Німецький метал. Німеччина застосовується у фотодіодах та фотоопорах, для виготовлення термісторів.

На момент створення періодичної таблиці германій ще не був відкритий, але Менделєєв передбачив його існування. А через 15 років після доповіді в одній із шахт Фрайберга виявили невідомий мінерал, 1886 року з нього виділили новий елемент. Заслуга належить німецькому хіміку Вінклеру, який назвав ім'я своєї батьківщини. Навіть за багатьох корисних властивостей германію, серед яких знайшлося місце і лікувальним, використовувати його почали тільки на початку Другої світової війни, і то не дуже активно. Тому навіть зараз не можна сказати, що елемент добре вивчений, але деякі його здібності вже доведені та успішно застосовуються.

Лікувальні властивості германію

У чистому вигляді елемент не зустрічається, виділення його трудомістке, тому при першій можливості його замінювали дешевшими компонентами. Спочатку його використовували в діодах та транзисторах, але кремній виявився зручнішим і доступнішим, тому вивчення хімічних властивостей германію продовжилося. Зараз він входить до складу термоелектричних сплавів, застосовується у НВЧ-пристроях, інфрачервоній техніці.

Медицина теж зацікавилася новим елементом, але значний результат вдалося здобути лише наприкінці 70-х років минулого століття. Японським фахівцям вдалося відкрити лікувальні властивості германію та намітити шляхи їх застосування. Після випробувань на тварин та клінічних спостережень впливу на людину з'ясувалося, що елемент здатний:

• стимулювати;
• доставляти кисень до тканин;
• боротися із пухлинами;
• збільшувати провідність нервових імпульсів.

Складність використання полягає в токсичності германію у великих дозах, тому був потрібен препарат, здатний позитивно впливати на певні процеси в організмі з мінімальною шкодою. Першим став "Німеччина-132", який допомагає покращувати імунний статус людини, допомагає уникнути нестачі кисню у разі падіння рівня гемоглобіну. Також досліди показали вплив елемента на виробництво інтерферонів, які протистоять клітинам, що швидко діляться (пухлинним). Користь спостерігається при введенні всередину, носіння ювелірних виробів з германієм ніякого ефекту не дасть.

Нестача германію знижує природні здібності організму протистояти зовнішнім впливам, що призводить до різних порушень. Добова доза, що рекомендується, становить 0,8-1,5 мг. Отримати необхідний елемент можна при регулярному вживанні молока, лососини, грибів, часнику та бобів.

Німеччина(Лат. Germanium), Ge, хімічний елемент IV групи періодичної системи Менделєєва; порядковий номер 32, атомна маса 72,59; тверда речовина сіро-білого кольору із металевим блиском. Природний Німеччина є сумішшю п'яти стабільних ізотопів з масовими числами 70, 72, 73, 74 і 76. Існування та властивості Німеччина передбачив у 1871 році Д. І. Менделєєв і назвав цей невідомий ще елемент екасилицієм через близькість властивостей його з кремнієм. 1886 року німецький хімік К. Вінклер виявив у мінералі аргіродиті новий елемент, який назвав Німеччиною на честь своєї країни; Німеччина виявилася цілком тотожною екасиліцію. До другої половини 20 століття практичне застосування Німеччина залишалося дуже обмеженим. Промислове виробництво Німеччина виникло у зв'язку з розвитком напівпровідникової електроніки.

Загальний зміст Німеччини у земній корі 7·10 -4 % за масою, тобто більше, ніж, наприклад, сурми, срібла, вісмуту. Проте власні мінерали Німеччина зустрічаються дуже рідко. Майже всі вони є сульфосолі: германіт Cu 2 (Cu, Fe, Ge, Zn) 2 (S, As) 4 , аргіродит Ag 8 GeS 6 , конфільдит Ag 8 (Sn, Ge) S 6 та інші. Основна маса Німеччина розсіяна в земній корі у великому числі гірських порід та мінералів: у сульфідних рудах кольорових металів, у залізних рудах, у деяких оксидних мінералах (хроміті, магнетиті, рутилі та інших), у гранітах, діабазах та базальтах. Крім того, Німеччина присутня майже у всіх силікатах, у деяких родовищах кам'яного вугілля та нафти.

Фізичні характеристики Німеччина.Німеччина кристалізується в кубічній структурі типу алмазу, параметр елементарного осередку а = 5, 6575Å. Щільність твердого Німеччина 5,327 г/см 3 (25°С); рідкого 5,557 (1000 ° С); t пл 937,5 ° С; t кип близько 2700 ° С; коефіцієнт теплопровідності ~60 Вт/(м·К),або 0,14 кал/(см·сек·град) при 25°С. Навіть дуже чистий Німеччина крихкий при звичайній температурі, але вище 550 ° С піддається пластичній деформації. твердість Німеччина за мінералогічною шкалою 6-6,5; коефіцієнт стисливості (в інтервалі тисків 0-120 Гн/м 2 або 0-12000 кгс/мм 2) 1,4 · 10 -7 м 2 /мн (1,4 · 10 -6 см 2 / кгс); поверхневий натяг 0,6 н/м (600 дин/см). Німеччина - типовий напівпровідник із шириною забороненої зони 1,104·10 -19 дж або 0,69 ев (25°С); питомий електроопір Німеччина високої чистоти 0,60 ом·м (60 ом·см) при 25°С; рухливість електронів 3900 і рухливість дірок 1900 см 2 / сек (25 ° С) (при вмісті домішок менше 10 -8%). Прозорий для інфрачервоних променів із довжиною хвилі більше 2 мкм.

Хімічні характеристики Німеччина.У хімічних сполуках Німеччина зазвичай виявляє валентності 2 і 4, причому більш стабільні сполуки 4-валентного Німеччина. При кімнатній температурі Німеччина стійка до дії повітря, води, розчинів лугів і розведених соляної та сірчаної кислот, але легко розчиняється в царській горілці та в лужному розчині перекису водню. Азотна кислота повільно окислюється. При нагріванні повітря до 500-700°С Німеччина окислюється до оксидів GeO і GeO 2 . Оксид Німеччина (IV) - білий порошок з t пл 1116 ° C; розчинність у воді 4,3 г/л (20°С). За хімічними властивостями амфотерну, розчиняється в лугах і важко в мінеральних кислотах. Виходить прожарюванням гідратного осаду (GeO 3 ·nH 2 O), що виділяється при гідроліз тетрахлориду GeCl 4 . Сплавленням GeO 2 з інших оксидами можуть бути отримані похідні германієвої кислоти - германати металів (Li 2 GeO 3 Na 2 GeO 3 та інші) - тверді речовини з високими температурами плавлення.

При взаємодії Німеччина з галогенами утворюються відповідні тетрагалогеніди. Найлегше реакція протікає з фтором і хлором (вже при кімнатній температурі), потім з бромом (слабке нагрівання) та з йодом (при 700-800°С у присутності СО). Одна з найважливіших сполук Німеччина тетрахлорид GeCl 4 - безбарвна рідина; t пл -49,5 ° С; t кіп 83,1 ° С; густина 1,84 г/см 3 (20°С). Водою сильно гідролізується із виділенням осаду гідратованого оксиду (IV). Виходить хлоруванням металевого Німеччина або взаємодією GeO 2 з концентрованою НСl. Відомі також дигалогеніди Німеччина загальної формули GeX 2 монохлорид GeCl, гексахлордигерман Ge 2 Cl 6 і оксихлориди Німеччина (наприклад, СеОСl 2).

Сірка енергійно взаємодіє з Німеччиною при 900-1000°З утворенням дисульфіду GeS 2 - білої твердої речовини, t пл 825°С. Описано також моносульфід GeS та аналогічні сполуки Німеччина з селеном та телуром, які є напівпровідниками. Водень незначно реагує з Німеччиною при 1000-1100°З утворенням герміну (GeH) Х - малостійкого і легко летючого з'єднання. Взаємодіям германідів з розведеною соляною кислотою можуть бути отримані германоводороди ряду Ge n H 2n+2 аж до Ge 9 H 20 . Відомий також гермілен складу GeH 2 . З азотом Німеччина безпосередньо не реагує, проте існує нітрид Gе 3 N 4 , що виходить при дії аміаку на Німеччину при 700-800°С. З вуглецем Німеччина не взаємодіє. Німеччина утворює сполуки з багатьма металами – германіди.

Відомі численні комплексні сполуки Німеччина, які набувають дедалі більшого значення як в аналітичній хімії Німеччина, так і в процесах її отримання. Німеччина утворює комплексні сполуки з органічними гідроксиловмісними молекулами (багатоатомними спиртами, багатоосновними кислотами та іншими). Отримано гетерополікислоти Німеччина. Так само, як і для інших елементів IV групи, для Німеччина характерне утворення металоорганічних сполук, прикладом яких служить тетраетілгерман (С2Н5)4Ge3.

Отримання Німеччина.У промисловій практиці Німеччини отримують переважно з побічних продуктів переробки руд кольорових металів (цинкової обманки, цинково-мідно-свинцевих поліметалевих концентратів), що містять 0,001-0,1% Німеччина. Як сировину використовують також золи від спалювання вугілля, пил газогенераторів та відходи коксохімічних заводів. Спочатку з перелічених джерел у різний спосіб, залежать від складу сировини, отримують германієвий концентрат (2-10% Німеччина). Витяг Німеччина з концентрату зазвичай включає наступні стадії: 1) хлорування концентрату соляною кислотою, сумішшю її з хлором у водному середовищі або іншими хлоруючими агентами з отриманням технічного GeCl 4 . Для очищення GеСl 4 застосовують ректифікацію та екстракцію домішок концентрованої НСl. 2) Гідроліз GeCl 4 та прожарювання продуктів гідролізу до отримання GeO 2 . 3) Відновлення GeO 2 воднем чи аміаком до металу. Для виділення дуже чистого Німеччини, що використовується в напівпровідникових приладах, проводиться зонна плавка металу. Необхідний для напівпровідникової промисловості монокристалічний Німеччин отримують зазвичай зонною плавкою або методом Чохральського.

Застосування Німеччина.Німеччина - один із найбільш цінних матеріалів у сучасній напівпровідниковій техніці. Він використовується для виготовлення діодів, тріодів, кристалічних детекторів та силових випрямлячів. Монокристалічний Німеччина застосовується також у дозиметричних приладах та приладах, що вимірюють напруженість постійних та змінних магнітних полів. Важливою сферою застосування Німеччина є інфрачервона техніка, зокрема виробництво детекторів інфрачервоного випромінювання, що працюють в області 8-14 мкм. Перспективними для практичного використання є багато сплавів, до складу яких входять Німеччина, скла на основі GeO 2 та інші з'єднання Німеччина.

Хімічний елемент германій знаходиться у четвертій групі (підгрупі головної) у таблиці елементів Менделєєва. Він відноситься до сімейства металів, його відносна атомна маса становить 73. За масою вміст германію в земній корі оцінюється показником 0,00007 відсотка за масою.

Історія відкриття

Хімічний елемент германій було встановлено завдяки прогнозам Дмитра Івановича Менделєєва. Саме їм передбачено існування екасиліції, були надані рекомендації щодо його пошуку.

Вважав, що цей металевий елемент знаходиться у титанових, цирконієвих рудах. Менделєєв намагався самотужки знайти цей хімічний елемент, але його спроби не увінчалися успіхом. Лише через п'ятнадцять років на копальні, розташованій у Хіммельфюрсті, було знайдено мінерал, який отримав назву аргіродит. Своєю назвою це з'єднання зобов'язане сріблу, виявленому в цьому мінералі.

Хімічний елемент германій у складі виявили тільки після того, як до досліджень приступила група хіміків з гірничої академії м. Фрейберга. Під керівництвом К. Вінклера вони з'ясували, що частку оксидів цинку, заліза, і навіть на сірку, ртуть припадає лише 93 відсотка мінералу. Вінклер припустив, що сім відсотків припадає на невідомий на той час хімічний елемент. Після проведення додаткових хімічних експериментів виявили германій. Про своє відкриття хімік повідомив у доповіді, надав інформацію, отриману про властивості нового елемента, Німецькому хімічному суспільству.

Хімічний елемент германій був представлений Вінклер як неметал, за аналогією з сурмою і миш'яком. Хімік хотів назвати його нептунієм, але ця назва вже використовувалася. Тоді його почали називати Німеччиною. Хімічний елемент, відкритий Вінклер, викликав серйозну дискусію між провідними хіміками того часу. Німецький вчений Ріхтер припустив, що це є той самий екасилиціум, про який говорив Менделєєв. Через деякий час це припущення було підтверджено, що довело життєздатність періодичного закону, створеного великим російським хіміком.

Фізичні властивості

Як можна охарактеризувати Німеччини? Хімічний елемент має 32 порядковий номер в Менделєєва. Даний метал плавиться за 937,4 °С. Температура кипіння цієї речовини становить 2700 °С.

Німеччина - елемент, який вперше почали застосовувати в Японії для медичних цілей. Після численних досліджень германійорганічних сполук, які проводяться на тваринах, а також у ході досліджень на людях, вдалося виявити позитивний вплив таких руд на живі організми. У 1967 року професору К. Асаї вдалося виявити те що, що з органічного германію існує величезний спектр біологічного впливу.

Біологічна активність

Якою є характеристика хімічного елемента германію? Він здатний переносити кисень по всіх тканинах живого організму. Потрапляючи в кров, він поводиться за аналогією з гемоглобіном. Німеччина гарантує повноцінне функціонування всіх систем організму людини.

Саме цей метал є стимулятором розмноження клітин імунітету. Він у вигляді органічних сполук дозволяє формувати гамма-інтерферони, які пригнічують розмноження мікробів.

Німеччина перешкоджає утворенню злоякісних пухлин, що не дає розвиватися метастазам. Органічні сполуки даного хімічного елемента сприяють виробленню інтерферону, захисної білкової молекули, яка виробляється організмом як захисна реакція на появу сторонніх тіл.

Області застосування

Протигрибкова, антибактеріальна, противірусна властивість германію стала основою сфер його застосування. У Німеччині цей елемент переважно отримали як побічний продукт переробки кольорових руд. Різними способами, які залежать від складу вихідної сировини, виділяли германієвий концентрат. У його складі містилося трохи більше 10 відсотків металу.

Як саме у напівпровідникової сучасної техніки застосовується германій? Характеристика елемента, дана раніше, підтверджує можливість використання для виробництва тріодів, діодів, силових випрямлячів, кристалічних детекторів. Також германій використовується при створенні дозиметричних приладів, пристроїв, які необхідні вимірювання напруженості постійного і змінного магнітного поля.

Істотну сферу застосування даного металу становить виготовлення детекторів інфрачервоного випромінювання.

Перспективним є використання як самого германію, а й деяких його сполук.

Хімічні властивості

Німеччина при кімнатній температурі досить стійка до впливу вологи, кисню повітря.

У ряду – германій – олово) спостерігається збільшення відновлювальної здатності.

Німеччина стійка до впливу розчинів соляної та сірчаної кислот, він не вступає у взаємодію з розчинами лугів. При цьому цей метал досить швидко розчиняється в царській горілці (семи азотної та соляної кислот), а також у лужному розчині пероксиду водню.

Як надати повну характеристику хімічному елементу? Німеччин та її сплави необхідно проаналізувати як за фізичними, хімічними властивостями, а й областям застосування. Процес окислення германію азотною кислотою протікає досить повільно.

Знаходження у природі

Спробуємо надати характеристику хімічному елементу. Німеччин у природі виявлено лише як сполук. Серед найпоширеніших у природі германийсодержащих мінералів виділимо германіт і аргіродит. Крім того, германій є присутнім у сульфідах і силікатах цинку, а в незначній кількості він є в різних типах кам'яного вугілля.

Шкода для здоров'я

Яке впливає на організм германій? Хімічний елемент, електронна формула якого має вигляд 1е; 8 е; 18 е; 7е, може негативно впливати на людський організм. Наприклад, при завантаженні германієвого концентрату, подрібненні, а також завантаженні діоксиду даного металу можуть з'являтися професійні захворювання. Як інші джерела, які завдають шкоди здоров'ю, можна розглядати процес переплавлення порошку германії в бруски, отримання чадного газу.

Адсорбований германій можна досить швидко вивести з організму, переважно із сечею. Нині немає детальної інформації у тому, наскільки токсичні неорганічні сполуки германію.

Дратівливу дію на шкіру має тетрахлорид германію. У клінічних випробуваннях, а також при тривалому пероральному прийомі кумулятивних кількостей, які досягали 16 г спірогерманію (органічного протипухлинного препарату), а також інших германієвих сполук, виявлено нефротоксичну та нейротоксичну активність даного металу.

Подібні дозування переважно не характерні для промислових підприємств. Ті експерименти, що проводилися на тваринах, були спрямовані на вивчення дії германію та його сполук на живий організм. Внаслідок цього вдалося встановити погіршення здоров'я при вдиханні суттєвого об'єму пилу металевого германію, а також його діоксиду.

Вчені виявили у легенях серйозні морфологічні зміни, які аналогічні проліферативним процесам. Наприклад, було виявлено суттєве потовщення альвеолярних розділів, а також гіперплазію лімфатичних судин навколо бронхів, потовщення кровоносних судин.

Діоксид германію не чинить подразнювальної дії на шкіру, але безпосередній контакт цієї сполуки з оболонкою ока призводить до утворення германієвої кислоти, що є серйозним подразником очей. При тривалих внутрішньочеревних ін'єкціях було виявлено серйозні зміни у периферичній крові.

Важливі факти

Найбільш шкідливими сполуками германію є хлорид та гідрид германію. Остання речовина провокує серйозне отруєння. В результаті морфологічного обстеження органів тварин, які загинули під час гострої фази, показали суттєві порушення у системі кровообігу, а також клітинні модифікації у паренхіматозних органах. Вчені дійшли висновку, що гідрид є багатоцільовою отрутою, яка вражає нервову систему, пригнічує систему периферійного кровообігу.

Тетрахлорид Німеччина

Він є сильним подразником дихальної системи, очей, шкіри. У концентрації 13 мг/м 3 він здатний пригнічувати на клітинному рівні легеневу відповідь. При збільшенні концентрації цієї речовини спостерігається серйозне подразнення верхніх дихальних шляхів, суттєві зміни ритму та частоти дихання.

Отруєння цією речовиною призводить до катарально-десквамативних бронхітів, інтерстиціальної пневмонії.

Отримання

Так як у природі германій представлений як домішка до нікелевих, поліметалевих, вольфрамових руд, для виділення чистого металу в промисловості проводять кілька трудомістких процесів, пов'язаних зі збагаченням руди. З неї виділяють спочатку оксид германію, потім проводять відновлення воднем при підвищеній температурі до отримання простого металу:

GeO2 + 2H2 = Ge + 2H2O.

Електронні властивості та ізотопи

Німеччини вважають непрямозонним типовим напівпровідником. Розмір його діелектричної статистичної проникності становить 16, а величина спорідненості до електрону - 4еВ.

У тонкій плівці легованим галієм можна надати Німеччині стан надпровідності.

У природі є п'ять ізотопів цього металу. З них стабільними є чотири, а п'ятий піддається подвійному розпаду бета, період напіврозпаду становить 1,58×10 21 років.

Висновок

Нині органічні сполуки даного металу застосовують у різних галузях промисловості. Прозорість в інфрачервоній спектральній області металевого германію надвисокої чистоти важлива виготовлення оптичних елементів інфрачервоної оптики: призм, лінз, оптичних вікон сучасних датчиків. Найпоширенішою областю використання германію вважають створення оптики тепловізійних камер, які функціонують у діапазоні довжин хвиль від 8 до 14 мікронів.

Подібні пристрої застосовують у військовій техніці для систем інфрачервоного наведення, нічного бачення, пасивного теплобачення, протипожежних систем. Також германій має високий показник заломлення, що необхідно для покриття антивідблиску.

У радіотехніці транзистори з урахуванням германію мають характеристики, які за багатьма показниками перевищують показники кремнієвих елементів. Зворотні струми у германієвих елементів істотно вищі, ніж у кремнієвих аналогів, що дозволяє істотно збільшувати ефективність подібних радіоприладів. Враховуючи, що германій негаразд поширений у природі, як кремній, в радіоприладах переважно застосовують кремнієві напівпровідникові елементи.

Загальні відомості та методи отримання

Німеччина (Ge) - елемент сірувато-білого кольору в компактному стані та сірого в диспергованому. Існування та властивості цього елемента передбачені у 1871 р. Д І. Менделєєвим, який назвав його екасилицієм. Новий елемент був відкритий А. Вінклсром в 1886 р. у Фрайберзі (Німеччина) в мінералі аргіродит 4 Ag 2 S - GeS 2 і названий германієм на честь рідного вченого. Практичний інтерес до цього елемента виник у період Другої світової війни у ​​зв'язку з розвитком напівпровідникової електроніки. Початок промислового виробництва германію належить до 1945-1950 років.

Зміст германію у земній корі становить 7*10 -4 % (за масою). Основна кількість елемента знаходиться в розсіяному стані в силікатах, сульфідах н мінералах, що являють собою сульфосолі. Відомо кілька мінералів типу сульфосолів з високим вмістом германію, які мають промислового значення: аргнродит-Ag 8 GeS 6 (5-7%), германіт Cu 3 (Fe , Ge , Са, Zn) (As , S) 4 (6- 10%), ренієрнт (Cu, Fe) 3 (Fc, Ge, Zn, Sn) (S, As) 4 (6,37-7,8%). Джерелами отримання германію є сульфідні руди, а також малометамор-фізироване вугілля та деякі залізні руди (до 0,01% Ge).

Залежно від складу вихідної сировини застосовують різні способи її первинної обробки:

Вилужування сірчаною кислотою з наступним виділенням германію з розчинів;

Сульфатизуючий випал матеріалів;

сублімація сульфіду GeS або монооксиду GcO у відновному середовищі;

Сульфатизуючий випал матеріалу;

Відновлювальна плавка у присутності міді чи заліза;

Екстракція;

Іонообмінна сорбція.

Германієві концентрати можуть бути виділені л з розчинів такими способами:

Осадження у вигляді малорозчинних сполук;

Співосадження з гідратами заліза, цинку, з сульфідами цнику, міді тощо;

Осадження із сірчанокислих розчинів на цинковому пилу (цементація).

З метою одержання чотирихлористого германію германієві концентрати обробляють концентрованою соляною кислотою у струмі хлору. Тетрахлорид германію, що утворюється (GeCI 4), відганяють від хлоридів металів, що мають більш високі температури кипіння. В результаті гідролізу очищеного чотирихлористого германію отримують діоксид германію Qe 0 2. Відновлений германій піддають подальшому очищенню від домішок фракційною кристалізацією. З високочистого германію методом зонної плавки або за способом Чохральського вирощують монокристали із заданими електрофізичними властивостями. Промисловість випускає полі- та монокристалічний германій.

Німеччина марки ГПЗ-1 призначена для отримання монокристалічного ієлегованого та легованого германію, а також спеціальних цілей, марки ГПЗ-2 - для отримання монокристалічного легованого германію та інших цілей, марки ГПЗ-3 - для отримання сплавів та заготовок для оптичних деталей. Німеччина поставляється у вигляді злитків у формі сегмента, кожен з яких упаковують у поліетиленовий пакет. Злиток у поліетиленовій упаковці поміщають у картонну або пластмасову тару та ущільнюють м'якою прокладкою, що забезпечує збереження його при транспортуванні та зберіганні. Доставка здійснюється будь-яким видом критого транспорту.

Фізичні властивості

Атомні характеристики Атомний номер 32, атомна маса 72,59 а е м, атомний об'єм 13,64-10 6 м 3 /моль, атомний радіус 0,139 нм, іонний радіус Qe 2 + 0,065 нм, Ge 4 + 0,044 нм. Електронна будова вільного атома германію 4s 2 p 2 . Потенціали іонізації/(еВ): 7,88; 15,93; 34,21. Електронегативність 2,0. Кристалічна решітка германію – кубічна типу алмазу з періодом а = 0,5657 нм. Енергія кристалічних ґрат 328,5 мкДж/кмоль. Координаційне число 4. Кожен атом германію оточений чотирма сусідніми, розташованими на однакових відстанях у вершинах тетраедра. Зв'язки між атомами здійснюються спареними валентними електронами.

Хімічні властивості

У з'єднаннях германій виявляє ступінь окислення +2 та +4, рідше +1 та +3. Нормальний електродний потенціал реакції Ge -2е«=* *± Ge 2 + ф 0 = - 0,45 В.

В атмосфері сухого повітря германій покривається тонким шаром оксидів завтовшки близько 2 нм, але не змінює свого кольору. У вологому повітрі германій, особливо полікристалічний, поступово тьмяніє. Помітне окиснення починається при 500 °С.

Серед напруг германій розташовується після водню - між міддю і сріблом. Німеччина не взаємодіє з водою і не розчиняється в розведеній і концентрованій соляній кислоті. Розчиняється в гарячій концентрованій сірчаній кислоті з утворенням Ge (S 04) u та виділенням SO 2. При взаємодії з азотною кислотою утворює осад діоксиду германію xGe 02-(/ H 2 0. Добре розчиняється в царській горілці та суміші HF + HNC 4. Кращим розчинником для германію є лужний розчин пероксиду водню.Швидко розчиняють германій розплавлені їдкі луги.

Діоксид Ge0 2 може бути отриманий прожарюванням германію на повітрі, прожарюванням сульфідів, розчиненням елементарного германію в 3% пероксиді водню в платиновому тиглі з подальшим випарюванням розчину і прожарюванням залишку. Ge 0 2 існує у двох поліморфних модифікаціях: низькотемпературної а з тетрагональної решіткою (1123°С) і високотемпературної з гексагональної решіткою (вище 1123°С). Температура плавлення Ge 02 1725°С. При плавленні утворюється прозорий розплав. Діоксид германію розчиняється у воді з утворенням германієвої кислоти НгйєОз, легко переводиться в розчин лугами з утворенням солей германієвої кислоти – гсрманатів. При дії пероксиду водню на концентровані розчини ер-манатів виходять солі надгерманієвих кислот, що утворюють кристалогідрати, наприклад Na 2 Ge 0 5 -4 H 2 0.

Є кілька сполук германію з воднем. Встановлено існування GeH - темного порошку, що легко вибухає. Відомі також з'єднання типу германів GenH 2 „+ 2 (наприклад, Ge 2 H 4 , Ge 2 He), які прн малих значеннях п є леткими. Моногерман GeH 4 -безбарвний газ із температурою кипіння 88,9 °С. Днгерман і трн-герман при кімнатній температурі та звичайному тиску існують у рідкій фазі. Розчинність водню в Німеччині при 800 ° С вбирається у 1,5-10 -7 % (эт.).

Вуглець практично нерозчинний у Німеччині. У рідкому Німеччині поблизу температури плавлення розчинність вуглецю оцінюється в 0,23% (ат.). За даними різних авторів визначено концентрацію вуглецю в монокристалічній германії від 7*10 -4 до 5,2*10 -3 %.

При нагріванні германію до 700-750 ° С азоті або NH 3 утворюються Ge 3 N 4 і Ge 3 N 2 . Нітрид германію Ge 3 N 2 являє собою темно-коричневі кристали, що легко піддаються гідролізу. Термічний розпад на елементи починається за 500 °С. Більш стабільним є нітрид Ge 2 N 4 , який розкладається вище 1000 °С.

Безпосередня взаємодія Німеччини з галогенами починається близько 250 °С. Найбільше практичне значення має тетрахлорид GeCl 4 – основний проміжний продукт при отриманні напівпровідникового германію. З йодом германій утворює йодид Gel 4 - речовина жовтого кольору з температурою плавлення 146 °С і кипіння температурою 375 °С. Gel 4 використовується для отримання високочистого германію шляхом транспортних реакцій. Галогеніди нестійкі до води.

Зі сполук з сіркою відомий дисульфід GeS 2 який виділяється з сильнокислих розчинів солей чотиривалентного германію при пропусканні інтенсивного струму сірководню. Кристалічний GcS 2 є білі лусочки з перламутровим блиском, розплав застигає в янтарно-жовту прозору масу н виявляє напівпровідникові властивості Температура плавлення GeS 2 -825 °С. Моносульфід германію GeS існує в аморфному та монокристалічному станах. Кристалічний GeS темно-сірого кольору, що плавиться при 615 "С. Всі халькогеннди германію (сульфіди, селеніди та телуриди) виявляють напівпровідникові властивості. З фосфором германій дає з'єднання GeP.

Технологічні властивості

Німеччина характеризується порівняно високою твердістю, великою крихкістю і тому не може бути підданий холодній обробці тиском. Деформування можливе при температурах, близьких до температури плавлення, та в умовах всебічного нерівномірного стиснення.

За допомогою алмазної пилки злиток германію може бути розпиляний на тонкі пластинки. Поверхня пластин шліфується тонким корундовим порошком на склі та полірується на сукні з суспензією з окису алюмінію.

Області застосування

Німеччина грає виняткову роль радіоелектроніці. Його застосовують для виготовлення кристалічних випрямлячів (діодів) та кристалічних підсилювачів (тріодів), які використовуються у обчислювальній техніці, телемеханіці, радарних установках тощо.

На основі германію створені також потужні випрямлячі з високим к. п. д. для випрямлення змінного струму звичайної частоти, розраховані на силу струму до 10000 н вище.

Германієві тріоди широко використовуються для посилення, генерування чи перетворення електричних коливань.

У радіотехніці набули поширення плівкові опори від 1000 Ом до декількох мегаом.

Завдяки значній зміні провідності під дією випромінювання германій використовується в різних фотодіодах н фотосопротивленнях.

Німеччина знаходить застосування виготовлення термістерів (при цьому використовується сильна температурна залежність електроопору германію).

У ядерній техніці застосовуються германієві детектори у виробництві.

Германієві лінзи, леговані золотом, є невід'ємною частиною інфрачервоної техніки. З діоксиду германію виготовляють спеціальні оптичні стекла з великим коефіцієнтом заломлення. Німеччини вводять також до складу сплавів для високочутливих термопар.

Значно збільшується споживання германію як каталізатор у виробництві штучного волокна.

Ряд з'єднань германію з перехідними металами має високу температуру переходу до надпровідного стану, зокрема матеріали на основі з'єднання Nb 3 Ge (T „>22 К).

Припускають, деякі органічні сполуки германію біологічно активні: затримують розвиток злоякісних утворень, знижують кров'яний тиск, надають знеболювальну дію.

Німеччина

НІМЕЧЧИНА-я; м.Хімічний елемент (Ge), тверда речовина сірувато-білого кольору з металевим блиском (є основним напівпровідниковим матеріалом). Платівка Німеччина.

◁ Німеччина, -а, -а. Пана сировина. Г. злиток.

(Лат. Germanium), хімічний елемент IV групи періодичної системи. Назва від латинського Germania - Німеччина, на честь батьківщини К. А. Вінклера. Сріблясто-сірі кристали; щільність 5,33 г/см 3 tпл 938,3 ºC. У природі розсіяний (власні мінерали рідкісні); видобувають із руд кольорових металів. Напівпровідниковий матеріал для електронних приладів (діоди, транзистори та ін.), компонент сплавів, матеріал для лінз в ІЧ-приладах, детекторів іонізуючого випромінювання.

НІМЕЧЧИНА (лат. Germanium), Gе (читається «гертемпманій»), хімічний елемент з атомним номером 32, атомна маса 72,61. Природний германій складається з п'яти ізотопів з масовими числами 70 (вміст у природній суміші 20,51% за масою), 72 (27,43%), 73 (7,76%), 74 (36,54%), та 76 ( 7,76%). Конфігурація зовнішнього електронного шару 4 s 2 p 2 . Ступені окиснення +4, +2 (валентності IV, II). Розташований у групі IVA, у 4 періоді у періодичній системі елементів.
Історія відкриття
Було відкрито К. А. Вінклером (див.ВІНКЛЕР Клеменс Олександр)(і названий на честь його батьківщини - Німеччини) в 1886 році при аналізі мінералу аргіродиту Ag 8 GeS 6 після того, як існування цього елемента і деякі його властивості були передбачені Д. І. Менделєєвим (див.Менделєєв Дмитро Іванович).
Знаходження у природі
Зміст у земній корі 1,5 · 10 -4% за масою. Належить до розсіяних елементів. У природі у вільному вигляді не зустрічається. Міститься у вигляді домішки в силікатах, осадових залізних, поліметалевих, нікелевих та вольфрамових рудах, вугіллі, торфі, нафтах, термальних водах та водоростях. Найважливіші мінерали: германіт Cu 3 (Ge, Fe, Ga) (S, As) 4, стетіт FeGe (OH) 6, плюмбогерманіт (Pb, Ge, Ga) 2 SO 4 (OH) 2 · 2H 2 O, аргіродит Ag 8 GeS 6 , ренієрит Cu 3 (Fe, Ge, Zn) (S, As) 4 .
Отримання Німеччини
Для отримання германію використовують побічні продукти переробки руд кольорових металів, золу від спалювання вугілля, деякі продукти коксохімії. Сировина, що містить Ge, збагачують флотацією. Потім концентрат переводять в оксид GeO 2 який відновлюють воднем (див.ВОДОРОД):
GeO 2 + 4H 2 = Ge + 2H 2 O
Німеччин напівпровідникової чистоти з вмістом домішок 10 -3 -10 -4 % одержують зонною плавкою. (див.ЗОННА ПЛАВКА), кристалізацією (див.КРИСТАЛІЗАЦІЯ)або термолізом летючого моногермана GeH 4:
GeH 4 = Ge + 2H 2 ,
який утворюється при розкладанні кислотами сполук активних металів з Ge - германідів:
Mg 2 Ge + 4HCl = GeH 4 - + 2MgCl 2
Фізичні та хімічні властивості
Німеччина – речовина сріблястого кольору з металевим блиском. Кристалічні грати стійкої модифікації (Ge I), кубічні, гранецентровані типу алмазу, а= 0,533 нм (при високих тисках отримано три інші модифікації). Температура плавлення 938,25 ° C, кипіння 2850 ° C, щільність 5,33 кг/дм 3 . Має напівпровідникові властивості, ширина забороненої зони 0,66 еВ (при 300 К). Німеччина прозора для інфрачервоного випромінювання з довжиною хвилі більше 2 мкм.
За хімічними властивостями Ge нагадує кремній (див.КРЕМНІЙ). За звичайних умов стійкий до кисню (див.КИСНЕД), парам води, розбавленим кислотам. У присутності сильних комплексоутворювачів або окислювачів при нагріванні Ge реагує з кислотами:
Ge + H 2 SO 4 конц = Ge(SO 4) 2 + 2SO 2 + 4H 2 O,
Ge + 6HF = H 2 + 2H 2
Ge+4HNO 3 конц. = H 2 GeO 3 + 4NO 2 + 2H 2 O
Ge реагує з царською горілкою (див.ЦАРСЬКА ГОРІЛЬ):
Ge + 4HNO 3 + 12HCl = GeCl 4 + 4NO + 8H 2 O.
З розчинами лугів Ge взаємодіє у присутності окислювачів:
Ge + 2NaOH + 2H 2 O 2 = Na 2 .
Під час нагрівання на повітрі до 700 °C Ge загоряється. Ge легко взаємодіє з галогенами (див.ГАЛОГЕНИ)і сірою (див.СІРА):
Ge + 2I 2 = GeI 4
З воднем (див.ВОДОРОД), азотом (див.АЗОТ), вуглецем (див.УГЛЕРОД)германій безпосередньо реакції не вступає, з'єднання з цими елементами отримують непрямим шляхом. Наприклад, нітрид Ge 3 N 4 утворюється при розчиненні дііодида германію GeI 2 в рідкому аміаку:
GeI 2 + NH 3 рідкий -> n -> Ge 3 N 4
Оксид германію (IV), GeO 2 - біла кристалічна речовина, що існує в двох модифікаціях. Одна з модифікацій частково розчинна у воді з утворенням складних германієвих кислот. Виявляє амфотерні властивості.
З лугами GeO 2 взаємодіє як кислотний оксид:
GeO 2 + 2NaOH = Na 2 GeO 3 + H 2 O
GeO 2 взаємодіє з кислотами:
GeO 2 + 4HCl = GeCl 4 + 2H 2 O
Тетрагалогеніди Ge - неполярні сполуки, що легко гідролізуються водою.
3GeF 4 + 2H 2 O = GeO 2 + 2H 2 GeF 6
Тетрагалогеніди отримують прямою взаємодією:
Ge + 2Cl 2 = GeCl 4
або термічним розкладанням:
BaGeF 6 = GeF 4 + BaF 2
Гідриди германію за хімічними властивостями подібні до гідридів кремнію, але моногерман GeH 4 більш стійкий, ніж моносилан SiH 4 . Германи утворюють гомологічні ряди Ge n H 2n+2 , Ge n H 2n та інші, але ці ряди коротші, ніж у силанів.
Моногерман GeH 4 - газ, стійкий на повітрі, що не реагує з водою. При тривалому зберіганні розкладається на H2 та Ge. Отримують моногерман відновленням діоксиду германію GeO 2 борогідридом натрію NaBH 4:
GeO 2 + NaBH 4 = GeH 4 + NaBO 2 .
Дуже нестійкий монооксид GeO утворюється при помірному нагріванні суміші германію та діоксиду GeO 2:
Ge + GeO 2 = 2GeO.
З'єднання Ge (II) легко диспропорціонують з виділенням Ge:
2GeCl 2 -> Ge + GeCl 4
Дисульфіду германію GeS 2 - біла аморфна або кристалічна речовина, що виходить осадженням H 2 S з кислих розчинів GeCl 4:
GeCl 4 + 2H 2 S = GeS 2 + 4HCl
GeS 2 розчиняється в лугах та сульфідах амонію або лужних металів:
GeS 2 + 6NaOH = Na 2 + 2Na 2 S,
GeS 2 + (NH 4) 2 S = (NH 4) 2 GeS 3
Ge може входити до складу органічних сполук. Відомі (CH 3) 4 Ge, (C 6 H 5) 4 Ge, (CH 3) 3 GeBr, (C 2 H 5) 3 GeOH та інші.
Застосування
Німеччина - напівпровідниковий матеріал, застосовується в техніці та радіоелектроніці при виробництві транзисторів та мікросхем. Тонкі плівки Ge, нанесені на скло, застосовують як опори в радарних установках. Сплави Ge з металами використовуються в датчиках та детекторах. Діоксид германію застосовують у виробництві скла, що пропускають інфрачервоне випромінювання.

Енциклопедичний словник. 2009 .

Дивитись що таке "німецький" в інших словниках:

Хімічний елемент, відкритий 1886 р. у рідкісному мінералі аргіродиті, знайденому Саксонії. Словник іншомовних слів, що увійшли до складу російської мови. Чудінов А.Н., 1910. Німеччин (назв. на честь батьківщини вченого, що відкрив елемент) хім. елемент, … … Словник іноземних слів російської мови

- (Germanium), Ge, хімічний елемент IV групи періодичної системи, атомний номер 32, атомна маса 72,59; неметал; Напівпровідниковий матеріал. Німеччина відкрита німецьким хіміком К. Вінклером у 1886 році. Сучасна енциклопедія

германій- Ge Елемент IV групи Періодич. системи; ат. н. 32, ат. м. 72,59; тб. речей з металлич. блиском. Природний Ge - суміш п'яти стабільних ізотопів з масовими числами 70, 72, 73, 74 і 76. Існування та властивості Ge передбачив у 1871 р. Д. І.… … Довідник технічного перекладача

Німеччина- (Germanium), Ge, хімічний елемент IV групи періодичної системи, атомний номер 32, атомна маса 72,59; неметал; Напівпровідниковий матеріал. Німеччина відкрита німецьким хіміком К. Вінклером в 1886. Ілюстрований енциклопедичний словник

- (Лат. Germanium) Ge, хімічний елемент IV групи періодичної системи, атомний номер 32, атомна маса 72,59. Названий від латинського Німеччини Німеччина, на честь батьківщини К. А. Вінклера. Сріблясто-сірі кристали; щільність 5,33 г/см³, tпл 938,3 … Великий Енциклопедичний словник

- (Символ Ge), біло сірий металевий елемент IV групи періодичної таблиці Менделєєва, в якій були передбачені властивості ще не відкритих елементів, зокрема, Німеччина (1871). Відкритий елемент у 1886 р. Побічний продукт виплавки цинкових ... Науково-технічний енциклопедичний словник

Ge (від лат. Germania Німеччина * a. germanium; н. Germanium; ф. germanium; і. germanio), хім. елемент IV групи періодич. системи Менделєєва, ат.н. 32, ат. м. 72,59. Природний Г. складається з 4 стабільних ізотопів 70Ge (20,55%), 72Ge. Геологічна енциклопедія

– (Ge), синтетич. монокристал, ПП, точкова група симетрії m3m, густина 5,327 г/см3, Tпл=936 °С, тб. за шкалою Мооса 6, ат. м. 72,60. Прозорий в ІЧ області від 1,5 до 20 мкм; оптично анізотропен, для l=1,80 мкм коеф. заломлення n = 4,143. Фізична енциклопедія

Сущ., кіл у синонімів: 3 напівпровідник (7) екасіліцій (1) речовина (159) … Словник синонімів

НІМЕЧЧИНИ- Хім. елемент, символ Ge (лат. Germanium), ат. н. 32, ат. м. 72,59; тендітна сріблясто-сіра кристалічна речовина, щільність 5327 кг/м3, біл = 937,5°С. У природі розсіяний; видобувають його головним чином при переробці цинкової обманки та… Велика політехнічна енциклопедія