyć, że german wspomaga transport tlenu do tkanek organizmu i jest silnym przeciwutleniaczem – blokerem wolnych rodników w organizmie.
Dzienne zapotrzebowanie organizmu człowieka wynosi 0,4–1,5 mg.
Mistrzem pod względem zawartości germanu wśród produktów spożywczych jest czosnek (750 mcg germanu na 1 g suchej masy ząbków czosnku).

Materiał przygotowali studenci Instytutu Fizyki i Chemii Uniwersytetu Państwowego w Tiumeniu
Demchenko Yu.V., Bornovolokova A.A.
Źródła:
Germanium//Wikipedia./ URL: http://ru.wikipedia.org/?oldid=63504262 (data dostępu: 13.06.2014).
Germanium//Allmetals.ru/URL: http://www.allmetals.ru/metals/germanium/ (data dostępu: 13.06.2014).

German

GERMAN-I; M. Pierwiastek chemiczny (Ge), szarawobiała substancja stała o metalicznym połysku (jest głównym materiałem półprzewodnikowym). Płyta germanowa.

◁ German, och, och. G-te surowce. G. wlewek.

german

(łac. German), pierwiastek chemiczny IV grupy układu okresowego. Nazwa pochodzi od łacińskiego Germania – Niemcy, na cześć ojczyzny K. A. Winklera. Srebrnoszare kryształy; gęstość 5,33 g/cm3, T pl 938,3°C. Rozpowszechnione w przyrodzie (własne minerały są rzadkie); wydobywany z rud metali nieżelaznych. Materiał półprzewodnikowy do urządzeń elektronicznych (diody, tranzystory itp.), składnik stopów, materiał na soczewki w urządzeniach IR, detektory promieniowania jonizującego.

GERMAN

GERMAN (łac. German), Ge (czytaj „hertempman”), pierwiastek chemiczny o liczbie atomowej 32 i masie atomowej 72,61. Naturalny german składa się z pięciu izotopów o liczbach masowych 70 (zawartość w naturalnej mieszaninie 20,51% wag.), 72 (27,43%), 73 (7,76%), 74 (36,54%) i 76 (7,76%). Konfiguracja zewnętrznej warstwy elektronowej 4 S 2 P 2 . Stany utlenienia +4, +2 (wartościowość IV, II). Znajduje się w grupie IVA, w 4 okresie układu okresowego pierwiastków.
Historia odkrycia
Została odkryta przez K. A. Winklera (cm. WINKLER Clemens Alexander)(i nazwany na cześć swojej ojczyzny - Niemiec) w 1886 r. podczas analizy minerału argyrodyt Ag 8 GeS 6 po tym, jak istnienie tego pierwiastka i niektóre jego właściwości przewidział D. I. Mendelejew (cm. MENDELEEV Dmitrij Iwanowicz).
Będąc w naturze
Zawartość w skorupie ziemskiej wynosi 1,5·10 -4% wagowych. Odnosi się do elementów rozproszonych. Nie występuje w przyrodzie w postaci wolnej. Zawarty jako zanieczyszczenie w krzemianach, żelazie osadowym, rudach polimetalicznych, niklu i wolframu, węglu, torfie, olejach, wodach termalnych i algach. Najważniejsze minerały: germanit Cu 3 (Ge,Fe,Ga)(S,As) 4, stotyt FeGe(OH) 6, plumbogermanit (Pb,Ge,Ga) 2SO 4 (OH) 2 2H 2 O, argyrodyt Ag 8 GeS 6, renieryt Cu 3 (Fe,Ge,Zn)(S,As) 4.
Otrzymywanie germanu
Do otrzymania germanu wykorzystuje się produkty uboczne przeróbki rud metali nieżelaznych, popiół ze spalania węgla oraz niektóre produkty chemii koksowniczej. Surowce zawierające Ge wzbogacane są metodą flotacji. Następnie koncentrat przekształca się w tlenek GeO2, który redukuje się wodorem (cm. WODÓR):
GeO 2 + 4H 2 = Ge + 2H 2 O
German o czystości półprzewodnikowej z zawartością zanieczyszczeń 10 -3 -10 -4% otrzymuje się przez topienie strefowe (cm. TOPIENIE STREFY), krystalizacja (cm. KRYSTALIZACJA) lub termoliza lotnego jednoniemieckiego GeH 4:
GeH 4 = Ge + 2H 2,
który powstaje podczas rozkładu aktywnych związków metali z Ge-germankami przez kwasy:
Mg 2 Ge + 4HCl = GeH 4 – + 2MgCl 2
Fizyczne i chemiczne właściwości
German jest srebrzystą substancją o metalicznym połysku. Sieć krystaliczna o stabilnej modyfikacji (Ge I), sześcienna, twarzocentryczna, typu diamentu, A= 0,533 nm (przy wysokich ciśnieniach uzyskano trzy inne modyfikacje). Temperatura topnienia 938,25°C, temperatura wrzenia 2850°C, gęstość 5,33 kg/dm3. Ma właściwości półprzewodnikowe, pasmo wzbronione wynosi 0,66 eV (przy 300 K). German jest przezroczysty dla promieniowania podczerwonego o długości fali większej niż 2 mikrony.
Właściwości chemiczne Ge są podobne do krzemu. (cm. KRZEM). W normalnych warunkach odporny na działanie tlenu (cm. TLEN), para wodna, rozcieńczone kwasy. W obecności silnych środków kompleksujących lub utleniaczy Ge reaguje z kwasami po podgrzaniu:
Ge + H 2 SO 4 stęż. = Ge(SO 4) 2 + 2SO 2 + 4H 2 O,
Ge + 6HF = H2 + 2H2,
Ge + 4HNO 3 stęż. = H2GeO3 + 4NO2 + 2H2O
Ge reaguje z wodą królewską (cm. WODNA REGIA):
Ge + 4HNO 3 + 12HCl = GeCl 4 + 4NO + 8H 2O.
Ge oddziałuje z roztworami alkalicznymi w obecności środków utleniających:
Ge + 2NaOH + 2H 2 O 2 = Na 2.
Po podgrzaniu w powietrzu do 700 ° C Ge zapala się. Ge łatwo wchodzi w interakcję z halogenami (cm. FLUOROWIEC) i szary (cm. SIARKA):
Ge + 2I 2 = GeI 4
Z wodorem (cm. WODÓR), azot (cm. AZOT), węgiel (cm. WĘGIEL) german nie reaguje bezpośrednio; związki z tymi pierwiastkami otrzymuje się pośrednio. Na przykład azotek Ge 3 N 4 powstaje przez rozpuszczenie dijodku germanu GeI 2 w ciekłym amoniaku:
GeI 2 + NH 3 ciecz -> n -> Ge 3 N 4
Tlenek germanu (IV), GeO 2, jest białą substancją krystaliczną, która występuje w dwóch modyfikacjach. Jedna z modyfikacji jest częściowo rozpuszczalna w wodzie z utworzeniem złożonych kwasów germanowych. Wykazuje właściwości amfoteryczne.
GeO 2 reaguje z zasadami jako tlenek kwasowy:
GeO 2 + 2NaOH = Na 2 GeO 3 + H 2 O
GeO 2 oddziałuje z kwasami:
GeO 2 + 4HCl = GeCl 4 + 2H 2 O
Tetrahalogenki Ge są związkami niepolarnymi, które łatwo ulegają hydrolizie pod wpływem wody.
3GeF 4 + 2H 2 O = GeO 2 + 2H 2 GeF 6
Tetrahalogenki otrzymuje się w drodze bezpośredniej reakcji:
Ge + 2Cl2 = GeCl4
lub rozkład termiczny:
BaGeF 6 = GeF 4 + BaF 2
Wodorki germanu mają podobne właściwości chemiczne do wodorków krzemu, ale monogermanowy GeH 4 jest bardziej stabilny niż monosilan SiH 4 . Germanes tworzą serie homologiczne Gen H 2n+2, Gen H 2n i inne, ale te serie są krótsze niż w przypadku silanów.
Monogerman GeH 4 jest gazem stabilnym w powietrzu i nie reagującym z wodą. Podczas długotrwałego przechowywania rozkłada się na H 2 i Ge. Monogermane otrzymuje się przez redukcję dwutlenku germanu GeO 2 za pomocą borowodorku sodu NaBH 4:
GeO 2 + NaBH 4 = GeH 4 + NaBO 2.
W wyniku umiarkowanego ogrzewania mieszaniny germanu i dwutlenku GeO2 powstaje bardzo niestabilny tlenek GeO:
Ge + GeO2 = 2GeO.
Związki Ge (II) są łatwo nieproporcjonalne do uwalniania Ge:
2GeCl2 -> Ge + GeCl4
Disiarczek germanu GeS 2 jest białą, amorficzną lub krystaliczną substancją otrzymywaną przez wytrącanie H 2 S z kwaśnych roztworów GeCl 4:
GeCl 4 + 2H 2 S = GeS 2 Ї + 4HCl
GeS 2 rozpuszcza się w alkaliach i siarczkach amonu lub metali alkalicznych:
GeS2 + 6NaOH = Na2 + 2Na2S,
GeS 2 + (NH 4) 2 S = (NH 4) 2 GeS 3
Ge może być częścią związków organicznych. Znane są (CH 3) 4 Ge, (C 6 H 5) 4 Ge, (CH 3) 3 GeBr, (C 2 H 5) 3 GeOH i inne.
Aplikacja
German jest materiałem półprzewodnikowym stosowanym w technice i elektronice radiowej przy produkcji tranzystorów i mikroukładów. Cienkie warstwy Ge osadzone na szkle stosowane są jako rezystory w instalacjach radarowych. Stopy Ge z metalami są stosowane w czujnikach i detektorach. Dwutlenek germanu wykorzystywany jest do produkcji okularów przepuszczających promieniowanie podczerwone.

słownik encyklopedyczny. 2009 .

Synonimy:

Zobacz, co oznacza „german” w innych słownikach:

Pierwiastek chemiczny odkryty w 1886 roku w rzadkim minerale argyrodycie występującym w Saksonii. Słownik słów obcych zawartych w języku rosyjskim. Chudinov A.N., 1910. german (nazwany na cześć ojczyzny naukowca, który odkrył pierwiastek) chemiczny. element... ... Słownik obcych słów języka rosyjskiego

- (german), Ge, pierwiastek chemiczny IV grupy układu okresowego, liczba atomowa 32, masa atomowa 72,59; niemetalowy; materiał półprzewodnikowy. German odkrył niemiecki chemik K. Winkler w 1886 roku... Nowoczesna encyklopedia

german- Ge Element grupy IV Okresowy. systemy; Na. N. 32, o godz. m. 72,59; telewizja przedmiot z metalikiem świecić. Naturalny Ge jest mieszaniną pięciu stabilnych izotopów o liczbach masowych 70, 72, 73, 74 i 76. Istnienie i właściwości Ge przepowiedział w 1871 roku D.I.... ... Przewodnik tłumacza technicznego

German- (german), Ge, pierwiastek chemiczny IV grupy układu okresowego, liczba atomowa 32, masa atomowa 72,59; niemetalowy; materiał półprzewodnikowy. German odkrył niemiecki chemik K. Winkler w 1886 roku. ... Ilustrowany słownik encyklopedyczny

- (łac. German) Ge, pierwiastek chemiczny IV grupy układu okresowego, liczba atomowa 32, masa atomowa 72,59. Nazwany od łacińskiego Germania Germany, na cześć ojczyzny K. A. Winklera. Srebrzystoszare kryształy; gęstość 5,33 g/cm³, temperatura topnienia 938,3 ... Wielki słownik encyklopedyczny

- (symbol Ge), białoszary metaliczny pierwiastek IV grupy układu okresowego MENDELEEWA, w którym przewidywano właściwości nieodkrytych jeszcze pierwiastków, zwłaszcza germanu (1871). Pierwiastek odkryto w 1886 roku. Produkt uboczny wytopu cynku... ... Naukowy i techniczny słownik encyklopedyczny

Ge (z łac. Germania Niemcy * a. germanium; n. German; f. germanium; i. germanio), chemiczny. pierwiastek okresowy grupy IV. System Mendelejewa, at.sci. 32, o godz. m. 72,59. Gaz ziemny składa się z 4 stabilnych izotopów 70Ge (20,55%), 72Ge... ... Encyklopedia geologiczna

- (Ge), syntetyczny monokryształ, PP, punktowa grupa symetrii m3m, gęstość 5,327 g/cm3, Tmelt=936°C, ciało stałe. w skali Mohsa 6, godz. m. 72,60. Przezroczysty w obszarze IR l od 1,5 do 20 mikronów; optycznie anizotropowe, dla współczynnika l=1,80 µm. załamanie n=4143.… … Encyklopedia fizyczna

Rzeczownik, liczba synonimów: 3 półprzewodnik (7) eca-krzem (1) element (159) ... Słownik synonimów

GERMAN- chemia pierwiastek, symbol Ge (łac. German), at. N. 32, o godz. m. 72,59; krucha, srebrnoszara, krystaliczna substancja, gęstość 5327 kg/m3, bil = 937,5°C. Rozproszony w przyrodzie; wydobywa się go głównie poprzez obróbkę blendy cynkowej i... ... Wielka encyklopedia politechniczna

German jest pierwiastkiem chemicznym o liczbie atomowej 32 w układzie okresowym, oznaczonym symbolem Ge (niemiecki). German).

Historia odkrycia germanu

Istnienie pierwiastka eca-krzem, analogu krzemu, przewidział D.I. Mendelejewa w 1871 r. A w 1886 r. jeden z profesorów Akademii Górniczej we Freibergu odkrył nowy minerał srebra - argyrodyt. Minerał ten został następnie przekazany profesorowi chemii technicznej Clemensowi Winklerowi w celu pełnej analizy.

Nie stało się to przez przypadek: 48-letni Winkler uchodził za najlepszego analityka w akademii.

Dość szybko odkrył, że minerał ten zawierał 74,72% srebra, 17,13% siarki, 0,31% rtęci, 0,66% tlenku żelaza i 0,22% tlenku cynku. A prawie 7% masy nowego minerału przypadał na jakiś niezrozumiały pierwiastek, najprawdopodobniej wciąż nieznany. Winkler wyizolował niezidentyfikowany składnik argyrodpt, zbadał jego właściwości i zdał sobie sprawę, że rzeczywiście odkrył nowy pierwiastek - przepowiadane przez Mendelejewa escaplicium. Oto krótka historia pierwiastka o liczbie atomowej 32.

Błędem byłoby jednak sądzić, że praca Winklera przebiegała sprawnie i bez zakłóceń. Oto, co Mendelejew pisze na ten temat w dodatkach do ósmego rozdziału „Podstaw chemii”: „Początkowo (luty 1886) brak materiału, brak widma w płomieniu palnika i rozpuszczalność wielu związków germanu sprawiły, że trudne dla badań Winklera...” Zwróć uwagę na „brak widma w płomieniu”. Jak to? Przecież w 1886 roku istniała już metoda analizy spektralnej; Dzięki tej metodzie na Ziemi odkryto już rubid, cez, tal i ind, a hel na Słońcu. Naukowcy wiedzieli na pewno, że każdy pierwiastek chemiczny ma całkowicie indywidualne widmo i nagle widma nie ma!

Wyjaśnienie przyszło później. German ma charakterystyczne linie widmowe - o długości fali 2651,18, 3039,06 Ǻ i kilku innych. Ale wszystkie leżą w niewidzialnej ultrafioletowej części widma i można uznać za szczęśliwe, że trzymanie się przez Winklera tradycyjnych metod analizy – przyniosło sukces.

Metoda stosowana przez Winklera do izolacji germanu jest podobna do jednej z obecnie stosowanych przemysłowych metod otrzymywania pierwiastka nr 32. Najpierw german zawarty w argarodnicie przekształcono w dwutlenek, a następnie ten biały proszek podgrzano do temperatury 600...700°C w atmosferze wodoru. Reakcja jest oczywista: GeO 2 + 2H 2 → Ge + 2H 2 O.

W ten sposób po raz pierwszy otrzymano stosunkowo czysty german. Winkler początkowo zamierzał nazwać nowy pierwiastek neptunem, na cześć planety Neptun. (Podobnie jak element nr 32, ta planeta została przewidziana przed jej odkryciem). Potem jednak okazało się, że taką nazwę przypisano już wcześniej jednemu fałszywie odkrytemu pierwiastkowi i nie chcąc narażać swojego odkrycia na szwank, Winkler porzucił swój pierwszy zamiar. Nie zgodził się także z propozycją nadania nowemu pierwiastkowi nazwy angularium, tj. „kanciasty, kontrowersyjny” (a odkrycie to wywołało naprawdę sporo kontrowersji). To prawda, że francuski chemik Rayon, który wysunął taki pomysł, powiedział później, że jego propozycja była niczym innym jak żartem. Winkler nazwał nowy pierwiastek germanem na cześć swojego kraju i nazwa ta przyjęła się.

Znalezienie germanu w przyrodzie

Należy zaznaczyć, że w trakcie ewolucji geochemicznej skorupy ziemskiej znaczna ilość germanu została wypłukana z większości powierzchni lądów do oceanów, dlatego obecnie ilość tego pierwiastka śladowego zawartego w glebie jest niezwykle znikoma.

Całkowita zawartość germanu w skorupie ziemskiej wynosi 7 × 10-4% masowych, czyli więcej niż na przykład antymonu, srebra, bizmutu. Ze względu na niewielką zawartość w skorupie ziemskiej i powinowactwo geochemiczne z niektórymi szeroko rozpowszechnionymi pierwiastkami, german wykazuje ograniczoną zdolność do tworzenia własnych minerałów, rozpraszając się w sieciach innych minerałów. Dlatego minerały germanu są niezwykle rzadkie. Prawie wszystkie z nich to sulfossole: germanit Cu 2 (Cu, Fe, Ge, Zn) 2 (S, As) 4 (6 - 10% Ge), argyrodyt Ag 8 GeS 6 (3,6 - 7% Ge), konfildyt Ag 8 (Sn, Ge) S 6 (do 2% Ge) itp. Większość germanu jest rozproszona w skorupie ziemskiej w dużej liczbie skał i minerałów. Np. w niektórych sfalerytach zawartość germanu sięga kilogramów na tonę, w enargitach do 5 kg/t, w pirargirycie do 10 kg/t, w sulwanicie i frankeicie 1 kg/t, w innych siarczkach i krzemianach - setki i dziesiątki g/t. German koncentruje się w złożach wielu metali - w rudach siarczkowych metali nieżelaznych, w rudach żelaza, w niektórych minerałach tlenkowych (chromit, magnetyt, rutyl itp.), W granitach, diabazach i bazaltach. Ponadto german występuje w prawie wszystkich krzemianach, w niektórych złożach węgla i ropy.

Paragon Niemcy

German otrzymywany jest przede wszystkim z produktów ubocznych przeróbki rud metali nieżelaznych (mieszanka cynku, koncentraty polimetaliczne cynk-miedź-ołów) zawierających 0,001-0,1% germanu. Jako surowce wykorzystuje się także popiół ze spalania węgla, pył z generatorów gazu oraz odpady z koksowni. Początkowo koncentrat germanu (2-10% Niemcy) pozyskiwany jest z wymienionych źródeł na różne sposoby, w zależności od składu surowców. Ekstrakcja germanu z koncentratu zwykle obejmuje następujące etapy:

1) chlorowanie koncentratu kwasem solnym, jego mieszanie z chlorem w środowisku wodnym lub innymi środkami chlorującymi w celu otrzymania technicznego GeCl 4 . Do oczyszczenia GeCl 4 stosuje się rektyfikację i ekstrakcję zanieczyszczeń stężonym HCl.

2) Hydroliza GeCl 4 i kalcynacja produktów hydrolizy w celu otrzymania GeO 2.

3) Redukcja GeO 2 wodorem lub amoniakiem do metalu. Aby wyizolować bardzo czysty german, stosowany w urządzeniach półprzewodnikowych, przeprowadza się strefowe topienie metalu. German monokrystaliczny, niezbędny w przemyśle półprzewodników, otrzymuje się zwykle metodą topienia strefowego lub metodą Czochralskiego.

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

German o czystości półprzewodnikowej z zawartością zanieczyszczeń 10 -3 -10 -4% otrzymuje się przez topienie strefowe, krystalizację lub termolizę lotnego monogermanu GeH 4:

GeH 4 = Ge + 2H 2,

który powstaje podczas rozkładu aktywnych związków metali z Ge-germankami przez kwasy:

Mg 2 Ge + 4HCl = GeH 4 – + 2MgCl 2

German występuje jako zanieczyszczenie w rudach polimetalicznych, niklowych i wolframowych, a także w krzemianach. W wyniku skomplikowanych i pracochłonnych operacji wzbogacania rudy i jej zatężania german wyodrębnia się w postaci tlenku GeO 2, który ulega redukcji wodorem w temperaturze 600 °C do prostej substancji:

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

Monokryształy germanu oczyszcza się i hoduje metodą topienia strefowego.

Czysty dwutlenek germanu po raz pierwszy uzyskano w ZSRR na początku 1941 roku. Wytwarzano z niego szkło germanowe o bardzo wysokim współczynniku załamania światła. Badania nad pierwiastkiem nr 32 i metodami jego ewentualnej produkcji wznowiono po wojnie, w 1947 roku. Obecnie german zainteresował naukowców radzieckich właśnie jako półprzewodnik.

Właściwości fizyczne Niemcy

Z wyglądu german można łatwo pomylić z krzemem.

German krystalizuje w strukturze sześciennej typu diamentu, parametr komórki elementarnej a = 5,6575 Å.

Pierwiastek ten nie jest tak mocny jak tytan czy wolfram. Gęstość stałego germanu wynosi 5,327 g/cm3 (25°C); ciecz 5,557 (1000°C); t pl 937,5°C; temperatura wrzenia około 2700°C; współczynnik przewodzenia ciepła ~60 W/(m K) lub 0,14 cal/(cm sec deg) w temperaturze 25°C.

German jest prawie tak kruchy jak szkło i może się odpowiednio zachowywać. Już w zwykłych temperaturach, ale powyżej 550°C, jest podatny na odkształcenia plastyczne. Twardość Niemcy w skali mineralogicznej 6-6,5; współczynnik ściśliwości (w zakresie ciśnienia 0-120 H/m 2 lub 0-12000 kgf/mm 2) 1,4·10 -7 m 2 /mn (1,4·10 -6 cm 2 /kgf); napięcie powierzchniowe 0,6 n/m (600 dyn/cm). German jest typowym półprzewodnikiem o pasmie wzbronionym 1,104·10 -19 J lub 0,69 eV (25°C); oporność elektryczna Niemcy, wysoka czystość 0,60 oma m (60 om cm) w temperaturze 25°C; ruchliwość elektronów 3900 i ruchliwość dziur 1900 cm 2 /v s (25°C) (przy zawartości zanieczyszczeń poniżej 10 -8%).

Wszystkie „niezwykłe” modyfikacje krystalicznego germanu są lepsze od Ge-I pod względem przewodności elektrycznej. Wzmianka o tej szczególnej właściwości nie jest przypadkowa: wartość przewodności elektrycznej (lub jej odwrotność - rezystywność) jest szczególnie ważna w przypadku elementu półprzewodnikowego.

Właściwości chemiczne Niemcy

W związkach chemicznych german ma zwykle wartościowość 4 lub 2. Związki o wartościowości 4 są bardziej stabilne. W normalnych warunkach jest odporny na działanie powietrza i wody, zasad i kwasów, rozpuszczalny w wodzie królewskiej i zasadowym roztworze nadtlenku wodoru. Stosuje się stopy germanu i szkło na bazie dwutlenku germanu.

W związkach chemicznych german zwykle wykazuje wartościowość 2 i 4, przy czym związki 4-wartościowego germanu są bardziej stabilne. W temperaturze pokojowej germ jest odporny na powietrze, wodę, roztwory alkaliczne oraz rozcieńczone kwasy solny i siarkowy, ale łatwo rozpuszcza się w wodzie królewskiej i zasadowym roztworze nadtlenku wodoru. Jest powoli utleniany przez kwas azotowy. Po podgrzaniu na powietrzu do temperatury 500-700°C german utlenia się do tlenków GeO i GeO2. Niemcy (IV) tlenek – biały proszek o temperaturze topnienia 1116°C; rozpuszczalność w wodzie 4,3 g/l (20°C). Ze względu na swoje właściwości chemiczne jest amfoteryczny, rozpuszczalny w alkaliach i trudno rozpuszczalny w kwasach mineralnych. Otrzymuje się go przez kalcynację osadu hydratu (GeO 3·nH 2 O) uwolnionego podczas hydrolizy tetrachlorku GeCl 4. Łącząc GeO 2 z innymi tlenkami, można otrzymać pochodne kwasu germanowego - germaniany metali (Li 2 GeO 3, Na 2 GeO 3 i inne) - substancje stałe o wysokich temperaturach topnienia.

Kiedy german reaguje z halogenami, powstają odpowiednie tetrahalogenki. Reakcja przebiega najłatwiej z fluorem i chlorem (już w temperaturze pokojowej), następnie z bromem (niskie ogrzewanie) i jodem (w temperaturze 700-800°C w obecności CO). Jeden z najważniejszych związków niemieckiego tetrachlorku GeCl 4 jest bezbarwną cieczą; tpl -49,5°C; temperatura wrzenia 83,1°C; gęstość 1,84 g/cm3 (20°C). Jest silnie hydrolizowany z wodą, uwalniając osad uwodnionego tlenku (IV). Otrzymuje się go przez chlorowanie metalicznego germanu lub reakcję GeO2 ze stężonym HCl. Znane są również dihalogenki germanu o wzorze ogólnym GeX2, monochlorek GeCl, heksachlorodigerman Ge2Cl6 i tlenochlorki germanu (na przykład CeOCl2).

Siarka reaguje energicznie z germanem w temperaturze 900-1000°C tworząc dwusiarczek GeS2 – białą substancję stałą o temperaturze topnienia 825°C. Opisano także monosiarczek GeS i podobne związki z Niemiec z selenem i tellurem, które są półprzewodnikami. Wodór słabo reaguje z germanem w temperaturze 1000-1100°C, tworząc germinę (GeH) X, niestabilny i wysoce lotny związek. W reakcji germanków z rozcieńczonym kwasem solnym można otrzymać wodory germanków z szeregu Gen n H 2n+2 aż do Ge 9 H 20. Znany jest również Germylen o składzie GeH2. German nie reaguje bezpośrednio z azotem, jednakże istnieje azotek Ge 3 N 4, otrzymywany w wyniku działania amoniaku na german w temperaturze 700-800°C. German nie wchodzi w interakcję z węglem. German tworzy związki z wieloma metalami - germanki.

Znanych jest wiele złożonych związków germanu, które zyskują coraz większe znaczenie zarówno w chemii analitycznej germanu, jak iw procesach jego otrzymywania. German tworzy złożone związki z organicznymi cząsteczkami zawierającymi grupy hydroksylowe (alkohole wielowodorotlenowe, kwasy wielozasadowe i inne). Otrzymano niemieckie heteropolikwasy. Podobnie jak inne pierwiastki z grupy IV, german charakteryzuje się tworzeniem związków metaloorganicznych, których przykładem jest tetraetylogerman (C 2 H 5) 4 Ge 3.

Związki dwuwartościowego germanu.

Wodorek germanu (II) GeH 2. Biały niestabilny proszek (w powietrzu lub tlenie rozkłada się wybuchowo). Reaguje z zasadami i bromem.

Polimer monowodorku germanu(II) (poligermina) (GeH2)n. Brązowawo-czarny proszek. Jest słabo rozpuszczalny w wodzie, rozkłada się natychmiast w powietrzu i eksploduje po podgrzaniu do 160 o C w próżni lub w atmosferze gazu obojętnego. Powstaje podczas elektrolizy germanu sodu NaGe.

Tlenek germanu (II) GeO. Czarne kryształy o podstawowych właściwościach. Rozkłada się w temperaturze 500°C na GeO2 i Ge. Powoli utlenia się w wodzie. Słabo rozpuszczalny w kwasie solnym. Wykazuje właściwości regenerujące. Otrzymuje się go przez działanie CO 2 na german metaliczny podgrzany do temperatury 700-900 o C, alkaliami na chlorku germanu (II), przez kalcynację Ge(OH) 2 lub przez redukcję GeO 2 .

Wodorotlenek germanu (II) Ge(OH) 2 . Kryształy czerwono-pomarańczowe. Po podgrzaniu zamienia się w GeO. Wykazuje charakter amfoteryczny. Otrzymuje się go przez traktowanie soli germanu (II) alkaliami i hydrolizę soli germanu (II).

Fluorek germanu (II) GeF 2 . Bezbarwne, higroskopijne kryształy, temperatura topnienia = 111°C. Otrzymuje się go przez działanie par GeF 4 na german metaliczny po podgrzaniu.

Chlorek germanu(II) GeCl2. Bezbarwne kryształy. tpl =76,4°C, t wrzenia =450°C. W temperaturze 460°C rozkłada się na GeCl 4 i metaliczny german. Hydrolizowany wodą, słabo rozpuszczalny w alkoholu. Otrzymuje się go przez działanie par GeCl 4 na german metaliczny po podgrzaniu.

Bromek germanu (II) GeBr 2 . Przezroczyste kryształki w kształcie igieł. tpl =122°C. Hydrolizuje z wodą. Słabo rozpuszczalny w benzenie. Rozpuszcza się w alkoholu, acetonie. Otrzymuje się go w reakcji wodorotlenku germanu (II) z kwasem bromowodorowym. Po podgrzaniu rozkłada się na metaliczny german i bromek germanu (IV).

Jodek germanu (II) GeI 2. Płytki sześciokątne żółte, diamagnetyczne. t pl =460 o C. Słabo rozpuszczalny w chloroformie i czterochlorku węgla. Po podgrzaniu powyżej 210°C rozkłada się na metaliczny german i tetrajodek germanu. Otrzymywany w wyniku redukcji jodku germanu (II) kwasem podfosforowym lub termicznego rozkładu tetrajodku germanu.

Siarczek germanu (II) GeS. Otrzymano suche - szaro-czarne błyszczące rombowe nieprzezroczyste kryształy. tpl =615°C, gęstość wynosi 4,01 g/cm 3. Słabo rozpuszczalny w wodzie i amoniaku. Rozpuszcza się w wodorotlenku potasu. Metodą mokrą otrzymuje się czerwonobrązowy amorficzny osad o gęstości 3,31 g/cm3. Rozpuszcza się w kwasach mineralnych i polisiarczku amonu. Otrzymuje się go przez ogrzewanie germanu z siarką lub przepuszczanie siarkowodoru przez roztwór soli germanu (II).

Związki czterowartościowego germanu.

Wodorek germanu(IV) GeH4. Gaz bezbarwny (gęstość 3,43 g/cm 3 ). Jest trujący, ma bardzo nieprzyjemny zapach, wrze w temperaturze -88 o C, topi się w temperaturze około -166 o C, dysocjuje termicznie powyżej 280 o C. Przepuszczając GeH 4 przez podgrzewaną rurkę, uzyskuje się na jej ściankach błyszczące lustro metalicznego germanu . Otrzymuje się go przez działanie LiAlH 4 na chlorek germanu (IV) w eterze lub przez działanie na roztwór chlorku germanu (IV) cynkiem i kwasem siarkowym.

Tlenek germanu (IV) GeO 2 . Występuje w postaci dwóch odmian krystalicznych (sześciokątnej o gęstości 4,703 g/cm 3 i czworościennej o gęstości 6,24 g/cm 3 ). Obydwa są stabilne w powietrzu. Słabo rozpuszczalny w wodzie. t pl =1116 o C, t wrzenia =1200 o C. Wykazuje charakter amfoteryczny. Po podgrzaniu pod wpływem aluminium, magnezu i węgla ulega redukcji do metalicznego germanu. Otrzymuje się go w drodze syntezy z pierwiastków, kalcynacji soli germanu lotnymi kwasami, utleniania siarczków, hydrolizy tetrahalogenków germanu, obróbki germanitów metali alkalicznych kwasami i germanu metalicznego stężonym kwasem siarkowym lub azotowym.

Fluorek germanu(IV) GeF4. Bezbarwny gaz parujący w powietrzu. t pl = -15 o C, t wrzenia = -37°C. Hydrolizuje z wodą. Otrzymywany przez rozkład tetrafluorogermanianu baru.

Chlorek germanu (IV) GeCl 4 . Bezbarwna ciecz. t pl = -50 o C, t wrzenia = 86 o C, gęstość wynosi 1,874 g/cm 3. Hydrolizuje z wodą, rozpuszcza się w alkoholu, eterze, dwusiarczku węgla, czterochlorku węgla. Otrzymuje się go przez ogrzewanie germanu z chlorem i przepuszczanie chlorowodoru przez zawiesinę tlenku germanu (IV).

Bromek germanu (IV) GeBr 4 . Ośmiościenne bezbarwne kryształy. t pl =26 o C, t wrzenia =187 o C, gęstość wynosi 3,13 g/cm 3. Hydrolizuje z wodą. Rozpuszcza się w benzenie, dwusiarczku węgla. Otrzymuje się go przez przepuszczenie par bromu przez ogrzany german metaliczny lub przez działanie kwasu bromowodorowego na tlenek germanu (IV).

Jodek germanu (IV) GeI 4. Żółto-pomarańczowe kryształy oktaedryczne, t pl =146 o C, t bp =377 o C, gęstość 4,32 g/cm 3 . W temperaturze 445 o C ulega rozkładowi. Rozpuszcza się w benzenie, dwusiarczku węgla i ulega hydrolizie pod wpływem wody. W powietrzu stopniowo rozkłada się na jodek germanu (II) i jod. Dodaje amoniak. Otrzymuje się go przez przepuszczenie par jodu przez ogrzany german lub przez działanie kwasu jodowodorowego na tlenek germanu (IV).

Siarczek germanu (IV) GeS 2. Biały krystaliczny proszek, t pl = 800 o C, gęstość 3,03 g/cm 3. Jest słabo rozpuszczalny w wodzie i powoli w niej hydrolizuje. Rozpuszcza się w amoniaku, siarczku amonu i siarczkach metali alkalicznych. Otrzymuje się go przez ogrzewanie tlenku germanu (IV) w strumieniu dwutlenku siarki z siarką lub przepuszczanie siarkowodoru przez roztwór soli germanu (IV).

Siarczan germanu (IV) Ge(SO 4) 2. Bezbarwne kryształy, gęstość 3,92 g/cm 3 . Rozkłada się w temperaturze 200 o C. Zredukowany przez węgiel lub siarkę do siarczku. Reaguje z wodą i roztworami alkalicznymi. Otrzymywany przez ogrzewanie chlorku germanu (IV) z tlenkiem siarki (VI).

Izotopy germanu

W przyrodzie występuje pięć izotopów: 70 Ge (20,55% wag.), 72 Ge (27,37%), 73 Ge (7,67%), 74 Ge (36,74%), 76 Ge (7,67%). Pierwsze cztery są stabilne, piąty (76 Ge) ulega podwójnemu rozpadowi beta z okresem półtrwania 1,58×10 21 lat. Ponadto istnieją dwa „długowieczne” sztuczne: 68 Ge (okres półtrwania 270,8 dnia) i 71 Ge (okres półtrwania 11,26 dnia).

Zastosowanie germanu

German wykorzystywany jest do produkcji optyki. Ze względu na przezroczystość w zakresie podczerwieni widma, german metaliczny o ultrawysokiej czystości ma strategiczne znaczenie w produkcji elementów optycznych do optyki na podczerwień. W radiotechnice germanowe tranzystory i diody detektorowe mają inną charakterystykę niż krzemowe, ze względu na niższe napięcie włączenia złącza pn w germanie - 0,4 V w porównaniu z 0,6 V dla urządzeń krzemowych.

Więcej szczegółów można znaleźć w artykule na temat stosowania germanu.

Biologiczna rola germanu

German występuje w organizmach zwierzęcych i roślinnych. Małe ilości germanu nie mają fizjologicznego wpływu na rośliny, ale w dużych ilościach są toksyczne. German jest nietoksyczny dla pleśni.

German ma niską toksyczność dla zwierząt. Związki germanu nie mają działania farmakologicznego. Dopuszczalne stężenie germanu i jego tlenku w powietrzu wynosi 2 mg/m3, czyli tyle samo, co dla pyłu azbestu.

Związki dwuwartościowego germanu są znacznie bardziej toksyczne.

W doświadczeniach określających rozmieszczenie organicznego germanu w organizmie po 1,5 godzinie od doustnego podania uzyskano następujące wyniki: duże ilości organicznego germanu znajdują się w żołądku, jelicie cienkim, szpiku kostnym, śledzionie i krwi. Ponadto jego wysoka zawartość w żołądku i jelitach powoduje, że proces jego wchłaniania do krwi ma długotrwały efekt.

Wysoka zawartość organicznego germanu we krwi pozwoliła dr Asai wysunąć następującą teorię dotyczącą mechanizmu jego działania w organizmie człowieka. Zakłada się, że we krwi german organiczny zachowuje się podobnie do hemoglobiny, która również niesie ładunek ujemny i podobnie jak hemoglobina bierze udział w procesie przenoszenia tlenu w tkankach organizmu. Zapobiega to rozwojowi niedoboru tlenu (niedotlenienia) na poziomie tkanki. Organiczny german zapobiega rozwojowi tzw. niedotlenienia krwi, które występuje, gdy zmniejsza się ilość hemoglobiny zdolnej do przyłączania tlenu (zmniejszenie pojemności tlenowej krwi) i rozwija się podczas utraty krwi, zatrucia tlenkiem węgla i narażenia na promieniowanie. Centralny układ nerwowy, mięsień sercowy, tkanka nerkowa i wątroba są najbardziej wrażliwe na niedobór tlenu.

W wyniku eksperymentów stwierdzono również, że organiczny german sprzyja indukcji interferonów gamma, które hamują procesy reprodukcji szybko dzielących się komórek i aktywują określone komórki (t-killery). Główne kierunki działania interferonów na poziomie organizmu to ochrona przeciwwirusowa i przeciwnowotworowa, funkcje immunomodulacyjne i radioprotekcyjne układu limfatycznego

W procesie badania tkanek patologicznych i tkanek z pierwotnymi objawami chorób stwierdzono, że zawsze charakteryzują się one brakiem tlenu i obecnością dodatnio naładowanych rodników wodorowych H +. Jony H+ wywierają niezwykle negatywny wpływ na komórki ludzkiego organizmu, aż do ich śmierci. Jony tlenu, posiadające zdolność łączenia się z jonami wodoru, pozwalają selektywnie i lokalnie kompensować uszkodzenia komórek i tkanek spowodowane przez jony wodoru. Wpływ germanu na jony wodorowe wynika z jego formy organicznej – formy półtoratlenkowej. Przygotowując artykuł wykorzystano materiały A. N. Suponenko.

German (z łac. German), oznaczony jako „Ge”, jest pierwiastkiem IV grupy układu okresowego pierwiastków chemicznych Dmitrija Iwanowicza Mendelejewa; liczba atomowa pierwiastka wynosi 32, masa atomowa 72,59. German jest substancją stałą o metalicznym połysku i szarobiałym kolorze. Chociaż kolor germanu jest pojęciem raczej względnym, wszystko zależy od obróbki powierzchni materiału. Czasem może być szary jak stal, czasem srebrny, a czasem zupełnie czarny. Zewnętrznie german jest dość zbliżony do krzemu. Elementy te są nie tylko do siebie podobne, ale mają w dużej mierze takie same właściwości półprzewodnikowe. Istotną różnicą jest fakt, że german jest ponad dwukrotnie cięższy od krzemu.

German występujący w przyrodzie jest mieszaniną pięciu stabilnych izotopów o liczbach masowych 76, 74, 73, 32, 70. Już w 1871 roku słynny chemik, „ojciec” układu okresowego Dmitrij Iwanowicz Mendelejew przewidział właściwości i istnienie germanu. Nazwał nieznany wówczas pierwiastek „eksasilikonem”, ponieważ. właściwości nowej substancji były pod wieloma względami podobne do krzemu. W 1886 roku czterdziestoośmioletni niemiecki chemik K. Winkler, po zbadaniu minerału argirdyt, odkrył w naturalnej mieszaninie zupełnie nowy pierwiastek chemiczny.

Początkowo chemik chciał nazwać pierwiastek neptunem, ponieważ planetę Neptun również przewidywano znacznie wcześniej, niż ją odkryto, ale potem dowiedział się, że tej nazwy użyto już przy fałszywym odkryciu jednego z pierwiastków, więc Winkler zdecydował porzucić to imię. Naukowca poproszono o nazwanie pierwiastka angularium, co oznacza „kontrowersyjny, kanciasty”, jednak Winkler nie zgodził się z tą nazwą, choć pierwiastek nr 32 rzeczywiście wywołał wiele kontrowersji. Naukowiec był Niemcem ze względu na narodowość, więc ostatecznie zdecydował się nazwać pierwiastek germanem na cześć swojego rodzinnego kraju – Niemiec.

Jak się później okazało, german okazał się niczym innym jak odkrytym wcześniej „eksasilikonem”. Do drugiej połowy XX wieku praktyczna użyteczność germanu była raczej wąska i ograniczona. Przemysłowa produkcja metalu rozpoczęła się dopiero w wyniku rozpoczęcia przemysłowej produkcji elektroniki półprzewodnikowej.

German jest materiałem półprzewodnikowym szeroko stosowanym w elektronice i technice, a także w produkcji mikroukładów i tranzystorów. Systemy radarowe wykorzystują cienkie warstwy germanu, które są osadzane na szkle i wykorzystywane jako rezystory. W detektorach i czujnikach stosuje się stopy z germanem i metalami.

Pierwiastek nie ma takiej wytrzymałości jak wolfram czy tytan, nie służy jako niewyczerpane źródło energii jak pluton czy uran, przewodność elektryczna materiału również jest daleka od najwyższej, a w technologii przemysłowej głównym metalem jest żelazo. Mimo to german jest jednym z najważniejszych składników postępu technicznego naszego społeczeństwa, ponieważ to jeszcze wcześniej niż krzem zaczęto stosować jako materiał półprzewodnikowy.

W związku z tym należałoby zadać pytanie: Czym są półprzewodnictwo i półprzewodniki? Nawet eksperci nie są w stanie odpowiedzieć dokładnie na to pytanie, ponieważ... możemy mówić o specjalnie rozważanej właściwości półprzewodników. Istnieje również dokładna definicja, ale tylko z folkloru: Półprzewodnik to przewodnik dla dwóch samochodów.

Sztabka germanu kosztuje prawie tyle samo, co sztabka złota. Metal jest bardzo delikatny, prawie jak szkło, więc jeśli upuścisz taką sztabkę, istnieje duże prawdopodobieństwo, że metal po prostu pęknie.

German metaliczny, właściwości

Właściwości biologiczne

German był najczęściej używany do celów medycznych w Japonii. Wyniki badań związków germanoorganicznych na zwierzętach i ludziach wykazały, że mogą one mieć korzystny wpływ na organizm. W 1967 roku japoński dr K. Asai odkrył, że organiczny german ma szerokie działanie biologiczne.

Wśród wszystkich jego właściwości biologicznych należy zauważyć:

- zapewnienie transferu tlenu do tkanek organizmu;
- zwiększenie stanu odporności organizmu;
- przejaw działania przeciwnowotworowego.

Następnie japońscy naukowcy stworzyli pierwszy na świecie produkt medyczny zawierający german - „German - 132”.

W Rosji pierwszy krajowy lek zawierający organiczny german pojawił się dopiero w 2000 roku.

Procesy ewolucji biochemicznej powierzchni skorupy ziemskiej nie wpłynęły najlepiej na zawartość w niej germanu. Większość pierwiastka została wypłukana z lądu do oceanów, dlatego jego zawartość w glebie pozostaje dość niska.

Wśród roślin posiadających zdolność pobierania germanu z gleby liderem jest żeń-szeń (german do 0,2%). German występuje także w czosnku, kamforze i aloesie, które tradycyjnie stosowane są w leczeniu różnych chorób człowieka. W roślinności german występuje w postaci półtlenku karboksyetylu. Obecnie możliwa jest synteza seskwioksanów z fragmentem pirymidyny – organicznych związków germanu. Związek ten budową jest zbliżony do naturalnego, jakim jest korzeń żeń-szenia.

German można zaliczyć do rzadkich pierwiastków śladowych. Występuje w wielu różnych produktach, ale w niewielkich dawkach. Dzienne spożycie organicznego germanu ustala się na 8-10 mg. Ocena 125 produktów spożywczych wykazała, że dziennie wraz z pożywieniem do organizmu dostaje się około 1,5 mg germanu. Zawartość mikroelementów w 1 g surowej żywności wynosi około 0,1 – 1,0 mcg. German występuje w mleku, soku pomidorowym, łososiu i fasoli. Aby jednak zaspokoić dzienne zapotrzebowanie na german, należy codziennie pić 10 litrów soku pomidorowego lub jeść około 5 kilogramów łososia. Z punktu widzenia ceny tych produktów, właściwości fizjologicznych człowieka i zdrowego rozsądku, nie jest możliwe spożywanie takich ilości produktów zawierających german. W Rosji około 80-90% populacji ma niedobór germanu, dlatego opracowano specjalne preparaty.

Praktyczne badania wykazały, że germanu w organizmie jest najwięcej w jelitach, żołądku, śledzionie, szpiku kostnym i krwi. Wysoka zawartość mikroelementu w jelitach i żołądku wskazuje na przedłużony efekt wchłaniania leku do krwi. Zakłada się, że organiczny german zachowuje się we krwi w przybliżeniu w taki sam sposób jak hemoglobina, tj. ma ładunek ujemny i bierze udział w przenoszeniu tlenu do tkanek. Tym samym zapobiega rozwojowi niedotlenienia na poziomie tkankowym.

W wyniku wielokrotnych eksperymentów wykazano zdolność germanu do aktywacji komórek T-kill i sprzyjania indukcji interferonów gamma, które hamują proces reprodukcji szybko dzielących się komórek. Głównym kierunkiem działania interferonów jest ochrona przeciwnowotworowa i przeciwwirusowa, funkcje radioprotekcyjne i immunomodulujące układu limfatycznego.

German w postaci półtoratlenku ma zdolność oddziaływania na jony wodorowe H+, niwelując ich destrukcyjny wpływ na komórki organizmu. Gwarancją doskonałej pracy wszystkich układów organizmu człowieka jest nieprzerwany dopływ tlenu do krwi i wszystkich tkanek. Organiczny german nie tylko dostarcza tlen do wszystkich punktów ciała, ale także wspomaga jego interakcję z jonami wodoru.

- German jest metalem, ale jego kruchość można porównać do szkła.
- Niektóre podręczniki podają, że german ma srebrzysty kolor. Ale nie można tego powiedzieć, ponieważ kolor germanu zależy bezpośrednio od metody obróbki powierzchni metalu. Czasami może wydawać się prawie czarny, innym razem ma stalowy kolor, a czasami może być srebrzysty.
- German odkryto na powierzchni Słońca, a także w meteorytach, które spadły z kosmosu.
- Pierwszy związek pierwiastkowy germanu został otrzymany przez odkrywcę pierwiastka Clemensa Winklera z tetrachlorku germanu w 1887 r. Był to tetraetylogerman. Ze wszystkich pierwiastków organicznych germanu otrzymywanych na obecnym etapie żaden nie jest trujący. Jednocześnie większość mikroelementów cynoorganicznych i ołowiu, które są analogami germanu pod względem właściwości fizycznych, jest toksyczna.
- Dmitrij Iwanowicz Mendelejew przewidział trzy pierwiastki chemiczne jeszcze przed ich odkryciem, w tym german, nazywając pierwiastek ekakrzemem ze względu na jego podobieństwo do krzemu. Przewidywania słynnego rosyjskiego naukowca były tak trafne, że po prostu zadziwiły naukowców, m.in. i Winkler, który odkrył german. Masa atomowa według Mendelejewa wynosiła 72, w rzeczywistości 72,6; ciężar właściwy według Mendelejewa wynosił w rzeczywistości 5,5 - 5,469; objętość atomowa według Mendelejewa wynosiła w rzeczywistości 13 - 13,57; najwyższym tlenkiem według Mendelejewa jest EsO2, w rzeczywistości - GeO2, jego ciężar właściwy według Mendelejewa wynosił 4,7, w rzeczywistości - 4,703; związek chlorkowy według Mendelejewa EsCl4 - ciecz, temperatura wrzenia około 90°C, w rzeczywistości - związek chlorkowy GeCl4 - ciecz, temperatura wrzenia 83°C, związek z wodorem według Mendelejewa EsH4 jest gazowy, związek z wodorem w rzeczywistości - GeH4 jest gazowy; Związek metaloorganiczny według Mendelejewa Es(C2H5)4, temperatura wrzenia 160°C, rzeczywisty związek metaloorganiczny Ge(C2H5)4, temperatura wrzenia 163,5°C. Jak widać z omówionych powyżej informacji, przewidywania Mendelejewa okazały się zaskakująco trafne.
- 26 lutego 1886 roku Clemens Winkler rozpoczął list do Mendelejewa słowami „Szanowny Panie”. W dość uprzejmy sposób opowiedział rosyjskiemu naukowcowi o odkryciu nowego pierwiastka zwanego germanem, który w swoich właściwościach nie był niczym innym jak przepowiedzianym wcześniej przez Mendelejewa „ekasilikonem”. Odpowiedź Dmitrija Iwanowicza Mendelejewa była nie mniej uprzejma. Naukowiec zgodził się z odkryciem kolegi, nazywając german „koroną swojego układu okresowego”, a Winklera „ojcem” pierwiastka, godnym noszenia tej „korony”.
- German, jako klasyczny półprzewodnik, stał się kluczem do rozwiązania problemu tworzenia materiałów nadprzewodzących, które działają w temperaturze ciekłego wodoru, a nie ciekłego helu. Jak wiadomo, wodór przechodzi ze stanu gazowego w stan ciekły, gdy osiągnie temperaturę –252,6°C, czyli 20,5°K. W latach 70. opracowano warstwę germanu i niobu, której grubość wynosiła zaledwie kilka tysięcy atomów. Warstwa ta jest w stanie utrzymać nadprzewodnictwo nawet w temperaturach sięgających 23,2°K i niższych.
- Podczas hodowli monokryształu germanu, kryształ germanu – „nasiono” – umieszcza się na powierzchni stopionego germanu, która jest stopniowo podnoszona za pomocą automatycznego urządzenia, przy czym temperatura topnienia jest nieco wyższa niż temperatura topnienia germanu (937°C). C). „Ziarno” obraca się tak, że monokryształ, jak to się mówi, „rośnie z mięsem” równomiernie ze wszystkich stron. Należy zaznaczyć, że podczas takiego wzrostu dzieje się to samo, co przy topnieniu strefy, tj. Prawie tylko german przechodzi do fazy stałej, a wszystkie zanieczyszczenia pozostają w stopie.

Fabuła

Istnienie takiego pierwiastka jak german przepowiedział już w 1871 roku Dmitrij Iwanowicz Mendelejew, ze względu na jego podobieństwo do krzemu pierwiastek nazwano eca-krzemem. W 1886 roku profesor Akademii Górniczej we Freibergu odkrył argyrodyt, nowy minerał srebra. Następnie minerał ten został dość dokładnie zbadany przez profesora chemii technicznej Clemensa Winklera, przeprowadzając pełną analizę minerału. Czterdziestoośmioletni Winkler słusznie był uważany za najlepszego analityka Akademii Górniczej we Freibergu, dlatego otrzymał możliwość studiowania argyrodytu.

W dość krótkim czasie profesorowi udało się sporządzić raport na temat zawartości procentowej różnych pierwiastków w oryginalnym minerale: srebro w jego składzie wynosiło 74,72%; siarka - 17,13%; tlenek żelaza – 0,66%; rtęć – 0,31%; tlenek cynku – 0,22%. Ale prawie siedem procent – to udział jakiegoś nieznanego pierwiastka, który, jak się wydaje, nie został jeszcze odkryty w tak odległym czasie. W związku z tym Winkler postanowił wyizolować niezidentyfikowany składnik argyrodptu, zbadać jego właściwości i w trakcie badań zdał sobie sprawę, że tak naprawdę odkrył zupełnie nowy pierwiastek – było to przewidywane przez D.I. Mendelejew.

Błędem byłoby jednak sądzić, że praca Winklera przebiegała sprawnie. Dmitrij Iwanowicz Mendelejew, oprócz ósmego rozdziału swojej książki „Podstawy chemii”, pisze: „Na początku (luty 1886 r.) Brak materiału, a także brak widma w płomieniu i rozpuszczalność germanu związków, poważnie utrudniały badania Winklera...” Warto zwrócić uwagę na słowa „brak widma”. Ale jak to? W 1886 roku istniała już szeroko stosowana metoda analizy spektralnej. Metodą tą odkryto pierwiastki takie jak tal, rubid, ind, cez na Ziemi i hel na Słońcu. Naukowcy już wiedzieli na pewno, że każdy pierwiastek chemiczny bez wyjątku ma indywidualne widmo, ale nagle widma nie ma!

Wyjaśnienie tego zjawiska pojawiło się nieco później. German ma charakterystyczne linie widmowe. Ich długość fali wynosi 2651,18; 3039.06 Ǻ i kilka innych. Wszystkie jednak mieszczą się w niewidzialnej części widma ultrafioletu; można uznać za szczęście, że Winkler jest zwolennikiem tradycyjnych metod analizy, ponieważ to właśnie one doprowadziły go do sukcesu.

Metoda Winklera otrzymywania germanu z minerału jest dość zbliżona do jednej z nowoczesnych przemysłowych metod izolowania pierwiastka 32. Najpierw german zawarty w argarodnicie został przekształcony w dwutlenek. Następnie powstały biały proszek ogrzano do temperatury 600-700°C w atmosferze wodoru. W tym przypadku reakcja okazała się oczywista: GeO 2 + 2H 2 → Ge + 2H 2 O.

Tą metodą po raz pierwszy otrzymano stosunkowo czysty pierwiastek nr 32, german. Początkowo Winkler zamierzał nazwać neptun wanadowy na cześć planety o tej samej nazwie, ponieważ Neptun, podobnie jak german, został najpierw przepowiedziany, a dopiero potem odkryty. Ale potem okazało się, że tej nazwy użyto już raz; jeden fałszywie odkryty pierwiastek nazywał się neptunem. Winkler postanowił nie narażać swojego imienia i odkrycia na szwank i odmówił neptunu. Zaproponował jednak pewien francuski naukowiec Rayon, po czym przyznał, że jego propozycja to żart, zasugerował nazwanie pierwiastka angularium, czyli tzw. „kontrowersyjne, kanciaste”, ale Winklerowi też nie podobało się to imię. W rezultacie naukowiec samodzielnie wybrał nazwę swojego pierwiastka i nazwał go germanem na cześć swojego rodzinnego kraju, Niemiec, z czasem nazwa ta została utrwalona.

Do drugiej połowy. XX wiek Praktyczne zastosowanie germanu pozostało raczej ograniczone. Przemysłowa produkcja metali powstała dopiero w związku z rozwojem półprzewodników i elektroniki półprzewodnikowej.

Będąc w naturze

German można zaliczyć do pierwiastków śladowych. W naturze pierwiastek w ogóle nie występuje w postaci wolnej. Całkowita zawartość metali w skorupie ziemskiej naszej planety w masie wynosi 7 × 10-4%%. To więcej niż zawartość pierwiastków chemicznych, takich jak srebro, antymon czy bizmut. Jednak minerały germanu są dość rzadkie i bardzo rzadko spotykane w przyrodzie. Prawie wszystkie te minerały to sulfosole, na przykład germanit Cu 2 (Cu, Fe, Ge, Zn) 2 (S, As) 4, konfieldit Ag 8 (Sn, Ce) S 6, argyrodyt Ag8GeS6 i inne.

Większość germanu rozproszonego w skorupie ziemskiej zawarta jest w ogromnej liczbie skał, a także w wielu minerałach: rudach siarczynowych metali nieżelaznych, rudach żelaza, niektórych minerałach tlenkowych (chromit, magnetyt, rutyl i inne), granitach, diabazy i bazalty. W niektórych sfalerytach zawartość pierwiastka może sięgać kilku kilogramów na tonę, np. we frankeicie i sulwanicie 1 kg/t, w enarrgicie zawartość germanu wynosi 5 kg/t, w pirargyrycie – do 10 kg/t, a w pozostałych krzemianach i siarczkach – dziesiątki i setki g/t. Niewielka ilość germanu występuje w prawie wszystkich krzemianach, a także w niektórych złożach ropy i węgla.

Głównym minerałem pierwiastka jest siarczyn germanu (wzór GeS2). Minerał występuje jako zanieczyszczenie siarczynów cynku i innych metali. Do najważniejszych minerałów germanu należą: germanit Cu 3 (Ge,Fe,Ga)(S,As) 4, plumbogermanit (Pb,Ge,Ga) 2SO 4 (OH) 2 2H 2 O, stotyt FeGe(OH) 6, renieryt Cu 3 (Fe, Ge, Zn) (S, As) 4 i argyrodyt Ag 8 GeS 6 .

Niemcy są obecne na terytoriach wszystkich bez wyjątku państw. Jednak żaden z uprzemysłowionych krajów świata nie posiada przemysłowych złóż tego metalu. German jest bardzo, bardzo rozproszony. Na Ziemi minerały tego metalu są uważane za bardzo rzadkie, jeśli zawierają więcej niż co najmniej 1% germanu. Do takich minerałów zalicza się germanit, argyrodyt, ultrabazyt itp., w tym minerały odkryte w ostatnich dziesięcioleciach: schtotyt, reneryt, plumbogermanit i konfildyt. Złoża wszystkich tych minerałów nie są w stanie pokryć zapotrzebowania współczesnego przemysłu na ten rzadki i ważny pierwiastek chemiczny.

Większość germanu jest rozproszona w minerałach innych pierwiastków chemicznych, a także występuje w naturalnych wodach, węglach, organizmach żywych i glebie. Na przykład zawartość germanu w zwykłym węglu czasami osiąga ponad 0,1%. Ale taka liczba jest dość rzadka; zwykle udział germanu jest niższy. Ale w antracycie prawie nie ma germanu.

Paragon

Podczas przetwarzania siarczku germanu otrzymuje się tlenek GeO 2, który redukuje się za pomocą wodoru w celu uzyskania wolnego germanu.

W produkcji przemysłowej german ekstrahuje się głównie jako produkt uboczny przerobu rud metali nieżelaznych (mieszanka cynku, koncentraty polimetaliczne cynkowo-miedziano-ołowiowe zawierające 0,001-0,1% germanu), popiół ze spalania węgla i niektóre chemikalia koksownicze produkty.

Początkowo koncentrat germanu (od 2% do 10% germanu) wyodrębnia się z omówionych powyżej źródeł różnymi sposobami, których wybór zależy od składu surowca. Podczas przeróbki węgli bokserskich german częściowo wytrąca się (od 5% do 10%) do wody smołowej i żywicy, stamtąd jest ekstrahowany w połączeniu z garbnikami, po czym jest suszony i wypalany w temperaturze 400-500°C . W rezultacie otrzymujemy koncentrat zawierający około 30-40% germanu, z którego wyodrębnia się german w postaci GeCl 4 . Proces ekstrakcji germanu z takiego koncentratu z reguły obejmuje te same etapy:

1) Koncentrat chloruje się kwasem solnym, mieszaniną kwasu i chloru w środowisku wodnym lub innymi środkami chlorującymi, w wyniku czego może powstać techniczny GeCl 4 . Do oczyszczenia GeCl 4 stosuje się rektyfikację i ekstrakcję zanieczyszczeń stężonym kwasem solnym.

2) Prowadzi się hydrolizę GeCl 4, produkty hydrolizy kalcynuje się w celu uzyskania tlenku GeO 2.

3) GeO redukuje się za pomocą wodoru lub amoniaku do czystego metalu.

Przy otrzymywaniu najczystszego germanu, który jest stosowany w półprzewodnikowym sprzęcie technicznym, przeprowadza się strefowe topienie metalu. German monokrystaliczny niezbędny do produkcji półprzewodników otrzymuje się zwykle metodą topienia strefowego lub metodą Czochralskiego.

Metody izolowania germanu z wód smołowych zakładów koksowniczych opracował radziecki naukowiec V.A. Nazarenko. Surowiec ten zawiera nie więcej niż 0,0003% germanu, jednakże stosując ekstrakt z dębu łatwo wytrącić german w postaci kompleksu garbników.

Głównym składnikiem garbnika jest ester glukozy, który zawiera rodnik kwasu metadigalusowego, który wiąże german, nawet jeśli stężenie pierwiastka w roztworze jest bardzo niskie. Z osadu można łatwo uzyskać koncentrat zawierający do 45% dwutlenku germanu.

Późniejsze przekształcenia będą w niewielkim stopniu zależeć od rodzaju surowca. German jest redukowany przez wodór (jak u Winklera w XIX wieku), jednak tlenek germanu należy najpierw odizolować od licznych zanieczyszczeń. Udane połączenie właściwości jednego związku germanu okazało się bardzo przydatne w rozwiązaniu tego problemu.

Tetrachlorek germanu GeCl4. jest lotną cieczą, która wrze w temperaturze zaledwie 83,1°C. Dlatego dość wygodnie oczyszcza się go poprzez destylację i rektyfikację (w kolumnach kwarcowych z wypełnieniem).

GeCl4 jest prawie nierozpuszczalny w kwasie solnym. Oznacza to, że do jego oczyszczenia można zastosować rozpuszczenie zanieczyszczeń za pomocą HCl.

Oczyszczony czterochlorek germanu poddaje się działaniu wody i oczyszcza za pomocą żywic jonowymiennych. Znakiem wymaganej czystości jest wzrost rezystywności wody do 15-20 milionów omów na cm-.

Hydroliza GeCl4 zachodzi pod wpływem wody:

GeCl4 + 2H2O → GeO2 + 4HCl.

Możesz zauważyć, że mamy przed sobą równanie reakcji wytwarzania czterochlorku germanu „zapisane od tyłu”.

Następnie następuje redukcja GeO2 przy użyciu oczyszczonego wodoru:

GeO2 + 2 H2O → Ge + 2 H2O.

Rezultatem jest sproszkowany german, który jest topiony, a następnie oczyszczany przez topienie strefowe. Ta metoda oczyszczania została opracowana w 1952 roku specjalnie do oczyszczania germanu.

Zanieczyszczenia niezbędne do nadania germanowi takiego lub innego rodzaju przewodności wprowadza się na końcowych etapach produkcji, a mianowicie podczas topienia strefy, a także podczas wzrostu monokryształu.

Aplikacja

German jest materiałem półprzewodnikowym stosowanym w elektronice i technologii przy produkcji mikroukładów i tranzystorów. Najcieńsze warstwy germanu osadza się na szkle i wykorzystuje jako opór w instalacjach radarowych. Do produkcji detektorów i czujników wykorzystuje się stopy germanu z różnymi metalami. Dwutlenek germanu jest szeroko stosowany w produkcji okularów przepuszczających promieniowanie podczerwone.

Tellurek germanu od dawna służy jako stabilny materiał termoelektryczny, a także jako składnik stopów termoelektrycznych (termoemf o wartości 50 μV/K). German o ultrawysokiej czystości odgrywa wyjątkowo strategiczną rolę w produkcji pryzmatów i soczewek optyka na podczerwień. Największym konsumentem germanu jest optyka na podczerwień, która jest stosowana w technologii komputerowej, systemach celowniczych i naprowadzania rakiet, urządzeniach noktowizyjnych, mapowaniu i badaniu powierzchni Ziemi z satelitów. German znajduje również szerokie zastosowanie w układach światłowodowych (dodatek tetrafluorku germanu do włókien szklanych), a także w diodach półprzewodnikowych.

German, jako klasyczny półprzewodnik, stał się kluczem do rozwiązania problemu tworzenia materiałów nadprzewodzących, które działają w temperaturze ciekłego wodoru, a nie ciekłego helu. Jak wiadomo, wodór przechodzi ze stanu gazowego w stan ciekły, gdy osiągnie temperaturę -252,6°C, czyli 20,5°K. W latach 70. opracowano warstwę germanu i niobu, której grubość wynosiła zaledwie kilka tysięcy atomów. Warstwa ta jest w stanie utrzymać nadprzewodnictwo nawet w temperaturach sięgających 23,2°K i niższych.

Wtapiając ind w płytkę HES, tworząc w ten sposób obszar o tzw. przewodnictwie dziurowym, uzyskuje się urządzenie prostownicze, tj. dioda. Dioda ma właściwość przepuszczania prądu elektrycznego w jednym kierunku: obszar elektroniczny z obszaru o przewodności dziurowej. Po stopieniu indu po obu stronach płytki hydroelektrycznej, płyta ta zamienia się w podstawę tranzystora. Po raz pierwszy na świecie tranzystor wykonany z germanu powstał już w 1948 roku, a już dwadzieścia lat później wyprodukowano podobne urządzenia w setkach milionów egzemplarzy.

Diody i triody na bazie germanu są szeroko stosowane w telewizorach i radiach, w szerokiej gamie sprzętu pomiarowego i komputerów.

German wykorzystuje się także w innych szczególnie ważnych obszarach współczesnej technologii: przy pomiarze niskich temperatur, przy detekcji promieniowania podczerwonego itp.

Aby móc używać miotły we wszystkich tych zastosowaniach, wymagany jest german o bardzo wysokiej czystości chemicznej i fizycznej. Czystość chemiczna to taka czystość, przy której ilość szkodliwych zanieczyszczeń nie powinna przekraczać jednej dziesięciomilionowej procenta (10–7%). Czystość fizyczna oznacza minimum dyslokacji, minimum zaburzeń w strukturze krystalicznej substancji. Aby to osiągnąć, specjalnie hoduje się german monokrystaliczny. W tym przypadku cały wlewek metalu to tylko jeden kryształ.

W tym celu kryształ germanu, „nasiono”, umieszcza się na powierzchni stopionego germanu, którą stopniowo podnosi się za pomocą automatycznego urządzenia, przy czym temperatura topnienia jest nieco wyższa niż temperatura topnienia germanu (937°C). „Ziarno” obraca się tak, że monokryształ, jak to się mówi, „rośnie z mięsem” równomiernie ze wszystkich stron. Należy zaznaczyć, że podczas takiego wzrostu dzieje się to samo, co przy topnieniu strefy, tj. Prawie tylko german przechodzi do fazy stałej, a wszystkie zanieczyszczenia pozostają w stopie.

Właściwości fizyczne

Prawdopodobnie niewielu czytelników tego artykułu miało okazję wizualnie zobaczyć wanad. Sam pierwiastek jest dość rzadki i drogi, nie produkuje się z niego dóbr konsumpcyjnych, a jego wypełnienie germanowe, które można znaleźć w urządzeniach elektrycznych, jest tak małe, że nie widać metalu.

Niektóre podręczniki podają, że german ma srebrzysty kolor. Ale nie można tego powiedzieć, ponieważ kolor germanu zależy bezpośrednio od metody obróbki powierzchni metalu. Czasami może wydawać się prawie czarny, innym razem ma stalowy kolor, a czasami może być srebrzysty.

German jest tak rzadkim metalem, że cenę jego złota można porównać z ceną złota. German charakteryzuje się zwiększoną kruchością, którą można porównać jedynie ze szkłem. Zewnętrznie german jest dość zbliżony do krzemu. Obydwa te elementy rywalizują o miano najważniejszego półprzewodnika i analogów. Chociaż niektóre właściwości techniczne pierwiastków są w dużej mierze podobne, w tym wygląd zewnętrzny materiałów, bardzo łatwo jest odróżnić german od krzemu, german jest ponad dwukrotnie cięższy; Gęstość krzemu wynosi 2,33 g/cm3, a gęstość germanu wynosi 5,33 g/cm3.

Ale nie możemy jednoznacznie mówić o gęstości germanu, ponieważ liczba 5,33 g/cm3 odnosi się do germanu-1. Jest to jedna z najważniejszych i najczęstszych modyfikacji pięciu alotropowych modyfikacji pierwiastka 32. Cztery z nich są krystaliczne, a jeden jest amorficzny. German-1 jest najlżejszą modyfikacją z czterech krystalicznych. Jego kryształy są zbudowane dokładnie tak samo jak kryształy diamentu, a = 0,533 nm. Jeśli jednak w przypadku węgla ta struktura jest tak gęsta, jak to możliwe, to w przypadku germanu występują również gęstsze modyfikacje. Umiarkowane ogrzewanie i wysokie ciśnienie (około 30 tysięcy atmosfer w temperaturze 100 ° C) przekształca german-1 w german-2, którego struktura sieci krystalicznej jest dokładnie taka sama jak biała cyna. Podobną metodę stosuje się do otrzymywania germanu-3 i germanu-4, które są jeszcze gęstsze. Wszystkie te „niezbyt zwyczajne” modyfikacje przewyższają german-1 nie tylko pod względem gęstości, ale także przewodności elektrycznej.

Gęstość ciekłego germanu wynosi 5,557 g/cm3 (w temperaturze 1000°C), temperatura topnienia metalu wynosi 937,5°C; temperatura wrzenia wynosi około 2700°C; wartość współczynnika przewodzenia ciepła wynosi około 60 W / (m (K) lub 0,14 cal / (cm (s (stopień))) w temperaturze 25 ° C. W zwykłych temperaturach nawet czysty german jest kruchy, ale gdy osiąga 550°C zaczyna ulegać odkształceniom plastycznym. W skali mineralogicznej twardość germanu wynosi od 6 do 6,5, wartość współczynnika ściśliwości (w zakresie ciśnienia od 0 do 120 GN/m2, czyli od 0). do 12000 kgf/mm2) wynosi 1,4·10-7 m 2 /mn (lub 1,4·10-6 cm 2 /kgf) napięcie powierzchniowe wynosi 0,6 n/m (lub 600 dyn/cm).

German jest typowym półprzewodnikiem o rozmiarze pasma wzbronionego 1,104·10 -19, czyli 0,69 eV (w temperaturze 25 °C); german o wysokiej czystości ma właściwą oporność elektryczną 0,60 oma (m (60 omów (cm) (25°C)); ruchliwość elektronów wynosi 3900, a ruchliwość dziur 1900 cm2/v.s (w temperaturze 25°C i przy zawartości 8% zanieczyszczeń). Dla promieni podczerwonych, których długość fali jest większa niż 2 mikrony, metal jest przezroczysty.

German jest dość kruchy; nie można go obrabiać pod ciśnieniem ani na gorąco, ani na zimno do temperatur poniżej 550 ° C, ale jeśli temperatura wzrośnie, metal staje się plastyczny. Twardość metalu w skali mineralogicznej wynosi 6,0-6,5 (german piłuje się na płyty za pomocą tarczy metalowej lub diamentowej i materiału ściernego).

Właściwości chemiczne

German występujący w związkach chemicznych zwykle wykazuje drugą i czwartą wartościowość, ale związki czterowartościowego germanu są bardziej stabilne. German w temperaturze pokojowej jest odporny na wodę, powietrze, a także roztwory alkaliczne i rozcieńczone koncentraty kwasu siarkowego lub solnego, ale pierwiastek dość łatwo rozpuszcza się w wodzie królewskiej lub zasadowym roztworze nadtlenku wodoru. Pierwiastek ulega powolnemu utlenianiu pod wpływem kwasu azotowego. Gdy temperatura powietrza osiągnie 500-700°C, german zaczyna utleniać się do tlenków GeO2 i GeO. (IV) tlenek germanu jest białym proszkiem o temperaturze topnienia 1116°C i rozpuszczalności w wodzie 4,3 g/l (w temperaturze 20°C). Zgodnie ze swoimi właściwościami chemicznymi substancja jest amfoteryczna, rozpuszczalna w zasadach i trudno rozpuszczalna w kwasach mineralnych. Otrzymuje się go przez penetrację osadu hydratacyjnego GeO 3 nH 2 O, który jest uwalniany podczas hydrolizy. Pochodne kwasu germanowego, na przykład germaniany metali (Na 2 GeO 3, Li 2 GeO 3 itp.) są ciałami stałymi o wysokich temperaturach topnienia. , można otrzymać przez stopienie GeO2 i innych tlenków.

W wyniku oddziaływania germanu i halogenów mogą powstać odpowiednie tetrahalogenki. Reakcję najłatwiej przeprowadzić z chlorem i fluorem (nawet w temperaturze pokojowej), następnie z jodem (temperatura 700-800°C, obecność CO) i bromem (na małym ogniu). Jednym z najważniejszych związków germanu jest czterochlorek (wzór GeCl 4). Jest to bezbarwna ciecz o temperaturze topnienia 49,5°C, temperaturze wrzenia 83,1°C i gęstości 1,84 g/cm3 (w temperaturze 20°C). Substancja ulega silnej hydrolizie pod wpływem wody z wytrąceniem się uwodnionego tlenku (IV). Czterochlorek otrzymuje się przez chlorowanie germanu metalicznego lub w reakcji tlenku GeO2 i stężonego kwasu solnego. Znane są również dihalogenki germanu o ogólnym wzorze GeX 2, heksachlorodigerman Ge 2 Cl 6, monochlorek GeCl, a także tlenochlorki germanu (na przykład CeOCl 2).

Po osiągnięciu temperatury 900-1000°C siarka silnie oddziałuje z germanem, tworząc disiarczek GeS2. Jest to biała substancja stała o temperaturze topnienia 825 °C. Możliwe jest również tworzenie się monosiarczku GeS i podobnych związków germanu z tellurem i selenem, które są półprzewodnikami. W temperaturze 1000-1100°C wodór lekko reaguje z germanem, tworząc germinę (GeH) X, która jest związkiem niestabilnym i wysoce lotnym. Germańki wodoru z serii Gen H 2n + 2 do Ge 9 H 20 można wytworzyć w reakcji germanków z rozcieńczonym HCl. Znany jest także Germylen o składzie GeH2. German nie reaguje bezpośrednio z azotem, ale istnieje azotek Ge 3 N 4, który otrzymuje się, gdy german jest wystawiony na działanie amoniaku (700-800 ° C). German nie reaguje z węglem. Z wieloma metalami german tworzy różne związki - germanki.

Znanych jest wiele złożonych związków germanu, które zyskują coraz większe znaczenie w chemii analitycznej pierwiastka germanu, a także w procesach otrzymywania pierwiastka chemicznego. German jest zdolny do tworzenia złożonych związków z cząsteczkami organicznymi zawierającymi grupy hydroksylowe (alkohole wielowodorotlenowe, kwasy wielozasadowe itp.). Istnieją również heteropolikwasy germanu. Podobnie jak inne pierwiastki z grupy IV, german zazwyczaj tworzy związki metaloorganiczne. Przykładem jest tetraetylogerman (C 2 H 5) 4 Ge 3.