Німеччина походження назви. Електронні властивості та ізотопи

Німеччин |32 | Ge| - Ціна

Німеччина (Ge) - розсіяний рідкісний метал, атомний номер - 32, атомна маса-72,6, щільність:
твердий при 25ОС - 5.323 г/см3;
рідкий при 100ОС - 5.557г/см3;
Температура плавлення - 958,5ОС, коефіцієнт лінійного розширення α.106, при температурі, КО:
273-573— 6.1
573-923— 6.6
Твердість за мінералогічною шкалою-6-6,5.
Питомий електроопір монокристалічного високочистого германію (при 298ОК), Ом.м-0,55-0,6.
Німеччина було відкрито 1885 року і спочатку отримано вигляді сульфіду. Цей метал був передбачений Д.І.Менделєєвим у 1871 році, з точним вказівкою його властивостей та названий їм екосиліцієм. Німеччина, названа вченими дослідниками, на честь країни в якій вона була відкрита.
Німеччина – сріблясто-білий метал, на вигляд схожий на олово, тендітний за нормальних умов. Піддається пластичній деформації при температурі понад 550 ОС. Німеччина має напівпровідникові властивості.. Питомий електроопір германію залежить від чистоти - домішки його різко знижують. Німеччина оптично прозора в інфрачервоній області спектру, має високий коефіцієнт заломлення, що дозволяє застосовувати його для виготовлення різних оптичних систем.
Німець стійок на повітрі при температурах до 700ОС, при більш високих температурах-окислюється, а вище за температуру плавлення-згоряє, утворюючи діоксид германію. Водень з германієм не взаємодіє, а при температурі плавлення розплав германію поглинає кисень. Німеччина не реагує з азотом. З хлором, що утворює при кімнатній температурі, хлорид германію.
Німеччина не взаємодіє з вуглецем, стійка у воді, повільно взаємодіє з кислотами, легко розчиняється в царській горілці. Розчини лугів слабко діють на германій. Німеччина сплавляється з усіма металами.
Незважаючи на те, що германію в природі більше ніж свинцю, виробництво його обмежене через його сильну розпорошеність у земній корі, а вартість германію досить висока. Німеччина утворює мінерали аргіродит та германіт, проте вони мало використовуються для його отримання. Німеччин витягується при переробці сульфідних поліметалевих руд, деяких залізних руд, в яких міститься до 0,001% германію, з підсмольних вод при коксуванні вугілля.

ОТРИМАННЯ.

Отримання германію з різної сировини здійснюється складними способами, за яких кінцевим продуктом є чотирихлористий германій або діоксид германію, з якого одержують металевий германій. Його очищають і далі методом зонної плавки вирощують германієві монокристали із заданими електрофізичними властивостями. У промисловості отримують монокристалічний та полікристалічний германій.
Напівпродукти, отримані переробкою мінералів, містять незначну кількість германію і для їх збагачення застосовуються різні методи піро- та гідрометалургійної обробки. Пірометаллургічні способи засновані на сублімації летких сполук містять германій, гідрометалургійні способи-на вибірковому розчиненні сполук германію.
Для отримання концентратів германію, продукти пірометалургійного збагачення (відгони, недогарки) обробляють кислотами і переводять германій в розчин, з якого отримують концентрат різними методами (осадженням, співосадженням та сорбцією, електрохімічними методами). У концентраті міститься від 2 до 20% германію, з якого виділяють чистий діоксид германію. Діоксид германію відновлюють воднем, однак отриманий метал недостатньо чистий для напівпровідникових приладів і тому він піддається очищенню кристалографічними методами (спрямована кристалізація-зонна очистка-отримання монокристала). Спрямована кристалізація поєднується з відновленням діоксиду германію воднем. Розплавлений метал поступово висувають із гарячої зони в холодильник. Метал поступово кристалізується по довжині зливка. У кінцевій частині зливка збираються домішки та її видаляють. Злиток, що залишився, розрізають на шматки, які завантажують в зонне очищення.
В результаті зонного очищення одержують злиток, в якому чистота металу різна за його довжиною. Злиток також розрізають і окремі частини виводяться з процесу. Таким чином, при отриманні монокристалічного германію із зоноочищеного, прямий вихід становить не більше 25%.
Для отримання напівпровідникових приладів монокристал германію розрізають на пластини, з яких викроюють мініатюрні деталі, які потім шліфують і полірують. Ці деталі є кінцевим продуктом для створення напівпровідникових приладів.

ЗАСТОСУВАННЯ.

• Завдяки своїм напівпровідниковим властивостям германій широко використовують у радіоелектроніці виготовлення кристалічних випрямлячів (діодів) і кристалічних підсилювачів (тріодів), для обчислювальної техніки, телемеханіки, радарів тощо.

• Тріоди з германію використовуються для посилення, генерування та перетворення електричних коливань.

• У радіотехніці використовуються германієві плівкові опори.

• Німеччина застосовується у фотодіодах та фотоопорах, для виготовлення термісторів.

• У ядерної техніки використовуються германієві детектори гамма-випромінювань, а приладах інфрачервоної техніки — германієві лінзи, леговані золотом.

• Німеччин додають до сплавів для високочутливих термопар.

• Німеччина використовується як каталізатор при виробництві штучних волокон.

• У медицині вивчають деякі органічні сполуки германію, припускаючи, що можуть бути біологічно активними і сприяти затримці розвитку злоякісних пухлин, зниження артеріального тиску, знеболювання.

Німеччина (від латинського Germanium), позначається «Ge», елемент IV групи періодичної системи хімічних елементів Дмитра Івановича Менделєєва; порядковий номер елемента 32, атомна маса становить72,59. Німеччина - тверда речовина з металевим блиском, що має сіро-білий колір. Хоча колір германію – це поняття досить відносне, тут все залежить від обробки поверхні матеріалу. Іноді він може бути сірим як сталь, іноді сріблястим, а іноді зовсім чорним. Зовні німецький досить близький до кремнію. Дані елементи не тільки схожі між собою, але й мають багато в чому однакові напівпровідникові властивості. Істотною їх відмінністю є той факт, що германій більш ніж удвічі важчий за кремній.

Німеччина, що у природі, є сумішшю п'яти стабільних ізотопів, мають масові числа 76, 74, 73, 32, 70. Ще 1871 року відомий хімік, «батько» періодичної таблиці, Дмитро Іванович Менделєєв передбачив властивості і існування германію. Він називав невідомий на той час елемент «екасилицієм», т.к. властивості нової речовини багато в чому схожі з кремнієм. У 1886 році після дослідження мінералу аргірдіт, німецький сорокавісімрічний учений-хімік К. Вінклер виявив у складі природної суміші зовсім новий хімічний елемент.

Спочатку хімік хотів назвати елемент нептунієм, адже планета Нептун теж була передбачена набагато раніше, ніж відкрита, але потім він дізнався, що така назва вже використовувалася при неправдивому відкритті одного з елементів, тому Вінклер вирішив відмовитися від цієї назви. Вченому запропонували найменувати елемент ангулярієм, що в перекладі означає «викликає суперечки, незграбний», але і з цією назвою Вінклер не погодився, хоча суперечок елемент №32 викликав справді дуже багато. Вчений за національністю був німцем, ось він і вирішив зрештою назвати елемент германієм, на честь своєї рідної країни Німеччини.

Як з'ясувалося пізніше, германій виявився нічим іншим, як відкритим раніше "екасиліцієм". Аж до другої половини ХХ століття практична корисність германію була досить вузькою і обмеженою. Індустріальне виробництво металу почалося лише результаті початку промислового виробництва напівпровідникової електроніки.

Німеччина є напівпровідниковим матеріалом, що широко застосовується в електроніці та техніці, а також при виробництві мікросхем та транзисторів. У радарних установках використовуються тонкі плівки германію, які наносяться на скло та застосовуються як опір. Сплави з германієм та металами використовуються в детекторах та датчиках.

Елемент не має такої міцності як вольфрам або титан, він не служить невичерпним джерелом енергії як плутоній або уран, електропровідність матеріалу також далеко не найвища, та й у промисловій техніці головним металом є залізо. Попри це, германій одна із найважливіших складових технічного прогресу нашого суспільства, т.к. він ще раніше, навіть ніж кремній почав використовуватися як напівпровідниковий матеріал.

У зв'язку з цим доречно було б запитати: Що таке напівпровідність та напівпровідники? На це навіть фахівці не можуть відповісти точно, т.к. можна говорити про конкретно розглянуту властивість напівпровідників. Є й точне визначення, але з області фольклору: Напівпровідник - провідник на два вагона.

Злиток германію коштує майже стільки ж, скільки і злиток золота. Метал дуже тендітний, майже як скло, тому, упустивши такий злиток, є велика ймовірність того, що метал просто розіб'ється.

Метал германій, властивості

Біологічні властивості

Для медичних потреб германій широко стали використовувати в Японії. Результати випробувань германійорганічних сполук на тваринах і людини показали, що вони здатні благотворно впливати на організм. У 1967 році японець доктор К. Асаї виявив, що органічний германій має широку біологічну дію.

Серед усіх його біологічних властивостей слід зазначити:

• - Забезпечення перенесення кисню в тканини організму;
• - Підвищення імунного статусу організму;
• - Прояв протипухлинної активності.

Надалі японські вчені створили перший у світі медичний препарат із вмістом германію – «Німеччина – 132».

У Росії її перший вітчизняний препарат, що містить органічний германій, виник лише 2000 року.

Процеси біохімічної еволюції поверхні земної кори позначилися найкраще зміст у ній германію. Більшість елемента була вимита з суші до океанів, отже вміст їх у грунті залишається досить низьким.

Серед рослин, які мають здатність абсорбувати германій із ґрунту, лідером є женьшень (німецька до 0,2 %). Німеччина міститься також у часнику, камфарі ​​та алое, які традиційно використовуються в лікуванні різних людських захворювань. У рослинності германій знаходиться у вигляді напівоксид карбоксіетилу. Зараз є можливість синтезувати сесквіоксани з піримідиновим фрагментом – органічні сполуки Німеччини. Дане поєднання за своєю структурою близьке до природного, як у корені женьшеню.

Німеччин можна віднести до рідкісних мікроелементів. Він присутній у великій кількості різних продуктів, але на мізерних дозах. Добова доза споживання органічного германію встановлена ​​у розмірі 8-10 мг. Оцінка 125 харчових продуктів показала, що щодня з їжею в організм надходить близько 1,5 мг германію. Вміст мікроелемента в 1 г сирих продуктів становить близько 0,1 - 1,0 мкг. Німеччина міститься в молоці, томатному соку, лососині, бобах. Але для того, щоб задовольнити добову потребу в Німеччині, слід випивати щодня по 10 літрів томатного соку або вживати близько 5 кілограм лососини. З погляду вартості цих продуктів, фізіологічних властивостей людини, та й здорового глузду теж вживання такої кількості германійвмісних продуктів неможливо. На території Росії близько 80-90% населення має нестачу германію, саме тому розробили спеціальні препарати.

Практичні дослідження показали, що в організмі германію найбільше в струмовому кишечнику, шлунку, селезінці, кістковому мозку та крові. Високий вміст мікроелемента в кишечнику та шлунку говорить про пролонговану дію процесу всмоктування препарату в кров. Є припущення, що органічний германій веде себе у крові приблизно як і, як і гемоглобін, тобто. має негативний заряд та бере участь у перенесенні кисню до тканин. Тим самим він на тканинному рівні запобігає розвитку гіпоксії.

В результаті багаторазових дослідів було доведено властивість германію активувати Т-кілери і сприяти індукції гамма інтерферонів, що пригнічують процес розмноження клітин, що швидко діляться. Основним напрямком дії інтерферонів є протипухлинний та антивірусний захист, радіозахисні та імуномодулюючі функції лімфатичної системи.

Німеччина у формі сесквіоксиду має здатність впливати на іони водню Н+, згладжуючи їх згубну дію для клітин організму. Гарантією відмінної роботи всіх систем людського організму є безперебійне постачання кисню в кров і всі тканини. Органічний германій як доставляє кисень у всі точки організму, а й сприяє його взаємодії з іонами водню.

• - Німеччина є металом, але за крихкістю його можна порівняти зі склом.
• – У деяких довідниках стверджується, що германій має сріблястий колір. Але так стверджувати не можна, адже колір германію залежить від способу обробки поверхні металу. Іноді він може здаватися практично чорним, в інших випадках має сталевий колір, а іноді може бути і сріблястим.
• - Німеччина було виявлено на поверхні сонця, а також у складі метеоритів, що впали з космосу.
• - Вперше елементоорганічна сполука германію була отримана першовідкривачем елемента Клеменсом Вінклером з чотирихлористого германію в 1887 році, це був тетраетилгерманій. З усіх отриманих на етапі элементоорганических сполук германію жодне перестав бути отруйним. У той самий час більшість олово- і свинцеорганічних мікроелементів, які є за своїми фізичними якостями аналогами германію, токсичні.
• - Дмитро Іванович Менделєєв передбачив три хімічні елементи ще до їхнього відкриття, у тому числі й германій, назвавши елемент екасилицієм за рахунок схожості з кремнієм. Пророцтво відомого російського вченого було настільки точним, що просто вразило вчених, у т.ч. та Вінклера, що відкрив германій. Атомна вага по Менделєєву дорівнював 72, насправді він склав 72,6; питома вага по Менделєєву склала 5,5 насправді - 5,469; атомний обсяг Менделєєва склав 13 насправді - 13,57; вищий оксид по Менделєєву EsO2, насправді - GeO2, питома вага його по Менделєєву становив 4,7, насправді - 4,703; хлориста сполука Менделєєва EsCl4 - рідина, температура кипіння приблизно 90°C, насправді - хлориста сполука GeCl4 - рідина, температура кипіння 83°C, з'єднання з воднем Менделєєва EsH4 газоподібне, з'єднання з воднем насправді - GeH4 газоподібне; металоорганічна сполука Менделєєва Es(C2H5)4, температура кипіння 160 °C, металоорганічна сполука в реалії - Ge(C2H5)4 температура кипіння 163,5°C. Як видно з розглянутої вище інформації, передбачення Менделєєва було напрочуд точним.
• - Клеменс Вінклер 26 лютого 1886 починав лист Менделєєву зі слів «Милостивий государ». Він у досить ввічливій формі розповів російському вченому про відкриття нового елемента, названого германієм, який за своїми властивостями був нічим іншим, як попередньо спрогнозованим менделєєвським «екасиліцієм». Відповідь Дмитра Івановича Менделєєва була не менш чемна. Вчений погодився з відкриттям свого колеги, назвавши германій «вінцем своєї періодичної системи», а Вінклера «батьком» елемента, гідним носити цей «вінець».
• - Німеччина як класичний напівпровідник став ключем до вирішення проблеми створення надпровідних матеріалів, які працюють при температурі рідкого водню, але не рідкого гелію. Як відомо водень перетворюється на рідкий стан з газоподібного при досягненні температури –252,6°C, або 20,5°К. У 70-ті роки була розроблена плівка з германію і ніобію, товщина якої становила лише кілька тисяч атомів. Дана плівка здатна зберігати надпровідність навіть при досягненні температури 23,2 ° К і нижче.
• - При вирощуванні германієвого монокристалу на поверхню розплавленого германію поміщається германієвий кристал – «затравка», який поступово піднімається за допомогою автоматичного пристрою, при цьому температура розплаву трохи перевищує температуру плавлення германію (становить 937 °C). "Затравка" обертається, щоб монокристал, як кажуть, "обростав м'ясом" з усіх рівномірно сторін. Необхідно відзначити, що під час такого зростання відбувається те саме, що й у процесі зонної плавки, тобто. у тверду фазу переходить майже лише германій, проте домішки залишаються у розплаві.

Історія

Існування такого елемента, як германій, було передбачено ще в 1871 Дмитром Івановичем Менделєєвим, за рахунок своїх подібностей з кремнієм елемент був названий екасилицієм. 1886 року професор Фрейберзької гірничої академії відкрив аргіродит, новий мінерал срібла. Далі цей мінерал досить уважно досліджував професор технічної хімії Клеменс Вінклер, проводячи повний аналіз мінералу. Сорокавісімрічного Вінклера по праву вважали найкращим аналітиком Фрейберзької гірничої академії, саме тому йому надали можливість дослідити аргіродит.

За досить короткий термін професор зміг надати звіт про відсоткове співвідношення різних елементів у вихідному мінералі: срібла у його складі було 74,72%; сірки – 17,13%; закису заліза – 0,66%; ртуті – 0,31%; окису цинку – 0,22%. Але майже сім відсотків – це була частка якогось незрозумілого елемента, який, схоже, ще не був відкритий у той далекий час. У зв'язку з цим Вінклер вирішив виділити невідомий компонент аргіродпта, вивчити його властивості, і в процесі дослідження зрозумів, що насправді знайшов зовсім новий елемент - це був екаспліцій, передбачений Д.І. Менделєєвим.

Однак було б неправильно подумати, що праці Вінклера йшли гладко. Дмитро Іванович Менделєєв на додаток до восьмого розділу своєї книги «Основ хімії» пише: «Спочатку (лютий 1886 року) брак матеріалу, а також відсутність спектра в полум'ї та розчинність сполук германію серйозно ускладнювали дослідження Вінклера...» Варто звернути увагу на слова « відсутність спектра». Але як? У 1886 року вже існував широко використовуваний метод спектрального аналізу. За допомогою цього методу відкрили такі елементи, як талій, рубідій, індій, цезій на Землі та гелій на Сонці. Вчені вже знали, що кожному без винятку хімічному елементу властивий індивідуальний спектр, а тут раптом відсутність спектру!

Пояснення цього явища виникло трохи пізніше. Німеччина має характерні спектральні лінії. Довжина їх хвиль становить 2651,18; 3039,06 Ǻ та ще кілька. Однак вони всі лежать у межах ультрафіолетової невидимої частини спектру, можна вважати, удачею, що Вінклер - прихильник традиційних методів аналізу, адже саме ці методи привели його до успіху.

Метод отримання германію з мінералу, який використовував Вінклер, досить близький до одного із сучасних промислових методів виділення 32 елемента. Спочатку германій, що містився в аргороднті, перевели у двоокис. Потім отриманий порошок білий нагрівався до температури 600-700 °C у водневій атмосфері. У цьому реакція виявилася очевидною: GeO 2 + 2H 2 → Ge + 2H 2 Про.

Саме таким методом вперше було отримано відносно чистий елемент №32, германій. Спершу Вінклер мав намір назвати ванадій нептунієм, на честь однойменної планети, адже Нептун, як і германій, спочатку передбачили, а потім знайдено. Але потім з'ясувалося, що така назва вже одного разу використовувалася, нептунієм було названо один хімічний елемент, відкритий хибно. Вінклер вважав за краще не компрометувати своє ім'я та відкриття, і відмовився від нептунія. Один французький вчений Район запропонував, щоправда, потім визнав свою пропозицію жартом, запропонував назвати елемент ангулярієм, тобто. «викликає суперечки, незграбним», але й ця назва не сподобалася Вінклеру. В результаті вчений самостійно вибрав найменування своєму елементу, і назвав його германієм, на честь своєї рідної країни Німеччини, згодом ця назва утвердилася.

До 2-ї пол. ХХ ст. практичне використання германію залишалося досить обмеженим. Індустріальне виробництво металу виникло лише у зв'язку з розвитком напівпровідників та напівпровідникової електроніки.

Знаходження у природі

Німеччин можна віднести до розсіяних елементів. У природі елемент взагалі не зустрічається у вільному вигляді. Загальний вміст металу в земній корі нашої планети становить 7×10 −4 % %. Це більше, ніж вміст таких хімічних елементів, як срібло, сурма чи вісмут. Але власні мінерали германію досить дефіцитні і дуже рідко зустрічаються у природі. Майже всі ці мінерали є сульфосолями, наприклад, германіт Cu 2 (Cu, Fe, Ge, Zn) 2 (S, As) 4 , конфільд Ag 8 (Sn, Ce) S 6 , аргіродит Ag8GeS6 та інші.

Основна частина германію, розсіяного в земній корі, міститься у величезній кількості гірських порід, а також багатьох мінералів: сульфітні руди кольорових металів, залізні руди, деякі окисні мінерали (хроміт, магнетит, рутил та інші), граніти, діабази та базальти. У складі деяких сфалеритів вміст елемента може досягати кількох кілограмів на тонну, наприклад, у франкеїті та сульваніті 1 кг/т, в енаргітах вміст германію становить 5 кг/т, у піраргіриті – до 10 кг/т, ну а в інших силікатах та сульфідах - десятки та сотні г/т. Невелика частка германію присутня практично у всіх силікатах, а також у деяких із родовищ нафти та кам'яного вугілля.

Основним мінералом елемента є сульфіт германію (формула GeS2). Мінерал зустрічається як домішка у сульфітах цинку, інших металів. Найважливішими мінералами германію є: германіт Cu 3 (Ge,Fe,Ga)(S,As) 4 , плюмбогерманіт (Pb,Ge,Ga) 2 SO 4 (OH) 2 ·2H 2 O, стетіт FeGe(OH) 6 , ренієрит Cu 3 (Fe, Ge, Zn) (S, As) 4 і аргіродит Ag 8 GeS 6 .

Німеччина присутня на територіях усіх без винятку держав. А ось промисловими родовищами даного металу жодна з індустріально розвинених країн світу не має. Німеччина є дуже і дуже розсіяним. На Землі великою рідкістю вважаються мінерали даного металу, вміст германію яких більш хоча б 1%. До таких мінералів відносяться германіт, аргіродит, ультрабазит та ін, у тому числі і мінерали, відкриті в останні десятиліття: штотит, реньєрит, плюмбогерманіт і конфільд. Родовища всіх цих мінералів не здатні покрити потребу сучасної промисловості в даному рідкісному та важливому хімічному елементі.

Основна ж маса германію розсіяна в мінералах інших хімічних елементів, а також міститься в природних водах, вугіллі, живих організмах і грунті. Наприклад, вміст германію у звичайному кам'яному куті іноді досягає більше 0,1%. Але така цифра зустрічається досить рідко, зазвичай частка Німеччини нижче. А ось в антрациті Німеччини майже немає.

Отримання

При переробці сульфіду германію отримують оксид GeО 2 за допомогою водню його відновлюють до отримання вільного германію.

У промисловому виробництві германій видобувається переважно як побічний продукт у результаті переробки руд кольорових металів (цинкова обманка, цинково-мідно-свинцеві поліметалічні концентрати, що містять 0,001-0,1% германію), золи від спалювання вугілля, деяких продуктів коксохімії.

Спочатку з розглянутих вище джерел виділяють германієвий концентрат (від 2% до 10% германію) у різний спосіб, вибір яких залежить від складу сировини. На переробці боксуючого вугілля відбувається часткове випадання германію (від 5% до 10%) в надсмольную воду і смолу, від туди він витягується в комплексі з таніном, потім висушується і обпалюється на температурі 400-500°С. В результаті виходить концентрат, який містить близько 30-40% германію, з нього виділяють германій у вигляді GeCl 4 . Процес вилучення германію з такого концентрату, зазвичай, включає одні й самі стадії:

1) Концентрат хлорують за допомогою соляної кислоти, сумішшю кислоти та хлору у водному середовищі або іншими хлоруючими агентами, які в результаті можуть дати технічний GeCl 4 . З метою очищення GeCl 4 застосовується ректифікація та екстракція домішок концентрованої соляної кислоти.

2) Здійснюється гідроліз GeCl 4 продукти гідролізу прожарюють аж до отримання оксиду GeO 2 .

3) GeO відновлюється воднем чи аміаком до чистого металу.

При отриманні найчистішого германію, що використовується у напівпровідникових технічних засобах, проводять зонне плавлення металу. Монокристалічний германій, необхідний напівпровідникового виробництва, зазвичай отримують зонної плавкою чи шляхом Чохральського.

Способи виділення германію з надсмольних вод коксохімічних заводів розробили радянським ученим В.А. Назаренко. У цьому сировину германію трохи більше 0,0003%, проте, з допомогою дубового екстракту їх нескладно осаджувати германій у вигляді таннидного комплексу.

Основна складова таніну - це складний ефір глюкози, де є радикал мета-дигалової кислоти, який зв'язує германій, якщо навіть концентрація елемента в розчині дуже мала. З осаду можна легко отримати концентрат, вміст двоокису германію в якому до 45%.

Наступні перетворення вже мало залежатиме від виду сировини. Відновлюється германій воднем (як і Вінклера в 19в.), проте, спочатку необхідно виділити окис германію з численних домішок. Вдале поєднання якостей одного з'єднання германію виявилося дуже корисним для вирішення цього завдання.

Чотирьоххлористий германій GeCl4. – це летюча рідина, яка закипає лише при 83,1°C. Тому вона досить зручно очищається дистиляцією та ректифікацією (у кварцових колонах із насадкою).

GeCl4 майже нерозчинний у соляній кислоті. Значить, для його очищення можна застосовувати розчинення домішок HCl.

Очищений чотирихлористий германій обробляється водою, очищено за допомогою іонообмінних смол. Ознака потрібної чистоти - збільшення показника питомого опору води до 15-20 млн Ом · див.

Під дією води відбувається гідроліз GeCl4:

GeCl4 + 2H2O → GeO2 + 4HCl.

Можна помітити, що перед нами «записане задом наперед» рівняння реакції одержання чотирихлористого германію.

Після цього йде відновлення GeO2 за допомогою очищеного водню:

GeO2 + 2 Н2O → Ge + 2 Н2O.

У результаті одержують порошкоподібний германій, який сплавляється, а потім очищується методом зонної плавки. Цей метод очищення було розроблено ще 1952 р. спеціально очищення германію.

Необхідні для надання германію того чи іншого типу провідності домішки вводяться на завершальних стадіях виробництва, а саме при зонному плавленні, а також під час вирощування монокристалу.

Застосування

Німеччина є напівпровідниковим матеріалом, що застосовується в електроніці та техніці при виробництві мікросхем та транзисторів. Найтонші плівки германію наносяться на скло, застосовують як опір у радарних установках. Сплави германію з різними металами використовують для виробництва детекторів і датчиків. Діоксид германію широко використовується у виробництві скла, що має властивість пропускати інфрачервоне випромінювання.

Телурид германію вже дуже давно служить стабільним термоелектричним матеріалом, а також як компонент термоелектричних сплавів (термо-значить е.д.с 50 мкВ/К). Найбільшим споживачем германію є саме інфрачервона оптика, яку використовують у комп'ютерній техніці, системах прицілу та наведення ракет, приладах нічного бачення, картографуванні та дослідженні поверхні землі із супутників. Німеччина також широко використовується в оптоволоконних системах (добавка тетрафториду германію до складу скловолокна), а також напівпровідникових діодах.

Німеччина як класичний напівпровідник став ключем до вирішення проблеми створення надпровідних матеріалів, які працюють при температурі рідкого водню, але не рідкого гелію. Як відомо водень перетворюється на рідкий стан з газоподібного при досягненні температури -252,6°C, або 20,5°К. У 70-ті роки була розроблена плівка з германію і ніобію, товщина якої становила лише кілька тисяч атомів. Дана плівка здатна зберігати надпровідність навіть при досягненні температури 23,2 ° К і нижче.

Шляхом вплавлення в пластинку ГЕС індій, таким чином, створюючи область з так званою дірковою провідністю, отримують пристрій, що випрямляє, тобто. діод. Діод має властивість пропускати електричний струм в одному напрямку: електронної області з області з дірковою провідністю. Після вплавлення індію з обох сторін ГЕС-пластинки, ця платівка перетворюється на основу транзистора. Вперше у світі транзистор з германію було створено ще 1948 року, а лише через двадцять років подібні прилади випускалися сотнями мільйонів.

Діоди на основі германію і тріоди стали широко використовуватися в телевізорах і радіоприймачах, в різній вимірювальній апаратурі і лічильно-вирішальних пристроях.

Застосовується германія також і в інших особливо важливих галузях сучасної техніки: при вимірі низьких температур, виявлення інфрачервоного випромінювання та ін.

Для використання мітла у всіх цих галузях потрібно германій дуже високої хімічної та фізичної чистоти. Хімічна чистота – це така чистота, за якої кількість шкідливих домішок не повинна становити більш ніж одну десятимільйонну відсотка (10 –7 %). Фізична чистота означає мінімум дислокацій, мінімум порушень кристалічної структури речовини. Для її досягнення спеціально вирощується монокристалічний германій. У цьому випадку весь злиток металу є лише одним кристалом.

Для цього на поверхню розплавленого германію поміщається германієвий кристал – «затравка», який поступово піднімається за допомогою автоматичного пристрою, при цьому температура розплаву трохи перевищує температуру плавлення германію (937 °C). "Затравка" обертається, щоб монокристал, як кажуть, "обростав м'ясом" з усіх рівномірно сторін. Необхідно відзначити, що під час такого зростання відбувається те саме, що й у процесі зонної плавки, тобто. у тверду фазу переходить майже лише германій, проте домішки залишаються у розплаві.

Фізичні властивості

Ймовірно, мало кому з читачів цієї статті доводилося наочно бачити ванадій. Сам елемент досить дефіцитний і дорогий, з нього не роблять предметів широкого споживання, а начинка їхнього германію, яка буває в електричних приладах мала настільки, що розглянути металу неможливо.

У деяких довідниках стверджується, що Німеччина має сріблястий колір. Але так стверджувати не можна, адже колір германію залежить від способу обробки поверхні металу. Іноді він може здаватися практично чорним, в інших випадках має сталевий колір, а іноді може бути і сріблястим.

Німеччина настільки рідкісний метал, що вартість його зливка можна порівнювати з вартістю золота. Німеччина відрізняється підвищеною крихкістю, яку можна порівняти хіба що зі склом. Зовні німецький досить близький до кремнію. Два цих елементи є одночасно конкурентами на звання найважливішого напівпровідника, і аналогами. Хоча деякі технічні властивості елементом багато в чому схожі, що стосується і зовнішнього вигляду матеріалів, відрізнити від кремнію германій дуже просто, германій важче більш ніж в два рази. Щільність кремнію становить 2,33 г/см3, а густина германію - 5,33 г/см3.

Але однозначно щільність германію не можна говорити, т.к. цифра 5,33 г/см3 відноситься до Німеччини-1. Це одна найважливіша та найпоширеніша модифікація з п'яти алотропічних модифікацій 32-го елемента. Чотири з них кристалічні та одна аморфна. Німеччина-1 є найлегшою модифікацією з чотирьох кристалічних. Кристали його побудовані точнісінько так само як і кристали алмазу, а = 0,533 нм. Однак якщо для вуглецю дана структура є максимально щільною, то у германію існують і щільніші модифікації. Помірне нагрівання та високий тиск (близько 30 тисяч атмосфер при 100 °C) перетворює германій-1 на германій-2, структура кристалічної решітки у якого така сама, як у білого олова. Походимо методом отримують германій-3 і германій-4, які ще щільніші. Всі ці «незвичайні» модифікації перевершують германій-1 не тільки по щільності, але і по електропровідності.

Щільність рідкого германію становить 5,557 г/см3 (1000°С), темература плавлення металу дорівнює 937,5 °С; температура кипіння становить близько 2700 ° С; значення коефіцієнта теплопровідності дорівнює приблизно 60 вт / (м (К), або 0,14 кал / (см (сек (град)) при температурі 25 ° С. При звичайній температурі крихкий навіть чистий германій, але при досягненні 550 ° С він починає піддаватися пластичної деформації За мінералогічною шкалою твердість германію складає від 6 до 6,5; 2 /мн (або 1,4 10-6 см 2 /кгс), показник поверхневого натягу дорівнює 0,6 н/м (або 600 дин/см).

Німеччина є типовим напівпровідником з розміром ширини забороненої зони 1,104·10 -19 або 0,69 ев (при температурі 25 °С); у германію високої чистоти питомий електричний опір дорівнює 0,60 ом (м (60 ом (см) (25 ° С); показник рухливості електронів дорівнює 3900, а рухливості дірок - 1900 см 2 / ст сек (при 25 ° С і при вміст від 8% домішок) Для інфрачервоних променів, довжина хвилі яких більше 2 мкм, метал прозорий.

Німеччина досить крихка, вона не піддається ні гарячій ні холодній обробці тиском до температури нижче 550 °С, якщо ж температура стає вищою, метал пластичний. Твердість металу за мінералогічною шкалою становить 6,0-6,5 (германій розпилюється на пластини за допомогою металевого або алмазного диска та абразиву).

Хімічні властивості

Німеччина, перебуваючи в хімічних сполуках, зазвичай виявляє другу та четверту валентності, але більш стабільні сполуки чотиривалентного германію. Німеччина при кімнатній температурі стійка до дії води, повітря, а також розчинів лугів і розбавлених концентратів сірчаної або соляної кислоти, зате елемент досить легко розчиняється в царській горілці або лужному розчині водневого перекису. Елемент повільно окислюється під впливом азотної кислоти. При досягненні на повітрі температури 500-700 ° С германій починає окислюватися до оксидів GeO2 та GeO. (IV) оксид германію - це білий порошок з температурою плавлення 1116 ° C і розчинністю у воді 4,3 г/л (20 °С). За своїми хімічними властивостями речовина амфотерна, розчиняється в лугу, важко в мінеральній кислоті. Його отримують шляхом проникнення гідратного осаду GeO 3 ·nH 2 O, який виділяється при гідролізі. можуть бути отримані шляхом сплавлення GeO 2 та інших оксидів.

В результаті взаємодії германію та галогенів можуть утворюватися відповідні тетрагалогеніди. Найлегше реакція здатна протікати з хлором і фтором (навіть у кімнатній температурі), потім з йодом (температура 700-800 ° С, присутність СО) та бромом (при слабкому нагріванні). Однією з найважливіших сполук германію є тетрахлорид (формула GeCl 4). Це безбарвна рідина з температурою плавлення, що дорівнює 49,5 °С, з температурою кипіння 83,1 °С і щільність 1,84 г/см3 (при 20 °С). Речовина сильно гідролізується водою, виділяючи осад гідратованого оксиду (IV). Тетрахлорид отримують шляхом хлорування металевого германію або взаємодією оаксид GeO 2 концентрованої соляної кислоти. Відомі ще й дигалогеніди германію із загальною формулою GeX 2 , гексахлордигерман Ge 2 Cl 6 , монохлорид GeCl, а також оксихлорид германію (наприклад, СеОСl 2).

При досягненні 900-1000 °З германієм енергійно взаємодіє сірка, утворюючи дисульфид GeS 2 . Це тверда біла речовина з температурою плавлення 825 °С. Можливі також утворення моносульфіду GeS та аналогічних сполук германію з телуром і селеном, які є напівпровідниками. При температурі 1000-1100 °С з германієм трохи реагує водень, утворюючи гермін (GeH) Х, що є малостійкою і легколетючою сполукою. Германоводороди ряду Ge n H 2n + 2 до Ge 9 H 20 можуть бути утворені шляхом взаємодії германідів з розведеною HCl. Також відомий гермілен зі складом GeH 2 . Німеччина не реагує з азотом безпосередньо, але є нітрид Gе 3 N 4 який виходить при впливі аміаку на германій (700-800 ° С). Німеччина не взаємодіє з вуглецем. З багатьма металами германій утворює різні сполуки – германіди.

Відомо безліч комплексних сполук германію, що набувають все більшого значення в аналітичній хімії елемента германій, а також у процесах отримання хімічного елемента. Німеччина здатна утворювати комплексні сполуки з гідроксиловмісними органічними молекулами (багатоатомні спирти, багатоосновні кислоти та інші). Існують і гетерополікислоти германію. Як і інші елементи IV групи германій характерно утворює металорганічні сполуки. Прикладом може бути тетраетилгерман (З 2 Н 5) 4 Ge 3 .

Іноді Німеччину називають, причому дуже часто, «Землею поетів і мислителів», що влучно характеризує цю країну, що у самому центрі Європи. Німці дбайливо зберігають свої традиції, що налічують майже тисячолітню історію. Очевидно, через це Німеччину щороку відвідують десятки мільйонів туристів. Причому близько 10 мільйонів туристів приїжджають щорічно до Берліна. Така статистика цілком зрозуміла з огляду на те, що в Німеччині є дуже багато цікавих пам'яток, пляжних курортів, бальнеологічних курортів і висококласних гірськолижних трас в Альпах.

Німеччина розташована у Центральній Європі. На півночі ця країна межує з Данією, на сході – з Чехією та Польщею, на півдні – з Австрією та Швейцарією, а на заході – з Люксембургом, Нідерландами, Францією та Бельгією. Німеччина омивається на північному заході Балтійським, а північному сході Північним морями. Загальна площа цієї країни становить 357021 км. кв. Найвища точка Німеччини - гора Цугшпітце в Альпах (2962 метрів).

У Німеччині дуже багато річок, найдовші з яких – Рейн, Ельба, Везер, Дунай та Одер.

Столиця Німеччини Берлін. Історія цього міста починається приблизно з першої половини XIII ст. Наразі населення Берліна вже перевищує 3,5 млн. осіб.

У Німеччині офіційна мова - німецька, яка є німецькою гілкою індоєвропейських мов.

Головна релігія у Німеччині – християнство (близько 63% населення). 30% християн у Німеччині є католиками, а 29,9% – протестантами. Католики переважно проживають на півдні та заході Німеччини, а протестанти – на півночі та сході.

1,6% населення Німеччини вважають себе православними християнами, а близько 5% - це мусульмани (переважно суніти). У Східній Німеччині та у мегаполісах проживає багато атеїстів.

Німеччина є федеральною парламентською республікою. Глава держави – президент (він обирається Федеральними зборами, до яких входять члени Бундестагу та державні делегати). У Німеччині є 16 федеральних (автономних) земель.

Друга за старшинством вища посадова особа у Німеччині – Бундесканцлер (Bundestagspräsident), який обирається Бундестагом (Парламентом).

Головні політичні партії у Німеччині – «Соціал-демократична партія Німеччини», «Християнсько-соціальна спілка, СДПН, «Християнсько-демократична спілка», «Партія демократичного соціалізму», «Союз 90/Зелені» та «Вільна демократична партія Німеччини».

У Німеччині, в основному, клімат помірний континентальний з теплим літом і досить холодною зимою (характерні досить помітні коливання температури). На північному заході Німеччини та в прибережних районах клімат морський з теплим літом та м'якою, хмарною зимою. На півдні країни клімат гірський з низькими температурами та сильними опадами.

Середня температура повітря в Німеччині становить близько +9 С. У січні, що є найхолоднішим місяцем, середня річна температура на півночі дорівнює близько +1,6 С, а на півдні - -2 С. У липні, найтеплішому місяці, середня річна температура півночі становить +16-18 З, але в півдні - +19,4 З.

Щорічно у Німеччині випадає в середньому близько 400-600 мм опадів.

Німеччина омивається водами Північного (на північному заході) та Балтійського (на північному сході) морів. Загальна берегова лінія складає 2389 км.

Найбільший німецький острів – острів Рюген, що у Балтійському морі. Його площа сягає 926 км. кв. На цьому острові зараз проживає близько 75 тис. осіб. Ще один великий острів Німеччини – Фемерн (він також розташований у Балтійському морі).

Більшість річок у Німеччині впадає у Північне море. Це річки Рейн, Емс, Везер, Зал та Ельба. У Балтійське море впадає Одер.

Найбільші річки в Німеччині – це, як Ви, мабуть, знаєте, Рейн та Дунай. На кордоні Німеччини передгір'ях Альп знаходиться Боденське озеро – найбільше озеро у Німеччині. Його площа складає 536 км. кв. Загалом у Німеччині дуже багато озер, серед яких обов'язково слід назвати Кімзеї, Ваннзеї, Айбзеї та Лангенер Вальдзеє.

Німецькі племена прийшли на територію сучасної Німеччини зі Скандинавії приблизно 100 року до нашої ери. Німецькі племена, які проживали на схід від Рейну, через деякий час потрапили під владу Стародавнього Риму, а племена на захід від Рейну дали гідну відсіч римлянам і жили вільно.

Приблизно 800 р. н.е. Карл Великий утворив імперію Каролінгів, і Німеччина увійшла до її складу. У X столітті виникла Священна Римська імперія, що сформувалася навколо німецьких земель.

За часів імператорів Гогенштауфенів (1138—1254) до Німеччини були приєднані землі на сході, заселені слов'янами.

У 1517 року під впливом Мартіна Лютера у Німеччині розпочалася Реформація католицької церкви, у результаті якої з'явилося кілька протестантських церков, зокрема і лютеранська церква.

В 1806 Священна Римська імперія, що складалася в основному з німецьких і австрійських земель, була окупована арміями французького імператора Бонапарта. Після закінчення Наполеонівських воєн було утворено Німецький союз (до нього увійшли 39 суверенних німецьких держав).

У 1871 року у французькому Версалі було проголошено Німецька імперія на чолі з імператором Вільгельмом I. Визначальну роль Німеччини на той час грала Пруссія.

Після Першої світової війни імператор Німеччини Вільгельм II (1918 року) зрікся влади, внаслідок чого країна була змушена підписати Версальський світ, який, як вважають історики, став причиною Другої світової війни.

У першій половині 1930-х років до влади в Німеччині прийшов Адольф Гітлер та Націонал-соціалістична німецька робітнича партія. Події розвивалися так, що Другої світової війни вже не уникнути, і вона почалася 1 вересня 1939 року. Шість років тривала ця кровопролитна в історії людства війна. В результаті Німеччина зазнала поразки і була поділена на дві частини - Східну (НДР) і Західну (ФРН) Німеччину.

У 1989 року під впливом багатьох чинників (зокрема через втручання у її внутрішні справи деяких капіталістичних держав) у НДР було ліквідовано Комуністична партія, після чого зруйнували Берлінську стіну, і сталося об'єднання Німеччини (це сталося у жовтні 1990 року).

Нині Німеччина входить до складу військово-політичного блоку НАТО та є членом Євросоюзу.

Історія Німеччини налічує багато сотень років, і тому німці, звичайно ж, мають дуже багату культуру, яка чинила (і продовжує це робити) великий вплив на культуру сусідніх народів (австрійців, голландців та швейцарців).

Завдяки Німеччині світ отримав велику кількість геніальних письменників, художників, філософів та вчених:

Література (Гете, Шіллер, Гейне, Томас Манн, Кафка, Еріх Марія Ремарк);
- класична музика (Бах, Бетховен, Моцарт і Ріхард Вагнер);
- Мистецтво (Кольвіц, Дюрер та Пауль Клеє);
- психологія (Юнг);
- Філософія (Кант, Шопенгауер та Фрідріх Ніцше);
- Наука (Ейнштейн, Кеплер, Рентген, Планк та Вірхов).

Взагалі деякі літературознавці називають Німеччину «Землею поетів і мислителів». Судячи з кількості поетів і філософів, які народилися Німеччини, ця назва відповідає дійсності.

Німеччину не можна уявити без традиційних німецьких свят та фестивалів. Найпопулярніші та найвідоміші з них - пивний фестиваль Октоберфест у Мюнхені, Вальпургієва ніч, Парад Любові (липень), музичний фестиваль M'era Luna у Хільдесхаймі (серпень), фестиваль готичного мистецтва та музики Wave-Gotik-Treffen у Лейпцигу (серпень) Фестиваль Нібелунгів (серпень) та Кільський тиждень (липень).

Німеччина складається з кількох десятків раніше самостійних князівств, і це означає, що у німецькій кухні існує велика регіональна різноманітність.

Деякі туристи вважають, що в німецькій кухні є багато важких і жирних страв, і, можливо, в чомусь вони мають рацію, проте в останні 200 років ситуація змінилася. Завдяки впливу італійців та французів німецька кухня стала більш вишуканою та витонченою. Так, на кухню південних земель Німеччини (Баварія та Швабія) великий вплив зробили кулінарні традиції Швейцарії та Австрії.

Туристам у Німеччині радимо обов'язково скуштувати різні німецькі ковбаси, сосиски, шницелі, котлети та біфштекси, а також такі традиційні страви: німецький ковбасний суп, айнтопф «Піхельштайн», свинячий рулет, картопляний суп по-саксонськи, рибу по-вісмарськи, гуля , оселедець по-німецьки, яблучний пиріг по-берлінськи, та печиво «спекуляціус».

Національний алкогольний напій у Німеччині – пиво. Німці випускають пиво різних сортів, і у величезній кількості. Причому міцність пива може сягати і 12% алкоголю.

У Німеччині також виробляють чудове вино (переважно біле). Головні німецькі виноробні регіони – Аар, Баден, Вюртемберг, Мозель та Рейнхессен.

У Німеччині дуже дбайливо ставляться до своєї історії. Зараз у цій країні налічується близько 4 700 музеїв, де зберігаються унікальні археологічні, історичні та етнографічні артефакти. Пам'яток у Німеччині так багато, що ми виділимо десять найкращих із них, на наш погляд:

Бранденбурзька брама (перебувають у Берліні)

«Романтична дорога», довжиною 350 км.

Кельнський собор

Церква Богоматері (Фрауенкірхе) у Дрездені.

«Чорний ліс» у землі Баден-Вюртемберг

Середньовічні ворота Хольстентор у Любеку

Замок Нойшванштайн (перебуває в Баварії)

Крейдяні скелі у Національному парку Ясмунд

Гейдельберзький замок

Палац Сан-Сусі у Потсдамі

Найбільші німецькі міста – Берлін (близько 3,5 млн. чол.), Гамбург (близько 1,8 млн. чол., Мюнхен (понад 1,5 млн. чол.), та Кельн (1,1 млн. осіб)) Головні порти – Франкфурт-на-Майні, Любек та Хузум.

У Німеччині є багато гірськолижних та лікувальних (бальнеологічних та грязьових) курортів. Гірськолижні курорти розташовані в Альпах на кордоні з Австрією. Найпопулярніші з них – Гарміш-Партенкірхен, Берхтесгаденський край (Берхтесгаден, Шенау-на-Кенігзеї, Бішофсвізен, Марктшелленберг та Рамс) та Оберстдорф.

Найвідоміші німецькі лікувальні курорти – Бад Хомбург у землі Гессен, Бад Кісінген у Баварії, Бад Райхенхаль у землі Берхтесгаден, і, звичайно, Баден-Баден.

Пивні кухлі та келихи;
- келихи для вина;
- традиційні німецькі капелюхи;
- Годинник із зозулею;
- німецькі іграшки;
- футбольні сувеніри;
- порцелянові ляльки у немітких національних костюмах;
- моделі кораблів (вони продаються в Гамбурзі);
- німецькі вина (рекомендуємо звернути увагу на Affentaler Spätburgunder);
- Німецьке пиво.

Час роботи банків:
Пн-Пт: з 8:30 до 16.00, деякі – до 17:30

Поштові відділення:
Пн-Пт: з 08:00 до 18:00
Сб: з 08:00 до 12:00

Державні установи:
Пн-Пт: з 09:00 до 17:00

Магазини:
Пн-Сб: з 08:30 до 18:00

(Germanium; від лат. Germania – Німеччина), Ge – хім. елемент IV групи періодичної системи елементів; ат. н. 32, ат. м. 72,59. Сріблясто-сіра речовина з металевим блиском. У хім. з'єднаннях виявляє ступеня окислення + 2 та +4. З'єднання зі ступенем окиснення +4 більш стійкі. Природний германій складається з чотирьох стабільних ізотопів з масовими числами 70 (20,55%), 72 (27,37%), 73(7, 67%) та 74 (36,74%) та одного радіоактивного ізотопу з масовим числом 76 ( 7,67%) та періодом піврозпаду 2 106 років. Штучно (за допомогою різних ядерних реакцій) одержано багато радіоактивних ізотопів; Найбільше значення має ізотоп 71 Ge із періодом напіврозпаду 11,4 дня.

Існування і св-ва германію (під назвою «екасилицій») передбачив у 1871 рус вчений Д. І. Менделєєв. Однак лише у 1886 ньому. хімік К. Вінклер виявив у мінералі аргіродиті невідомий елемент, св-ва якого збігалися зі св-вами «екасиліція». Початок пром. произ-ва германій належить до 40-х гг. 20 в., коли він отримав застосування напівпровідникового матеріалу. Зміст германію в земній корі (1-2) 10-4%. Німеччина відноситься до розсіяних елементів і рідко зустрічається у вигляді власних мінералів. Відомо сім мінералів, в яких брало його концентрація більше 1%, серед них: Cu2 (Сі, Ge, Ga, Fe, Zn)2 (S, As) 4X X (6,2-10,2% Ge), ренієрит (Cu, Fe)2 (Cu, Fe, Ge, Ga, Zn)2 X X (S, As)4 (5,46-7,80% Ge) та аргіродит Ag8GeS6 (3/55-6,93% Ge) . Р. накопичується також у каустобіолітах (гумусовому вугіллі, горючих сланцях, нафті). Стійка за звичайних умов кристалічна модифікація Р. має кубічну структуру типу алмазу, з періодом а = 5,65753 A (Gel).

Щільність германію (т-ра 25 ° С) 5,3234 г/см3, tпл 937,2 ° С; tкіп 2852 ° С; теплота плавлення 104,7 кал/г, теплота сублімації 1251 кал/г, теплоємність (т-ра 25 ° С) 0,077 кал/г град; коеф. теплопровідності, (т-ра 0 ° С) 0,145 кал/см сек град, температурний коеф. лінійного розширення (т-ра 0-260 ° С), 5,8 х 10-6 град-1. При плавленні германій зменшується обсягом (приблизно на 5,6%), щільність його збільшується на 4% год При високому тиску алмазо-подібна модифікація. Німеччина зазнає поліморфних перетворень, утворюючи кристалічні модифікації: тетрагональну структуру типу B-Sn (GeII), об'ємноцентровану тетрагональну структуру з періодами а = 5,93 А, с = 6,98 A (GeIII) та об'ємноцентровану кубічну структуру з періодом а = 6, 92 A(GeIV). Ці модифікації в порівнянні з GeI відрізняються великою щільністю та електропровідністю.

Аморфний германій може бути отриманий у вигляді плівок (товщиною приблизно 10-3 см) при конденсації пари. Щільність його менше щільності кристалічного Р. Структура енергетичних зон у кристалі Р. зумовлює його напівпровідникові св-ва. Ширина забороненої зони Р. дорівнює 0,785 ев (т-ра 0 К), питомий електричний опір (т-ра 20 ° С) 60 ом · см і з підвищенням т-ри значно знижується за експоненційним законом. Домішки надають Р. т. зв. домішкову провідність електронного (домішки миш'яку, сурми, фосфору) або діркового (домішки галію, алюмінію, індія) типу. Рухливість носіїв зарядів в Р. (т-ра 25 ° С) для електронів - близько 3600 см2 / с, для дірок - 1700 см2 / с, власна концентрація носіїв зарядів (т-ра 20 ° С) 2,5 . 10 13 см-3. Р. діамагнітний. При плавленні перетворюється на металевий стан. Німеччина дуже тендітна, твердість його за Моосом 6,0, мікротвердість 385 кгс/мм2, межа міцності на стиск (т-ра 20 ° С) 690 кгс/см2. З підвищенням т-ри твердість знижується, вище т-ри 650° він стає пластичним, піддається хутро. обробці. Німеччина практично інертна до повітря, кисню і до неокисляючих електролітів (якщо немає розчиненого кисню) при т-рі до 100 ° С. Стійкий до дії соляної і розведеної сірчаної к-т; повільно розчиняється в концентрованих сірчаної та азотної кислотах при нагріванні (утворюється при цьому плівка двоокису уповільнює розчинення), добре розчиняється в «царській горілці», в розчинах гіпохлоритів або гідроксидів лужних металів (за наявності перекису водню), в розплавах лугів, перекисів, нітратів та карбонатів лужних металів.

Вище т-ри 600° З окислюється повітря і струмі кисню, утворюючи з киснем окис GeO і двоокис (Ge02). Окис германію- темно-сірий порошок, що виганяється при т-рі 710 ° С, незначно розчиняється у воді з утворенням слабкої германітної к-ти (H2Ge02), солі к-рой (германіти) малостійкі. У к-тах GeO легко розчиняється з утворенням солей двовалентного Г. Двоокис германію-порошок білого кольору, існує в декількох поліморфних модифікаціях, що сильно розрізняються за хімічними. св-вам: гексагональна модифікація двоокису порівняно добре розчиняється у воді (4,53 zU при т-рі 25 ° С), розчинах лугів і к-т, тетрагональна модифікація практично нерозчинна у воді і інертна до к-там. Розчиняючись у лугах, двоокис та її гідрат утворюють солі метагерманатної (H2Ge03) та ортогерманатної (H4Ge04) к-т – германати. Германати лужних металів розчиняються у воді, інші германати майже нерозчинні; свіжоосаджені розчиняються в мінеральних к-тах. Г. легко з'єднується з галогенами, утворюючи при нагріванні (близько т-ри 250 ° С) відповідні тетрагало-геніди - несолеподібні сполуки, що легко гідролізуються водою. Відомі Г.- темно-коричневий (GeS) та білий (GeS2).

Для германію характерні сполуки з азотом - коричневий нітрид (Ge3N4) та чорний нітрид (Ge3N2), що відрізняється меншою хім. стійкістю. З фосфором Г. утворює малостійкий фосфід (GeP) чорного кольору. З вуглецем не взаємодіє і сплавляється, з кремнієм утворює безперервний ряд твердих розчинів. Для германій, як аналога вуглецю і кремнію, характерна здатність утворювати германоводороди типу GenH2n + 2 (германи), а також тверді сполуки типів GeH і GeH2 (гермени). Німеччина утворює металеві сполуки () і багато інших. металами. Вилучення Г. з сировини полягає в отриманні багатого германієвого концентрату, а з нього високої чистоти. У пром. масштабі германій отримують з тетрахлориду, використовуючи при очищенні його високу леткість (для виділення з концентрату), малу концентрованої соляної к-ті і високу в органічних розчинниках (для очищення від домішок). Часто для збагачення використовують високу леткість нижчих сульфіду і окислу Г., які легко сублімуються.

Для отримання напівпровідникових германій застосовують спрямовану кристалізацію та зонну перекристалізацію. Монокристалічний германій отримують витягуванням з розплаву. У процесі вирощування Р. легують спец. добавками, регулюючи ті чи інші св-ва монокристалу. Г. поставляють у вигляді злитків довжиною 380-660 мм і поперечним перерізом до 6,5 см2. Німеччин застосовують у радіоелектроніці та електротехніці як напівпровідниковий матеріал для виготовлення діодів та транзисторів. З нього виготовляють лінзи для приладів інфрачервоної оптики, дозиметри ядерних випромінювань, аналізатори рентгенівської спектроскопії, датчики використовують ефект Холла, перетворювачі енергії радіоактивного розпаду в електричну. Німеччин використовують у мікрохвильових атенюаторах, термометрах опору, що експлуатуються при т-рі рідкого гелію. Плівка Р., нанесена на рефлектор, відрізняється високою відбивною здатністю, гарною корозійною стійкістю. германію з деякими металами, що відрізняються підвищеною стійкістю до кислих агресивних середовищ, використовують у приладобудуванні, машинобудуванні та металургії. геманія із золотом утворюють низькоплавку евтектику і розширюються при охолодженні. Двоокис Р. застосовують виготовлення спец. стекол, що характеризуються високим коеф. заломлення та прозорістю в інфрачервоній частині спектру, скляних електродів та термісторів, а також емалей та декоративних глазурів. Германати використовують як активатори фосфорів і люмінофорів.

Німеччина - Хімічний елемент періодичної системи хімічних елементів Д.І. Менделєєва. І позначається символом Ge, германій це проста речовина сіро-білого кольору і має тверді характеристики як для металу.

Вміст у земній корі 7.10-4% за масою. відноситься до розсіяних елементів, через свою реакційну здатність до окислення у вільному стані як чистий метал не зустрічається.

Знаходження германію у природі

Німеччина — один із трьох хімічних елементів, передбачених Д.І. Менделєєвим виходячи з їх становища в періодичної системи (1871 р).

Він відноситься до рідкісних розсіяних елементів.

В даний час основними джерелами промислового отримання германію є відходи цинкового виробництва, коксування вугілля, зола деяких деяких видів вугілля, в домішках силікатів, осадових породах заліза, нікелевих і вольфрамових рудах, торфі, нафті, геотермальних водах і в деяких водоростях.

Основні мінерали, що містять германій

Плюмбогерматит (PbGeGa) 2 SO 4 (OH) 2 +H 2 O вміст до 8.18%

яргіродит AgGeS6 містить від 3.65 до 6.93%Німеччина .

ренієрит Cu 3 (FeGeZn)(SAs) 4 містить від 5,5 до 7,8% германію.

У деяких країнах отримання германію є побічним продуктом переробки деяких руд, таких як цинк-свинець-мідь. Також германій отримують у виробництві коксу, а також у золі бурого вугілля з вмістом від 0.0005 до 0.3% та в золі кам'яного вугілля з вмістом від 0.001 до 1-2%.

Німеччина як метал дуже стійка до дії кисню повітря, кисню, води деяких кислот, розбавленої сірчаної та соляної кислоти. Але сконцентрованою сірчаною кислотою реагує дуже повільно.

Німеччина реагує з азотною кислотою HNO 3 і царською горілкою, що повільно реагує їдкими лугами з утворенням солі германату, але при додаванні перекису водню H 2 O 2 реакція протікає дуже швидко.

При дії високих температур понад 700 °С германій легко окислюється на повітрі з утворенням GeO 2 легко вступає в реакцію з галогенами, отримуючи при цьому тетрагалогеніти.

З воднем, кремнієм, азотом та вуглецем не вступає в реакцію.

Відомі леткі сполуки германію з характеристиками:

Німеччина гексагідрид-дігерман, Ge 2 H 6 - горючий газ, при тривалому зберіганні на світлі розкладається, забарвлюючись на жовтий потім коричневий колір перетворюючись на тверду речовину темно-коричневого кольору, розкладається водою і лугами.

Німеччина тетрагідрид, моногерман - GeH 4 .

Застосування Німеччини

Німеччина, як і деякі інші, має властивості так званих напівпровідників. Усі з їхньої електропровідності поділяються на три групи: провідники, напівпровідники та ізолятори (діелектрики). Питома електропровідність металів знаходиться в інтервалі 10В4 - 10В6 Ом.смВ-1, наведений поділ умовно. Однак можна вказати принципову відмінність у електрофізичних властивостях провідників та напівпровідників. У перших електропровідність із підвищенням температури падає, у напівпровідників зростає. При температурі, близькій до абсолютного нуля, напівпровідники перетворюються на ізолятори. Як відомо, металеві провідники виявляють за таких умов властивості надпровідності.

Напівпровідниками можуть бути різні речовини. До них відносяться: бор, (або

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.