Saksonya'da bulunan nadir mineral argyroditte 1886 yılında keşfedilen bir kimyasal element. Rus dilinde yer alan yabancı kelimeler sözlüğü. Chudinov A.N., 1910. germanyum (elementi keşfeden bilim adamının anavatanının onuruna adlandırılmıştır) kimyasal. eleman... ... Rus dilinin yabancı kelimeler sözlüğü
- (Almanyum), Ge, periyodik tablonun IV. grubunun kimyasal elementi, atom numarası 32, atom kütlesi 72,59; metal olmayan; yarı iletken malzeme. Germanyum, 1886 yılında Alman kimyager K. Winkler tarafından keşfedildi... Modern ansiklopedi
germanyum- Grup IV Periyodik Ge Elementi. sistemler; en. N. 32, saat. m.72.59; televizyon metalik olan öğe parlamak. Doğal Ge, kütle numaraları 70, 72, 73, 74 ve 76 olan beş kararlı izotopun bir karışımıdır. Ge'nin varlığı ve özellikleri 1871'de D.I. tarafından tahmin edilmiştir.... ... Teknik Çevirmen Kılavuzu
Germanyum- (Almanyum), Ge, periyodik tablonun IV. grubunun kimyasal elementi, atom numarası 32, atom kütlesi 72,59; metal olmayan; yarı iletken malzeme. Germanyum, 1886 yılında Alman kimyager K. Winkler tarafından keşfedildi. ... Resimli Ansiklopedik Sözlük
- (Latin Germanium) Ge, periyodik sistemin IV. grubunun kimyasal elementi, atom numarası 32, atom kütlesi 72.59. Adını K. A. Winkler'in anavatanının onuruna Latin Germania Almanya'dan almıştır. Gümüşi gri kristaller; yoğunluk 5,33 g/cm³, erime noktası 938,3 ... Büyük Ansiklopedik Sözlük
- (sembol Ge), MENDELEEV'in periyodik tablosunun IV. Grubunun beyaz-gri metalik bir elementi olup, burada henüz keşfedilmemiş elementlerin, özellikle germanyumun özelliklerinin tahmin edildiği (1871). Element 1886'da keşfedildi. Çinko eritme işleminin bir yan ürünü... ... Bilimsel ve teknik ansiklopedik sözlük
Ge (Latin Germania Almanya'dan * a. germanyum; n. Germanium; f. germanyum; i. germanio), kimyasal. Grup IV periyodik elementi. Mendeleev'in sistemi, at.sci. 32, saat. m.72.59. Doğal gaz 70Ge (%20,55), 72Ge... ... olmak üzere 4 kararlı izotoptan oluşur. Jeolojik ansiklopedi
- (Ge), sentetik tek kristal, PP, nokta simetri grubu m3m, yoğunluk 5,327 g/cm3, Tmelt=936 °C, katı. Mohs ölçeğine göre 6, at. m.72.60. IR bölgesinde 1,5 ila 20 mikron arasında şeffaf; l=1,80 µm katsayısı için optik olarak anizotropik. kırılma n=4,143.… … Fiziksel ansiklopedi
İsim, eşanlamlı sayısı: 3 yarı iletken (7) eca-silikon (1) element (159) ... Eşanlamlılar sözlüğü
GERMANYUM- kimya. element, sembol Ge (lat. Germanium), at. N. 32, saat. m.72.59; kırılgan gümüş-gri kristal madde, yoğunluk 5327 kg/m3, bil = 937,5°C. Doğada dağınık halde; esas olarak çinko blende işlenerek çıkarılır ve... ... Büyük Politeknik Ansiklopedisi
Kitabın
- Yarı iletkenlerin (silikon ve germanyum) iyon katkılaması, J. Meyer, L. Erickson, J. Davis. Kitap, son yıllarda ortaya çıkan, hızlandırılmış iyonlar formundaki yarı iletkenlere safsızlık elementlerinin dahil edilmesi yöntemine ayrılmıştır. Yöntem, safsızlık atomlarının yoğunluğunu ve derinliklerini düzenlemenizi sağlar...
- Dünyanın Dışındaki Yaşam, V. Firsov. Uzay araştırmalarındaki başarılar bizi Dünya dışındaki yaşam sorununa giderek daha fazla dikkat etmeye zorluyor: bu sorun bilim kurgu alanından bilimsel araştırma alanına doğru ilerliyor. Kitap…
TANIM
Germanyum- Periyodik Tablonun otuz ikinci elemanı. Tanım - Latince "germanyum"dan gelen Ge. Dördüncü dönemde IVA grubunda yer almaktadır. Yarı metalleri ifade eder. Nükleer yük 32'dir.
Kompakt durumda germanyum gümüşi bir renge sahiptir (Şekil 1) ve dış görünüş metale benziyor. Oda sıcaklığında havaya, oksijene, suya, hidroklorik ve seyreltik sülfürik asitlere karşı dayanıklıdır.
Pirinç. 1. Germanyum. Dış görünüş.
Germanyumun atomik ve moleküler kütlesi
TANIM
Maddenin bağıl moleküler kütlesi (Bay) Belirli bir molekülün kütlesinin, bir karbon atomunun kütlesinin 1/12'sinden kaç kat daha büyük olduğunu gösteren bir sayıdır ve bir elementin bağıl atom kütlesi (A r)— bir kimyasal elementin ortalama atom kütlesinin, bir karbon atomunun kütlesinin 1/12'sinden kaç katı olduğu.
Germanyum serbest halde tek atomlu Ge molekülleri formunda mevcut olduğundan, atomik ve moleküler kütlelerinin değerleri çakışmaktadır. 72.630'a eşittirler.
germanyum izotopları
Doğada germanyumun 70 Ge (%20,55), 72 Ge (%20,55), 73 Ge (%7,67), 74 Ge (%36,74) ve 76 Ge (%7,67) olmak üzere beş kararlı izotop halinde bulunabileceği bilinmektedir. ). Kütle sayıları sırasıyla 70, 72, 73, 74 ve 76'dır. 70 Ge germanyum izotopunun bir atomunun çekirdeği otuz iki proton ve otuz sekiz nötron içerir; diğer izotoplar ondan yalnızca nötron sayısında farklılık gösterir.
Kütle numaraları 58'den 86'ya kadar olan germanyumun yapay kararsız radyoaktif izotopları vardır; bunlar arasında en uzun ömürlü izotop 270,95 günlük yarı ömre sahip 68 Ge'dir.
germanyum iyonları
Germanyum atomunun dış enerji seviyesinde değerlik elektronları olan dört elektron bulunur:
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 2 .
Kimyasal etkileşimin bir sonucu olarak germanyum değerlik elektronlarından vazgeçer, yani. onların donörüdür ve pozitif yüklü bir iyona dönüşür:
İkizler 0 -2e → İkizler 2+;
İkizler 0 -4e → İkizler 4+ .
Germanyum molekülü ve atomu
Serbest durumda, germanyum tek atomlu Ge molekülleri formunda bulunur. İşte germanyum atomunu ve molekülünü karakterize eden bazı özellikler:
Problem çözme örnekleri
ÖRNEK 1
ÖRNEK 2
| Egzersiz yapmak | Moleküler formülü GeO 2 ise, germanyum (IV) oksidi oluşturan elementlerin kütle kesirlerini hesaplayın. |
| Çözüm | Herhangi bir molekülün bileşimindeki bir elementin kütle oranı aşağıdaki formülle belirlenir: ω (X) = n × Ar (X) / Bay (HX) × %100. |
“Ge” olarak adlandırılan germanyum (Latin Germanium'dan), Dmitry Ivanovich Mendeleev'in kimyasal elementlerinin periyodik tablosunun IV. grubunun bir elementidir; elementin atom numarası 32, atom kütlesi 72,59'dur. Germanyum metalik parlaklığa ve gri-beyaz renge sahip katı bir maddedir. Her ne kadar germanyumun rengi oldukça göreceli bir kavram olsa da, tamamen malzemenin yüzey işlemine bağlıdır. Bazen çelik gibi gri, bazen gümüş, bazen de tamamen siyah olabilir. Dışarıdan, germanyum silikona oldukça yakındır. Bu elemanlar yalnızca birbirine benzemekle kalmaz, aynı zamanda büyük ölçüde aynı yarı iletken özelliklere de sahiptir. Aralarındaki önemli fark, germanyumun silikondan iki kat daha ağır olmasıdır.
Doğada bulunan germanyum, kütle numaraları 76, 74, 73, 32, 70 olan beş kararlı izotopun bir karışımıdır. 1871 yılında, ünlü kimyager, periyodik tablonun “babası” Dmitri Ivanovich Mendeleev, bu izotopların özelliklerini tahmin etmiş ve bu izotopların özelliklerini tahmin etmişti. germanyumun varlığı. O dönemde bilinmeyen elemente "exasilicon" adını verdi çünkü. Yeni maddenin özellikleri birçok yönden silikona benziyordu. 1886 yılında kırk sekiz yaşındaki Alman kimyager K. Winkler, argirdit mineralini inceledikten sonra, doğal karışımda tamamen yeni bir kimyasal element keşfetti.
İlk başta kimyager, Neptün gezegeninin de keşfedilmesinden çok daha önce tahmin edildiği için elemente Neptunyum adını vermek istedi, ancak daha sonra bu ismin elementlerden birinin yanlış keşfinde zaten kullanıldığını öğrendi ve Winkler karar verdi. bu ismi terk etmek. Bilim adamından, "tartışmalı, köşeli" anlamına gelen angularium elementini adlandırması istendi, ancak Winkler bu isimle de aynı fikirde değildi, ancak 32 numaralı element gerçekten çok fazla tartışmaya neden oldu. Bilim adamı uyruğu itibariyle Alman'dı, bu yüzden sonunda kendi ülkesi Almanya'nın onuruna germanyum elementini adlandırmaya karar verdi.
Daha sonra ortaya çıktığı gibi, germanyumun daha önce keşfedilen "exasilicon"dan başka bir şey olmadığı ortaya çıktı. Yirminci yüzyılın ikinci yarısına kadar germanyumun pratik faydası oldukça dar ve sınırlıydı. Metalin endüstriyel üretimi ancak yarı iletken elektroniklerin endüstriyel üretiminin başlamasının bir sonucu olarak başladı.
Germanyum, elektronik ve teknolojide olduğu kadar mikro devreler ve transistörlerin üretiminde de yaygın olarak kullanılan yarı iletken bir malzemedir. Radar sistemleri, cam üzerine biriktirilen ve direnç olarak kullanılan ince germanyum filmleri kullanır. Dedektör ve sensörlerde germanyum ve metal içeren alaşımlar kullanılır.
Elementin tungsten veya titanyum gibi bir gücü yoktur, plütonyum veya uranyum gibi tükenmez bir enerji kaynağı olarak hizmet etmez, malzemenin elektriksel iletkenliği de en yüksek olmaktan uzaktır ve endüstriyel teknolojide ana metal demirdir. Buna rağmen germanyum toplumumuzun teknik ilerlemesinin en önemli bileşenlerinden biridir, çünkü Silikonun yarı iletken bir malzeme olarak kullanılmaya başlanmasından bile önce.
Bu konuda şu soruyu sormak yerinde olacaktır: Yarıiletkenlik ve yarıiletkenler nelerdir? Uzmanlar bile bu soruyu doğru bir şekilde cevaplayamıyor çünkü... yarı iletkenlerin özellikle dikkate alınan özelliğinden bahsedebiliriz. Ayrıca kesin bir tanım da var, ama sadece folklor alanından: Bir yarı iletken, iki arabayı çalıştıran bir iletkendir.
Bir bar germanyumun maliyeti neredeyse bir külçe altınla aynı. Metal neredeyse cam gibi çok kırılgandır, bu nedenle böyle bir külçeyi düşürürseniz, metalin kırılma olasılığı yüksektir.
Germanyum metali, özellikleri
Biyolojik özellikler
Almanya, Japonya'da tıbbi amaçlar için en yaygın şekilde kullanıldı. Organogermanyum bileşiklerinin hayvanlar ve insanlar üzerindeki test sonuçları, bunların vücut üzerinde faydalı bir etkiye sahip olabileceğini göstermiştir. 1967'de Japon Dr. K. Asai, organik germanyumun geniş biyolojik etkilere sahip olduğunu keşfetti.
Tüm biyolojik özellikleri arasında şunlara dikkat edilmelidir:
- - oksijenin vücut dokularına transferinin sağlanması;
- - vücudun bağışıklık durumunun arttırılması;
- - antitümör aktivitesinin tezahürü.
Daha sonra Japon bilim adamları, germanyum içeren dünyanın ilk tıbbi ürünü olan “Almanyum - 132”yi yarattılar.
Rusya'da organik germanyum içeren ilk yerli ilaç yalnızca 2000 yılında ortaya çıktı.
Yer kabuğunun yüzeyinin biyokimyasal evrim süreçleri, içindeki germanyum içeriği üzerinde en iyi etkiye sahip değildi. Elementin çoğu karadan okyanuslara sürüklendiğinden topraktaki içeriği oldukça düşük kalıyor.
Topraktan germanyumu emebilme yeteneğine sahip bitkiler arasında lider ginsengdir (%0,2'ye kadar germanyum). Germanyum ayrıca geleneksel olarak çeşitli insan hastalıklarının tedavisinde kullanılan sarımsak, kafur ve aloe'de de bulunur. Bitki örtüsünde germanyum karboksietil semioksit formunda bulunur. Artık seskioksanları bir pirimidin fragmanı - germanyumun organik bileşikleri - ile sentezlemek mümkündür. Bu bileşik yapı olarak ginseng kökü gibi doğal olana yakındır.
Germanyum nadir bir eser element olarak sınıflandırılabilir. Çok sayıda farklı üründe bulunur, ancak çok küçük dozlarda bulunur. Günlük organik germanyum alımı 8-10 mg olarak ayarlanmıştır. 125 gıda ürününün değerlendirilmesi, vücuda gıdayla birlikte günde yaklaşık 1,5 mg germanyumun girdiğini gösterdi. 1 gram çiğ gıdadaki mikro element içeriği yaklaşık 0,1 – 1,0 mcg'dir. Germanyum sütte, domates suyunda, somonda ve fasulyede bulunur. Ancak günlük germanyum ihtiyacını karşılamak için günde 10 litre domates suyu içmeli veya yaklaşık 5 kilo somon yemelisiniz. Bu ürünlerin maliyeti, insanın fizyolojik özellikleri ve sağduyu açısından, germanyum içeren ürünlerin bu kadar tüketilmesi de mümkün değildir. Rusya'da nüfusun yaklaşık %80-90'ında germanyum eksikliği vardır, bu nedenle özel preparatlar geliştirilmiştir.
Pratik çalışmalar vücutta germanyumun en çok bağırsaklarda, midede, dalakta, kemik iliğinde ve kanda bulunduğunu göstermiştir. Yüksek içerik bağırsaklarda ve midede bulunan mikro element, ilacın kana emiliminin uzun süreli etkisini gösterir. Organik germanyumun kanda yaklaşık olarak hemoglobin ile aynı şekilde davrandığı varsayılmaktadır. Negatif bir yüke sahiptir ve oksijenin dokulara transferinde rol oynar. Böylece doku düzeyinde hipoksi gelişimini engeller.
Tekrarlanan deneyler sonucunda, germanyumun T öldürücü hücreleri aktive etme ve hızla bölünen hücrelerin üreme sürecini baskılayan gama interferonların indüksiyonunu destekleme yeteneği kanıtlanmıştır. İnterferonların ana etki yönü, lenfatik sistemin antitümör ve antiviral koruma, radyo-koruyucu ve immünomodülatör fonksiyonlarıdır.
Seskioksit formundaki germanyum, hidrojen iyonları H+ üzerinde etki göstererek bunların vücut hücreleri üzerindeki yıkıcı etkilerini yumuşatma yeteneğine sahiptir. İnsan vücudunun tüm sistemlerinin mükemmel çalışmasının garantisi, kana ve tüm dokulara kesintisiz oksijen sağlanmasıdır. Organik germanyum sadece vücudun her noktasına oksijen sağlamakla kalmaz, aynı zamanda hidrojen iyonlarıyla etkileşimini de destekler.
- - Germanyum bir metaldir ancak kırılganlığı camla karşılaştırılabilir.
- - Bazı referans kitapları germanyumun gümüşi bir renge sahip olduğunu iddia ediyor. Ancak bu söylenemez çünkü germanyumun rengi doğrudan metal yüzeyi işleme yöntemine bağlıdır. Bazen siyaha yakın görünebilir, bazen çelik renginde olabilir, bazen de gümüş rengi olabilir.
- - Germanyum güneşin yüzeyinde ve uzaydan düşen meteorlarda keşfedildi.
- - Germanyumun ilk organoelement bileşiği, elementi keşfeden Clemens Winkler tarafından 1887 yılında germanyum tetraklorürden elde edildi, tetraetilgermanyumdu. Şu anda elde edilen germanyumun tüm organoelement bileşiklerinden hiçbiri zehirli değildir. Aynı zamanda, fiziksel özellikleri bakımından germanyumun analogları olan organotin ve kurşun mikro elementlerinin çoğu toksiktir.
- - Dmitry Ivanovich Mendeleev, aralarında germanyumun da bulunduğu üç kimyasal elementi daha keşfedilmeden önce öngördü ve silikona benzerliği nedeniyle bu elemente ekasilicon adını verdi. Ünlü Rus bilim adamının tahmini o kadar doğruydu ki, bilim adamlarını hayrete düşürdü. ve germanyumu keşfeden Winkler. Mendeleev'e göre atom ağırlığı 72, gerçekte ise 72,6 idi; Mendeleev'e göre özgül ağırlık gerçekte 5,5 - 5,469; Mendeleev'e göre atom hacmi gerçekte 13 - 13,57; Mendeleev'e göre en yüksek oksit EsO2'dir, gerçekte - GeO2, Mendeleev'e göre özgül ağırlığı 4,7, gerçekte - 4,703; Mendeleev EsCl4'e göre klorür bileşiği - sıvı, kaynama noktası yaklaşık 90°C, gerçekte - klorür bileşiği GeCl4 - sıvı, kaynama noktası 83°C, Mendeleev EsH4'e göre hidrojenli bileşik gaz halindedir, gerçekte hidrojenli bileşik - GeH4 gaz halindedir; Mendeleev Es(C2H5)4'e göre organometalik bileşik, kaynama noktası 160 °C, gerçek organometalik bileşik Ge(C2H5)4 kaynama noktası 163,5 °C. Yukarıda tartışılan bilgilerden de görülebileceği gibi Mendeleev'in tahmini şaşırtıcı derecede doğruydu.
- - 26 Şubat 1886'da Clemens Winkler, Mendeleev'e "Sevgili Efendim" sözleriyle bir mektuba başladı. Oldukça kibar bir tavırla, Rus bilim adamına, özellikleri bakımından Mendeleev'in daha önce öngördüğü "ecasilicon"dan başka bir şey olmayan, germanyum adı verilen yeni bir elementin keşfinden bahsetti. Dmitry Ivanovich Mendeleev'in cevabı da daha az kibar değildi. Bilim adamı, meslektaşının keşfine katılarak germanyumu "periyodik sisteminin tacı" ve Winkler'i de bu "tacı" takmaya layık olan elementin "babası" olarak nitelendirdi.
- - Klasik bir yarı iletken olarak germanyum, sıvı helyumun değil, sıvı hidrojenin sıcaklığında çalışan süper iletken malzemeler oluşturma sorununu çözmenin anahtarı haline geldi. Bilindiği gibi hidrojen -252,6°C yani 20,5°K sıcaklığa ulaştığında gaz halinden sıvı hale dönüşür. 70'li yıllarda, kalınlığı yalnızca birkaç bin atom olan bir germanyum ve niyobyum filmi geliştirildi. Bu film, sıcaklıklar 23,2°K ve altına ulaştığında bile süperiletkenliği koruma kapasitesine sahiptir.
- - Tek bir germanyum kristali yetiştirirken, otomatik bir cihaz kullanılarak kademeli olarak yükseltilen erimiş germanyumun yüzeyine bir germanyum kristali - bir "tohum" yerleştirilir ve erime sıcaklığı, germanyumun erime noktasından (937) biraz daha yüksektir. °C). "Tohum" döner, böylece tek kristal, dedikleri gibi, her taraftan eşit şekilde "etle birlikte büyür". Böyle bir büyüme sırasında, bölgenin erimesi sırasındakiyle aynı şeyin gerçekleştiğine dikkat edilmelidir. Neredeyse yalnızca germanyum katı faza geçer ve tüm safsızlıklar eriyik içinde kalır.
Hikaye
Germanyum gibi bir elementin varlığı 1871'de Dmitry Ivanovich Mendeleev tarafından tahmin edilmişti; silikonla benzerliklerinden dolayı elemente eca-silikon adı verildi. 1886'da Freiberg Madencilik Akademisi'nden bir profesör, yeni bir gümüş minerali olan argyroditi keşfetti. Daha sonra bu mineral, teknik kimya profesörü Clemens Winkler tarafından oldukça dikkatli bir şekilde incelendi ve mineralin tam bir analizi yapıldı. Kırk sekiz yaşındaki Winkler, haklı olarak Freiberg Madencilik Akademisi'ndeki en iyi analist olarak görülüyordu, bu yüzden kendisine argyrodit inceleme fırsatı verildi.
Oldukça kısa bir süre içinde profesör, orijinal mineraldeki çeşitli elementlerin yüzdesi hakkında bir rapor sunabildi: bileşimindeki gümüş %74,72 idi; kükürt - %17,13; demir oksit – %0,66; cıva – %0,31; çinko oksit -% 0,22. Ancak neredeyse yüzde yedi - bu, o kadar uzak bir zamanda henüz keşfedilmemiş gibi görünen bazı bilinmeyen elementlerin payıydı. Bununla bağlantılı olarak Winkler, argyrodpt'un tanımlanamayan bir bileşenini izole etmeye, özelliklerini incelemeye karar verdi ve araştırma sürecinde aslında tamamen yeni bir element bulduğunu fark etti - bu, D.I. tarafından tahmin edilen escaplicium'du. Mendeleev.
Ancak Winkler'in işlerinin sorunsuz gittiğini düşünmek yanlış olur. Dmitry Ivanovich Mendeleev, “Kimyanın Temelleri” kitabının sekizinci bölümüne ek olarak şöyle yazıyor: “İlk başta (Şubat 1886), malzeme eksikliği, ayrıca alevde spektrum eksikliği ve germanyumun çözünürlüğü bileşikler Winkler'in araştırmasını ciddi şekilde engelledi...” “Spektrum eksikliği” sözüne dikkat etmekte fayda var. Ama nasıl yani? 1886'da yaygın olarak kullanılan bir spektral analiz yöntemi zaten mevcuttu. Bu yöntemle Dünya'da talyum, rubidyum, indiyum, sezyum ve Güneş'te helyum gibi elementler keşfedildi. Bilim adamları istisnasız her kimyasal elementin ayrı bir spektruma sahip olduğunu kesin olarak biliyorlardı, ancak birdenbire spektrum yok oldu!
Bu fenomenin açıklaması biraz sonra ortaya çıktı. Germanyumun karakteristik spektral çizgileri vardır. Dalga boyları 2651.18'dir; 3039.06 Ǻ ve birkaç tane daha. Ancak bunların hepsi spektrumun ultraviyole görünmez kısmında yer alır; Winkler'in geleneksel analiz yöntemlerine bağlı olması bir şans sayılabilir, çünkü onu başarıya götüren de bu yöntemlerdi.
Winkler'in mineralden germanyum elde etme yöntemi, element 32'yi izole etmek için kullanılan modern endüstriyel yöntemlerden birine oldukça yakındır. İlk önce argarodnitin içerdiği germanyum dioksite dönüştürüldü. Daha sonra elde edilen beyaz toz, hidrojen atmosferinde 600-700 °C sıcaklığa ısıtıldı. Bu durumda reaksiyonun açık olduğu ortaya çıktı: GeO 2 + 2H 2 → Ge + 2H 2 O.
Nispeten saf 32 numaralı element olan germanyum ilk kez bu yöntemle elde edildi. İlk başta Winkler, aynı adı taşıyan gezegenin onuruna vanadyumu neptunyum olarak adlandırmayı düşündü çünkü Neptün de germanyum gibi ilk önce tahmin edildi ve ancak daha sonra bulundu. Ancak daha sonra bu ismin bir zamanlar kullanıldığı ortaya çıktı; yanlış keşfedilen bir kimyasal elementin adı neptunyumdu. Winkler isminden ve keşfinden ödün vermemeyi seçti ve neptunyumu reddetti. Ancak bir Fransız bilim adamı Rayon öneride bulundu, ancak daha sonra önerisinin bir şaka olduğunu kabul etti ve elemente angularium, yani angularium adını vermeyi önerdi. “tartışmalı, köşeli” ama Winkler bu ismi de beğenmedi. Sonuç olarak, bilim adamı bağımsız olarak elementi için bir isim seçti ve kendi ülkesi Almanya'nın onuruna ona germanyum adını verdi, zamanla bu isim yerleşti.
2. yarıya kadar. XX yüzyıl Germanyumun pratik kullanımı oldukça sınırlı kaldı. Endüstriyel metal üretimi yalnızca yarı iletkenlerin ve yarı iletken elektroniğin gelişmesiyle bağlantılı olarak ortaya çıktı.
Doğada olmak
Germanyum eser element olarak sınıflandırılabilir. Doğada element hiçbir şekilde serbest formda oluşmaz. Gezegenimizin yer kabuğundaki kütlece toplam metal içeriği %7 × 10−%4'tür. Bu, gümüş, antimon veya bizmut gibi kimyasal elementlerin içeriğinden daha fazladır. Ancak germanyumun kendi mineralleri oldukça azdır ve doğada çok nadir bulunur. Bu minerallerin neredeyse tamamı sülfosaltlardır, örneğin germanit Cu 2 (Cu, Fe, Ge, Zn) 2 (S, As) 4, konfieldit Ag 8 (Sn,Ce)S 6, argyrodit Ag8GeS6 ve diğerleri.
Yerkabuğunda dağılmış germanyumun büyük kısmı çok sayıda kayanın yanı sıra birçok mineralde bulunur: demir dışı metallerin sülfit cevherleri, demir cevherleri, bazı oksit mineralleri (kromit, manyetit, rutil ve diğerleri), granitler, diyabazlar ve bazaltlar. Bazı sfaleritlerde, elementin içeriği ton başına birkaç kilograma ulaşabilir; örneğin, frankeit ve sulvanitte 1 kg/t, enargitlerde germanyum içeriği 5 kg/t, pirarjiritte - 10 kg/t'a kadar ve diğer silikatlar ve sülfürlerde onlarca ve yüzlerce g/t. Hemen hemen tüm silikatlarda, ayrıca bazı petrol ve kömür yataklarında az miktarda germanyum bulunur.
Elementin ana minerali germanyum sülfittir (GeS2 formülü). Mineral, çinko sülfitlerde ve diğer metallerde yabancı madde olarak bulunur. En önemli germanyum mineralleri şunlardır: germanit Cu 3 (Ge,Fe,Ga)(S,As) 4, plumbogermanit (Pb,Ge,Ga) 2 SO 4 (OH) 2 2H 2 O, stottit FeGe(OH) 6, renierit Cu3 (Fe,Ge,Zn)(S,As)4 ve argyrodit Ag8 GeS6.
Almanya istisnasız tüm eyaletlerin topraklarında mevcuttur. Ancak dünyadaki sanayileşmiş ülkelerin hiçbirinde bu metalin endüstriyel yatakları yoktur. Germanyum çok çok yaygındır. Dünya'da bu metalin mineralleri, en az %1'den fazla germanyum içeriyorsa çok nadir kabul edilir. Bu mineraller arasında germanit, argyrodit, ultrabazit vb. yer alır ve son yıllarda keşfedilen ştotit, renerit, plumbogermanit ve konfirdit gibi mineraller de buna dahildir. Tüm bu minerallerin yatakları, modern endüstrinin bu nadir ve önemli kimyasal element ihtiyacını karşılayamamaktadır.
Germanyumun büyük bir kısmı diğer kimyasal elementlerin minerallerinde dağılmıştır ve ayrıca doğal sularda, kömürlerde, canlı organizmalarda ve toprakta da bulunur. Örneğin sıradan kömürdeki germanyum içeriği bazen %0,1'in üzerine çıkar. Ancak böyle bir rakam oldukça nadirdir; genellikle germanyumun payı daha düşüktür. Ancak antrasit içerisinde neredeyse hiç germanyum yoktur.
Fiş
Germanyum sülfit işlenirken, serbest germanyum elde etmek için hidrojen yardımıyla indirgenen GeO 2 oksit elde edilir.
Endüstriyel üretimde, germanyum esas olarak demir dışı metal cevherlerinin (çinko blende, %0,001-0,1 germanyum içeren çinko-bakır-kurşun polimetalik konsantreleri), kömür yanmasından elde edilen külün ve bazı kok kimyasallarının işlenmesinden elde edilen bir yan ürün olarak çıkarılır. ürünler.
Başlangıçta, germanyum konsantresi yukarıda tartışılan kaynaklardan izole edilir (%2'den %10'a kadar germanyum) Farklı yollar seçimi hammaddelerin bileşimine bağlıdır. Kutu kömürlerinin işlenmesi sırasında germanyum kısmen (%5'ten %10'a kadar) katran suyuna ve reçineye çöker, buradan tanen ile birlikte ekstrakte edilir, ardından kurutulur ve 400-500°C sıcaklıkta fırınlanır. . Sonuç, yaklaşık %30-40 oranında germanyum içeren ve buradan germanyumun GeCl 4 formunda izole edildiği bir konsantredir. Böyle bir konsantreden germanyum çıkarma işlemi, kural olarak aynı aşamaları içerir:
1) Konsantre, asit ve klor karışımı olan hidroklorik asit kullanılarak klorlanır. su ortamı veya teknik GeCl 4 ile sonuçlanabilecek diğer klorlama maddeleri. GeCl 4'ü saflaştırmak için, safsızlıkların konsantre hidroklorik asit ile düzeltilmesi ve ekstraksiyonu kullanılır.
2) GeCl 4'ün hidrolizi gerçekleştirilir, hidroliz ürünleri GeO 2 oksit elde etmek için kalsine edilir.
3) GeO, hidrojen veya amonyak ile saf metale indirgenir.
Yarı iletkenlerde kullanılan en saf germanyumu elde ederek teknik araçlar, metalin bölgesel eritilmesini gerçekleştirin. Yarı iletken üretimi için gerekli olan tek kristalli germanyum genellikle bölge eritme veya Czochralski yöntemiyle elde edilir.
Germanyumu kok fabrikalarının katran sularından izole etmeye yönelik yöntemler, Sovyet bilim adamı V.A. tarafından geliştirildi. Nazarenko. Bu hammadde %0,0003'ten fazla germanyum içermez, ancak meşe ekstraktı kullanılarak germanyumun tanit kompleksi formunda çökeltilmesi kolaydır.
Taninin ana bileşeni, çözeltideki elementin konsantrasyonu çok düşük olsa bile germanyumu bağlayan bir meta-digalik asit radikali içeren bir glikoz esteridir. Tortudan %45'e kadar germanyum dioksit içeren bir konsantreyi kolaylıkla elde edebilirsiniz.
Daha sonraki dönüşümler ham maddenin türüne çok az bağlı olacaktır. Germanyum hidrojenle indirgenir (19. yüzyılda Winkler'de olduğu gibi), ancak germanyum oksidin ilk önce çok sayıda yabancı maddeden izole edilmesi gerekir. Bir germanyum bileşiğinin niteliklerinin başarılı bir şekilde birleştirilmesinin, bu sorunun çözümünde çok faydalı olduğu ortaya çıktı.
Germanyum tetraklorür GeCl4. yalnızca 83,1°C'de kaynayan uçucu bir sıvıdır. Bu nedenle damıtma ve rektifikasyon yoluyla (paketlenmiş kuvars sütunlarında) oldukça uygun bir şekilde saflaştırılır.
GeCl4 hidroklorik asitte neredeyse çözünmez. Bu, onu temizlemek için safsızlıkların HCl ile çözülmesini kullanabileceğiniz anlamına gelir.
Saflaştırılmış germanyum tetraklorür, suyla işlenir ve iyon değiştirme reçineleri kullanılarak saflaştırılır. Gerekli saflığın bir işareti, suyun direncinin 15-20 milyon Ohm cm'ye yükselmesidir.
GeCl4'ün hidrolizi suyun etkisi altında gerçekleşir:
GeCl4 + 2H2O → GeO2 + 4HCl.
Önümüzde germanyum tetraklorür üretimi reaksiyonunun “tersten yazılı” denkleminin bulunduğunu fark etmişsinizdir.
Daha sonra saflaştırılmış hidrojen kullanılarak GeO2'nin indirgenmesi gelir:
GeO2 + 2 H2O → Ge + 2 H2O.
Sonuçta eritilen ve daha sonra bölgesel eritme yoluyla saflaştırılan toz haline getirilmiş germanyum elde edilir. Bu method saflaştırma 1952'de özellikle germanyumun saflaştırılması için geliştirildi.
Germanyuma bir tür iletkenlik kazandırmak için gerekli safsızlıklar, üretimin son aşamalarında, yani bölge erimesi sırasında ve ayrıca tek bir kristalin büyümesi sırasında eklenir.
Başvuru
Germanium, elektronik ve teknolojide mikro devreler ve transistörlerin üretiminde kullanılan yarı iletken bir malzemedir. En ince germanyum filmleri cam üzerine biriktirilir ve radar kurulumlarında direnç olarak kullanılır. Dedektör ve sensör üretiminde germanyumun çeşitli metallerle alaşımları kullanılmaktadır. Germanyum dioksit, kızılötesi radyasyonu ileten camların üretiminde yaygın olarak kullanılmaktadır.
Germanyum tellür uzun süre stabil bir termoelektrik malzeme olarak ve ayrıca termoelektrik alaşımların bir bileşeni olarak hizmet vermiştir (50 μV/K ile termo-anlamında emf). Germanyum olağanüstü stratejik bir rol oynamaktadır. yüksek saflık kızılötesi optikler için prizma ve lenslerin üretiminde. Germanyumun en büyük tüketicisi, bilgisayar teknolojisinde, nişan alma ve füze yönlendirme sistemlerinde, gece görüş cihazlarında, haritalamada ve uydulardan dünya yüzeyinin incelenmesinde kullanılan kızılötesi optiklerdir. Germanyum aynı zamanda fiber optik sistemlerde (cam elyaflara germanyum tetraflorürün eklenmesi) ve yarı iletken diyotlarda da yaygın olarak kullanılmaktadır.
Klasik bir yarı iletken olarak germanyum, sıvı helyumun değil, sıvı hidrojenin sıcaklığında çalışan süper iletken malzemeler oluşturma sorununu çözmenin anahtarı haline geldi. Bildiğiniz gibi hidrojen -252,6°C yani 20,5°K sıcaklığa ulaştığında gaz halinden sıvı hale dönüşür. 70'li yıllarda, kalınlığı yalnızca birkaç bin atom olan bir germanyum ve niyobyum filmi geliştirildi. Bu film, sıcaklıklar 23,2°K ve altına ulaştığında bile süperiletkenliği koruma kapasitesine sahiptir.
İndiyumun HES plakasına kaynaştırılması ve böylece delik iletkenliği adı verilen bir alan yaratılmasıyla bir doğrultucu cihaz elde edilir, yani. diyot. Bir diyot, elektrik akımını tek yönde geçirme özelliğine sahiptir: elektronik bölge, delik iletkenliği olan bölgeden. Hidroelektrik plakanın her iki tarafındaki indiyumun kaynaşmasından sonra bu plaka bir transistörün tabanına dönüşür. Dünyada ilk kez 1948'de germanyumdan yapılmış bir transistör yaratıldı ve sadece yirmi yıl sonra yüz milyonlarca benzer cihaz üretildi.
Germanyum bazlı diyotlar ve triyotlar televizyonlarda ve radyolarda, çok çeşitli ölçüm ekipmanlarında ve bilgisayarlarda yaygın olarak kullanılmaktadır.
Germanyum ayrıca modern teknolojinin özellikle önemli diğer alanlarında da kullanılır: düşük sıcaklıkları ölçerken, kızılötesi radyasyonu tespit ederken vb.
Süpürgeyi tüm bu uygulamalarda kullanmak için çok yüksek kimyasal ve fiziksel saflığa sahip germanyum gereklidir. Kimyasal saflık, zararlı yabancı maddelerin miktarının yüzde on milyonda birinden (%10-7) fazla olmaması gereken bir saflıktır. Fiziksel saflık, bir maddenin kristal yapısında minimum düzeyde dislokasyon, minimum düzeyde bozulma anlamına gelir. Bunu başarmak için tek kristal germanyum özel olarak yetiştirilir. Bu durumda metal külçenin tamamı yalnızca bir kristaldir.
Bunu yapmak için, otomatik bir cihaz kullanılarak kademeli olarak yükseltilen erimiş germanyumun yüzeyine bir germanyum kristali, bir "tohum" yerleştirilir ve erime sıcaklığı, germanyumun erime noktasından (937 °C) biraz daha yüksektir. "Tohum" döner, böylece tek kristal, dedikleri gibi, her taraftan eşit şekilde "etle birlikte büyür". Böyle bir büyüme sırasında, bölgenin erimesi sırasındakiyle aynı şeyin gerçekleştiğine dikkat edilmelidir. Neredeyse yalnızca germanyum katı faza geçer ve tüm safsızlıklar eriyik içinde kalır.
Fiziki ozellikleri
Muhtemelen bu makalenin okuyucularından çok azı vanadyumu görsel olarak görme fırsatına sahip oldu. Elementin kendisi oldukça nadir ve pahalıdır; tüketim malları ondan yapılmaz ve elektrikli cihazlarda bulunabilen germanyum dolgusu o kadar küçüktür ki metali görmek imkansızdır.
Bazı referans kitapları germanyumun gümüşi bir renge sahip olduğunu belirtmektedir. Ancak bu söylenemez çünkü germanyumun rengi doğrudan metal yüzeyi işleme yöntemine bağlıdır. Bazen siyaha yakın görünebilir, bazen çelik renginde olabilir, bazen de gümüş rengi olabilir.
Germanyum o kadar nadir bir metaldir ki, külçesinin maliyeti altının maliyetiyle kıyaslanabilir. Germanyum, yalnızca camla karşılaştırılabilecek artan kırılganlık ile karakterize edilir. Dışarıdan, germanyum silikona oldukça yakındır. Bu iki unsurun her ikisi de en önemli yarı iletken ve analog unvanı için rakiptir. Malzemelerin dış görünümü de dahil olmak üzere elementlerin bazı teknik özellikleri büyük ölçüde benzer olsa da, germanyumu silikondan ayırmak çok kolaydır; germanyum iki kattan daha ağırdır. Silisyumun yoğunluğu 2,33 g/cm3, germanyumun yoğunluğu ise 5,33 g/cm3'tür.
Ancak germanyumun yoğunluğu hakkında kesin olarak konuşamayız çünkü şekil 5,33 g/cm3 germanyum-1'i ifade eder. 32. elementin beş allotropik modifikasyonunun en önemli ve en yaygın modifikasyonlarından biridir. Bunlardan dördü kristal, biri amorftur. Germanium-1, dört kristalli olanın en hafif modifikasyonudur. Kristalleri elmas kristalleriyle tamamen aynı şekilde yapılmıştır, a = 0,533 nm. Ancak karbon için bu yapı mümkün olduğu kadar yoğunsa, germanyum için de daha yoğun modifikasyonlar söz konusudur. Orta derecede ısı ve yüksek basınç(100 °C'de yaklaşık 30 bin atmosfer) germanyum-1'i, kristal kafes yapısı beyaz kalay ile tamamen aynı olan germanyum-2'ye dönüştürür. Daha yoğun olan germanyum-3 ve germanyum-4'ü elde etmek için de benzer bir yöntem kullanılıyor. Tüm bu "sıradan olmayan" modifikasyonlar, yalnızca yoğunluk açısından değil, aynı zamanda elektriksel iletkenlik açısından da germanyum-1'den üstündür.
Sıvı germanyumun yoğunluğu 5,557 g/cm3'tür (1000°C'de), metalin erime noktası 937,5°C'dir; kaynama noktası yaklaşık 2700°C'dir; termal iletkenlik katsayısının değeri, 25 ° C sıcaklıkta yaklaşık 60 W / (m (K) veya 0,14 cal / (cm (sn (derece))'dir. Sıradan sıcaklıklarda, saf germanyum bile kırılgandır, ancak 550 °C'ye ulaştığında plastik deformasyon vermeye başlar.Mineralojik ölçeğe göre germanyumun sertliği 6 ila 6.5 arasındadır; sıkıştırılabilirlik katsayısının değeri (0 ila 120 GN/m2 basınç aralığında veya 0 ila 12000 kgf/mm2) 1,4 10-7 m2/mn (veya 1,4·10-6 cm2/kgf) ve yüzey gerilimi 0,6 n/m'dir (veya 600 din/cm).
Germanyum, bant aralığı boyutu 1,104·10-19 veya 0,69 eV (25 °C sıcaklıkta) olan tipik bir yarı iletkendir; yüksek saflıkta germanyumun spesifik elektrik direnci 0,60 ohm (m (60 ohm (cm)) (25 °C); elektron hareketliliği 3900 ve delik hareketliliği 1900 cm 2 /v. sn'dir (25 °C'de ve içeriğinde) %8 safsızlık) Dalga boyu 2 mikrondan fazla olan kızılötesi ışınlar için metal şeffaftır.
Germanyum oldukça kırılgandır; 550 °C'nin altındaki sıcaklıklarda sıcak veya soğuk basınçla işlenemez, ancak sıcaklık yükselirse metal sünek olur. Mineralojik ölçekte metalin sertliği 6,0-6,5'tir (germanyum, metal veya elmas bir disk ve bir aşındırıcı kullanılarak plakalar halinde kesilir).
Kimyasal özellikler
Germanyum, kimyasal bileşiklerde bulunduğunda genellikle ikinci ve dördüncü değerler sergiler, ancak dört değerlik germanyum bileşikleri daha kararlıdır. Oda sıcaklığında germanyum suya, havaya ve ayrıca alkali çözeltilere ve seyreltik sülfürik veya hidroklorik asit konsantrelerine karşı dayanıklıdır, ancak element kral sularda veya alkalin bir hidrojen peroksit çözeltisinde oldukça kolay çözünür. Element nitrik asitin etkisiyle yavaş yavaş oksitlenir. Havadaki sıcaklık 500-700 °C'ye ulaştığında germanyum GeO 2 ve GeO oksitlerine oksitlenmeye başlar. (IV) germanyum oksit, erime noktası 1116°C olan ve suda çözünürlüğü 4,3 g/l (20°C'de) olan beyaz bir tozdur. Kimyasal özelliklerine göre madde amfoteriktir, alkalide çözünür, mineral asitte ise zor çözünür. Hidroliz sırasında açığa çıkan hidrasyon çökeltisi GeO3 nH2O'nun nüfuz etmesiyle elde edilir.Almanyum asit türevleri, örneğin metal germanatlar (Na2GeO3, Li2GeO3, vb.) yüksek erime noktalarına sahip katılardır. , GeO 2 ve diğer oksitlerin eritilmesiyle elde edilebilir.
Germanyum ve halojenlerin etkileşimi sonucunda karşılık gelen tetrahalojenürler oluşturulabilir. Reaksiyon en kolay şekilde klor ve flor (oda sıcaklığında bile), ardından iyot (sıcaklık 700-800 °C, CO varlığı) ve brom (düşük ısıda) ile ilerleyebilir. Germanyumun en önemli bileşiklerinden biri tetraklorürdür (formül GeCl 4). Erime noktası 49,5 °C, kaynama noktası 83,1 °C ve yoğunluğu 1,84 g/cm3 (20 °C'de) olan renksiz bir sıvıdır. Bu madde su ile güçlü bir şekilde hidrolize edilir ve hidratlı oksit (IV) çökeltisi açığa çıkar. Tetraklorür, germanyum metalinin klorlanmasıyla veya GeO2 oksit ile konsantre hidroklorik asidin reaksiyona sokulmasıyla elde edilir. GeX 2 genel formülüne sahip germanyum dihalojenürler, heksaklorodigerman Ge 2 Cl 6, GeCl monoklorür ve ayrıca germanyum oksiklorürler (örneğin, CeOCl 2) de bilinmektedir.
900-1000 °C'ye ulaşıldığında kükürt, germanyum ile kuvvetli bir şekilde etkileşime girerek GeS2 disülfür oluşturur. Erime noktası 825 °C olan beyaz bir katıdır. Yarı iletkenler olan tellür ve selenyum ile monosülfit GeS ve benzer germanyum bileşiklerinin oluşumu da mümkündür. 1000-1100 °C sıcaklıkta hidrojen, germanyumla hafifçe reaksiyona girerek kararsız ve oldukça uçucu bir bileşik olan tohum (GeH) X'i oluşturur. Ge n H 2n + 2 ila Ge 9 H 20 serisine ait hidrojen germanürler, germanitlerin seyreltik HCl ile reaksiyona sokulmasıyla oluşturulabilir. GeH2 bileşimine sahip Germilen de bilinmektedir. Germanyum doğrudan nitrojenle reaksiyona girmez, ancak germanyum amonyağa (700-800 ° C) maruz bırakıldığında elde edilen bir nitrür Ge3 N4 vardır. Germanyum karbonla reaksiyona girmez. Birçok metalle birlikte germanyum çeşitli bileşikler (germanitler) oluşturur.
Germanyum elementinin analitik kimyasında ve kimyasal elementin elde edilme süreçlerinde giderek önem kazanan birçok karmaşık germanyum bileşiği bilinmektedir. Germanyum, hidroksil içeren organik moleküller (polihidrik alkoller, polibazik asitler vb.) ile karmaşık bileşikler oluşturma yeteneğine sahiptir. Ayrıca germanyum heteropoliasitler de vardır. Grup IV'ün diğer elementleri gibi, germanyum da tipik olarak organometalik bileşikler oluşturur. Bir örnek tetraetilgerman (C2H5)4Ge3'tür.
Kimyasal element germanyum, periyodik element tablosunda dördüncü grupta (ana alt grup) yer alır. Metal ailesine aittir ve göreceli atom kütlesi 73'tür. Kütle olarak, yer kabuğundaki germanyum içeriğinin kütle olarak yüzde 0,00007 olduğu tahmin edilmektedir.
Keşif tarihi
Kimyasal element germanyum, Dmitry Ivanovich Mendeleev'in tahminleri sayesinde kuruldu. Eca-silikonun varlığını tahmin edenler ve araştırılması için önerilerde bulunanlar onlardı.
Bu metal elementin titanyum ve zirkonyum cevherlerinde bulunduğuna inanıyordum. Mendeleev bu kimyasal elementi kendi başına bulmaya çalıştı ancak girişimleri başarısız oldu. Sadece on beş yıl sonra Himmelfürst'teki bir madende argyrodit adı verilen bir mineral bulundu. Bu bileşik, adını bu mineralde bulunan gümüşe borçludur.
Bileşimdeki kimyasal element germanyum, ancak Freiberg Madencilik Akademisi'nden bir grup kimyagerin araştırmaya başlamasından sonra keşfedildi. K. Winkler'in önderliğinde çinko, demir oksitlerin yanı sıra kükürt ve cıva payının mineralin yalnızca yüzde 93'ünü oluşturduğunu buldular. Winkler, kalan yüzde yedinin o dönemde bilinmeyen bir kimyasal elementten geldiğini öne sürdü. Daha sonraki kimyasal deneylerden sonra germanyum keşfedildi. Kimyager, keşfini bir raporla bildirdi ve yeni elementin özelliklerine ilişkin elde ettiği bilgileri Alman Kimya Derneği'ne sundu.
Kimyasal element germanyum, Winkler tarafından antimon ve arseniğe benzetilerek metal olmayan bir element olarak sunuldu. Kimyager buna neptunyum adını vermek istedi ama bu isim zaten kullanılıyordu. Daha sonra buna germanyum demeye başladılar. Winkler'in keşfettiği kimyasal element, dönemin önde gelen kimyagerleri arasında ciddi tartışmalara yol açtı. Alman bilim adamı Richter, bunun Mendeleev'in bahsettiği ecasilicium ile aynı olduğunu öne sürdü. Bir süre sonra, büyük Rus kimyagerinin yarattığı periyodik yasanın uygulanabilirliğini kanıtlayan bu varsayım doğrulandı.
Fiziki ozellikleri
Germanyum nasıl karakterize edilebilir? Kimyasal elementin Mendeleev'de atom numarası 32'dir. Bu metal 937,4 °C'de erir. Bu maddenin kaynama noktası 2700 °C'dir.
Germanyum, ilk kez Japonya'da tıbbi amaçlarla kullanılan bir elementtir. Organogermanyum bileşikleri üzerinde hem hayvanlar hem de insanlar üzerinde yapılan çok sayıda çalışmadan sonra, bu tür cevherlerin canlı organizmalar üzerindeki olumlu etkilerini keşfetmek mümkün olmuştur. 1967 yılında Dr. K. Asai, organik germanyumun çok çeşitli biyolojik etkilere sahip olduğu gerçeğini keşfetti.
Biyolojik aktivite
Kimyasal element germanyumun özelliği nedir? Canlı bir organizmanın tüm dokularına oksijen taşıma kapasitesine sahiptir. Kana karıştığında hemoglobine benzer şekilde davranır. Germanium, insan vücudundaki tüm sistemlerin tam işleyişini garanti eder.
Bağışıklık hücrelerinin çoğalmasını uyaran bu metaldir. Organik bileşikler formunda mikropların çoğalmasını baskılayan gama interferonların oluşumuna izin verir.
Germanium, kötü huylu tümörlerin oluşumunu engeller ve metastaz gelişimini engeller. Bu kimyasal elementin organik bileşikleri, yabancı cisimlerin ortaya çıkmasına karşı koruyucu bir reaksiyon olarak vücut tarafından üretilen koruyucu bir protein molekülü olan interferon üretimine katkıda bulunur.
Kullanım alanları
Germanyumun antifungal, antibakteriyel ve antiviral özellikleri uygulama alanlarının temelini oluşturmuştur. Almanya'da bu element esas olarak demir dışı cevherlerin işlenmesinin bir yan ürünü olarak elde edildi. Germanyum konsantresi, hammaddenin bileşimine bağlı olarak farklı şekillerde izole edildi. Bileşimi yüzde 10'dan fazla metal içermiyordu.
Modern yarı iletken teknolojisinde germanyum tam olarak nasıl kullanılır? Daha önce verilen elementin özellikleri, triyotların, diyotların, güç redresörlerinin ve kristal dedektörlerin üretiminde kullanılma olasılığını doğrulamaktadır. Germanyum ayrıca sabit ve alternatif manyetik alanların gücünü ölçmek için gerekli olan dozimetrik aletlerin oluşturulmasında da kullanılır.
Bu metalin önemli bir uygulama alanı kızılötesi radyasyon dedektörlerinin imalatıdır.
Sadece germanyumun değil, aynı zamanda bazı bileşiklerinin de kullanılması ümit vericidir.
Kimyasal özellikler
Oda sıcaklığındaki germanyum neme ve atmosferik oksijene karşı oldukça dayanıklıdır.
Seride - germanyum - kalay) indirgeme kabiliyetinde bir artış vardır.
Germanyum hidroklorik ve sülfürik asit çözeltilerine dayanıklıdır, alkali çözeltilerle etkileşime girmez. Dahası, bu metal kral suyunda (yedi nitrik ve hidroklorik asit) ve alkali bir hidrojen peroksit çözeltisinde oldukça hızlı çözünür.
Nasıl verilir tam tanım kimyasal element? Germanyum ve alaşımlarının sadece fiziksel ve kimyasal özellikleri açısından değil aynı zamanda uygulama alanları açısından da analiz edilmesi gerekir. Nitrik asit ile germanyumun oksidasyonu süreci oldukça yavaş ilerler.
Doğada olmak
Kimyasal elementi karakterize etmeye çalışalım. Germanyum doğada yalnızca bileşikler halinde bulunur. Doğada en yaygın germanyum içeren mineraller arasında germanit ve argyroditi öne çıkarıyoruz. Ayrıca germanyum çinko sülfitlerde ve silikatlarda bulunur ve küçük miktarlarda çeşitli kömür türlerinde bulunur.
Sağlığa zarar
Germanyumun vücut üzerindeki etkisi nedir? Elektronik formülü 1e olan bir kimyasal element; 8 e; 18'inci; 7 e, insan vücudu üzerinde olumsuz etki yaratabilir. Örneğin, germanyum konsantresi yüklenirken, öğütülürken ve bu metalin dioksiti yüklenirken, meslek hastalıkları. Sağlığa zararlı diğer kaynaklar arasında germanyum tozunun eritilerek çubuklara dönüştürülmesi ve karbon monoksit üretilmesi işlemi yer alır.
Adsorbe edilen germanyum, çoğunlukla idrar yoluyla vücuttan hızla atılabilir. Şu anda inorganik germanyum bileşiklerinin ne kadar toksik olduğuna dair detaylı bir bilgi bulunmamaktadır.
Germanyum tetraklorürün cilt üzerinde tahriş edici etkisi vardır. Klinik çalışmalarda, 16 gram spirogermanyuma (organik bir antitümör ilacı) ve diğer germanyum bileşiklerine ulaşan kümülatif miktarlardaki uzun süreli oral uygulamanın yanı sıra, bu metalin nefrotoksik ve nörotoksik aktivitesi keşfedildi.
Bu tür dozajlar genellikle endüstriyel işletmeler için tipik değildir. Hayvanlar üzerinde yapılan bu deneyler, germanyum ve bileşiklerinin canlı bir organizma üzerindeki etkisini incelemeyi amaçlıyordu. Sonuç olarak, önemli miktarda germanyum metal tozunun ve dioksitinin solunması nedeniyle sağlıkta bir bozulma tespit etmek mümkün oldu.
Bilim adamları hayvanların akciğerlerinde proliferatif süreçlere benzer ciddi morfolojik değişiklikler keşfettiler. Örneğin alveoler bölümlerde önemli kalınlaşma, bronşların çevresindeki lenfatik damarların hiperplazisi ve kan damarlarının kalınlaşması tespit edildi.
Germanyum dioksit cildi tahriş etmez, ancak bu bileşiğin göz zarıyla doğrudan teması ciddi bir göz tahriş edici olan germanik asit oluşumuna yol açar. Uzun süreli intraperitoneal enjeksiyonlarla periferik kanda ciddi değişiklikler tespit edildi.
Önemli gerçekler
Germanyumun en zararlı bileşikleri germanyum klorür ve hidrittir. İkinci madde ciddi zehirlenmeye neden olur. Akut fazda ölen hayvanların organlarının morfolojik incelemesi sonucunda dolaşım sisteminde önemli bozuklukların yanı sıra parankimal organlarda hücresel değişiklikler olduğu gösterildi. Bilim adamları, hidrürün çok amaçlı bir zehir olduğu sonucuna vardılar. gergin sistem, periferik dolaşım sistemini inhibe eder.
germanyum tetraklorür
O güçlü bir tahriş edicidir solunum sistemi, gözler, cilt. 13 mg/m3 konsantrasyonunda baskılayıcı özelliğe sahiptir. hücresel Seviye pulmoner tepki. Bu maddenin konsantrasyonu arttıkça üst kısımda ciddi tahriş meydana gelir. solunum sistemi Solunum ritminde ve sıklığında önemli değişiklikler.
Bu maddeyle zehirlenme, nezle-deskuamatif bronşit ve interstisyel pnömoniye yol açar.
Fiş
Doğada germanyum nikel, polimetalik ve tungsten cevherlerinde safsızlık olarak mevcut olduğundan, saf metali izole etmek için endüstride cevher zenginleştirmeyle ilgili çeşitli emek yoğun işlemler yürütülmektedir. Germanyum oksit ilk önce ondan izole edilir, daha sonra basit bir metal elde etmek için yüksek sıcaklıkta hidrojen ile indirgenir:
GeO2 + 2H2 = Ge + 2H2O.
Elektronik özellikler ve izotoplar
Almanya, dolaylı bir boşluk tipik yarı iletken olarak kabul edilir. Dielektrik istatistiksel sabitinin değeri 16 ve elektron ilgisi değeri 4 eV'dir.
İnce bir katkılı galyum filminde germanyuma süper iletken bir durum verilebilir.
Doğada bu metalin beş izotopu bulunmaktadır. Bunlardan dördü stabildir ve beşincisi çift beta bozunumuna uğrar, yarı ömrü 1,58 × 10 21 yıldır.
Çözüm
Şu anda bu metalin organik bileşikleri çeşitli endüstrilerde kullanılmaktadır. Ultra yüksek saflıkta metalik germanyumun kızılötesi spektral bölgesindeki şeffaflık, kızılötesi optiklerin optik elemanlarının üretimi için önemlidir: prizmalar, lensler, modern sensörlerin optik pencereleri. Germanyumun en yaygın kullanım alanı, 8 ila 14 mikron dalga boyu aralığında çalışan termal görüntüleme kameraları için optiklerin oluşturulmasıdır.
Benzer cihazlar askeri teçhizatta kızılötesi yönlendirme sistemleri, gece görüşü, pasif termal görüntüleme ve yangından korunma sistemleri için kullanılmaktadır. Germanyum ayrıca yansıma önleyici kaplama için gerekli olan yüksek bir kırılma indeksine sahiptir.
Radyo mühendisliğinde germanyum bazlı transistörler birçok açıdan silikon elementlerinkini aşan özelliklere sahiptir. Germanyum elemanlarının ters akımları, silikon muadillerinden önemli ölçüde daha yüksektir, bu da bu tür radyo cihazlarının verimliliğini önemli ölçüde artırmayı mümkün kılar. Germanyumun doğada silikon kadar yaygın olmadığı göz önüne alındığında, radyo cihazlarında ağırlıklı olarak silikon yarı iletken elemanlar kullanılmaktadır.
Germanyum, periyodik tabloda atom numarası 32 olan ve Ge (Almanca) sembolü ile sembolize edilen kimyasal bir elementtir. Germanyum).
Germanyumun keşfinin tarihi
Bir silikon analoğu olan eca-silikon elementinin varlığı D.I. Mendeleev 1871'de geri döndü. Ve 1886'da Freiberg Madencilik Akademisi profesörlerinden biri yeni bir gümüş minerali olan argyrodit keşfetti. Bu mineral daha sonra tam analiz için Teknik Kimya Profesörü Clemens Winkler'e teslim edildi.
Bu tesadüfen yapılmadı: 48 yaşındaki Winkler akademideki en iyi analist olarak kabul ediliyordu.
Oldukça hızlı bir şekilde mineralin %74,72 gümüş, %17,13 kükürt, %0,31 cıva, %0,66 demir oksit ve %0,22 çinko oksit içerdiğini keşfetti. Ve yeni mineralin ağırlığının neredeyse% 7'si, büyük olasılıkla hala bilinmeyen bazı anlaşılmaz elementlerden sorumluydu. Winkler, tanımlanamayan argyrodpt bileşenini izole etti, özelliklerini inceledi ve gerçekten de yeni bir element bulduğunu fark etti: Mendeleev tarafından tahmin edilen escaplicium. Bu, atom numarası 32 olan elementin kısa tarihidir.
Ancak Winkler'in işinin sorunsuz, sorunsuz gittiğini düşünmek yanlış olur. Mendeleev, “Kimyanın Temelleri”nin sekizinci bölümüne yapılan eklemelerde bu konuda şöyle yazıyor: “İlk başta (Şubat 1886), malzeme eksikliği, brülör alevindeki spektrumun eksikliği ve birçok germanyum bileşiğinin çözünürlüğü, bu duruma neden oldu. Winkler'in araştırması için zor...” “Alevdeki spektrum eksikliğine” dikkat edin. Nasıl yani? Sonuçta 1886'da spektral analiz yöntemi zaten mevcuttu; Bu yöntemle, Dünya'da rubidyum, sezyum, talyum ve indiyum, Güneş'te ise helyum keşfedilmişti. Bilim adamları, her kimyasal elementin tamamen bireysel bir spektruma sahip olduğundan ve aniden spektrum kalmadığından emindi!
Açıklama daha sonra geldi. Germanyumun 2651.18, 3039.06 Ǻ ve daha birçok dalga boyuna sahip karakteristik spektral çizgileri vardır. Ancak hepsi spektrumun görünmez ultraviyole kısmında yer alıyor ve Winkler'in geleneksel analiz yöntemlerine bağlı kalması ve başarıya yol açması bir şans sayılabilir.
Winkler'in germanyumu izole etmek için kullandığı yöntem, 32 numaralı elementi elde etmek için mevcut endüstriyel yöntemlerden birine benzer. Önce argarodnitin içerdiği germanyum dioksite dönüştürüldü ve daha sonra bu beyaz toz, hidrojen atmosferinde 600...700°C'ye ısıtıldı. Reaksiyon açıktır: GeO 2 + 2H 2 → Ge + 2H 2 O.
Nispeten saf germanyum ilk kez bu şekilde elde edildi. Winkler başlangıçta yeni elemente Neptün gezegeninin adını vererek Neptunyum adını vermeyi amaçladı. (32. element gibi bu gezegenin de keşfedilmesinden önce tahmin edilmişti.) Ancak daha sonra, yanlış keşfedilen bir öğeye böyle bir adın daha önce verildiği ortaya çıktı ve keşfinden ödün vermek istemeyen Winkler, ilk niyetinden vazgeçti. Ayrıca yeni elemente angularium adını verme teklifini de kabul etmedi. "açısal, tartışmalı" (ve bu keşif gerçekten de pek çok tartışmaya neden oldu). Doğru, böyle bir fikri ortaya atan Fransız kimyager Rayon, daha sonra teklifinin şakadan başka bir şey olmadığını söyledi. Winkler yeni elemente ülkesinin adını verdiği germanyum adını verdi ve bu isim kalıcı oldu.
Doğada germanyum bulmaYer kabuğunun jeokimyasal evrimi sırasında, kara yüzeyinin çoğundan okyanuslara önemli miktarda germanyumun yıkandığı, dolayısıyla şu anda toprakta bulunan bu mikro elementin miktarının son derece önemsiz olduğu unutulmamalıdır.
Yer kabuğundaki toplam germanyum içeriği kütlece %7 × 10−4'tür, yani antimon, gümüş ve bizmuttan daha fazladır. Yer kabuğundaki önemsiz içeriği ve bazı yaygın elementlerle jeokimyasal yakınlığı nedeniyle germanyum, diğer minerallerin kafeslerinde dağılarak kendi minerallerini oluşturma konusunda sınırlı bir yetenek sergiler. Bu nedenle germanyumun kendi mineralleri son derece nadirdir. Bunların neredeyse tamamı sülfozaltlardır: germanit Cu 2 (Cu, Fe, Ge, Zn) 2 (S, As) 4 (%6 - 10 Ge), argyrodit Ag 8 GeS 6 (%3,6 - 7 Ge), konfieldit Ag 8 (Sn, Ge) S 6 (% 2 Ge'ye kadar), vb. Germanyumun büyük kısmı yer kabuğunda çok sayıda kaya ve mineral halinde dağılmıştır. Örneğin, bazı sfaleritlerde germanyum içeriği ton başına kilograma ulaşır, enargitlerde 5 kg/ton'a kadar, pirarjiritlerde 10 kg/ton'a kadar, sulvanit ve frankeitlerde 1 kg/ton'a, diğer sülfitlerde ve silikatlarda yüzlerce ve onlarca. g/t.T. Germanyum birçok metalin yataklarında yoğunlaşmıştır - demir dışı metallerin sülfit cevherlerinde, demir cevherlerinde, bazı oksit minerallerinde (kromit, manyetit, rutil vb.), granitlerde, diyabazlarda ve bazaltlarda. Ayrıca germanyum hemen hemen tüm silikatlarda, bazı kömür ve petrol yataklarında mevcuttur.
Fiş AlmanyaGermanyum esas olarak aşağıdakilerden elde edilir: yan ürünler%0,001-0,1 Almanya içeren demir dışı metal cevherlerinin (çinko blende, çinko-bakır-kurşun polimetalik konsantreleri) işlenmesi. Kömürün yakılmasından kaynaklanan küller, gaz jeneratörlerinden kaynaklanan tozlar ve kok fabrikalarından kaynaklanan atıklar da hammadde olarak kullanılıyor. Başlangıçta, germanyum konsantresi (% 2-10 Almanya), hammaddelerin bileşimine bağlı olarak listelenen kaynaklardan çeşitli şekillerde elde edilir. Konsantreden germanyumun çıkarılması genellikle aşağıdaki adımları içerir:
1) teknik GeCl4 elde etmek için konsantrenin hidroklorik asitle, bunun sulu bir ortamda klorla veya diğer klorlayıcı maddelerle karışımıyla klorlanması. GeCl 4'ü saflaştırmak için, safsızlıkların konsantre HCl ile düzeltilmesi ve ekstraksiyonu kullanılır.
2) GeCl 4'ün hidrolizi ve GeO 2 elde etmek için hidroliz ürünlerinin kalsinasyonu.
3) GeO2'nin hidrojen veya amonyak ile metale indirgenmesi. Yarı iletken cihazlarda kullanılan çok saf germanyumun izole edilmesi için metalin bölgesel eritilmesi gerçekleştirilir. Yarı iletken endüstrisi için gerekli olan tek kristalli germanyum, genellikle bölge eritme veya Czochralski yöntemiyle elde edilir.
GeO 2 + 4H 2 = Ge + 2H 2 O
% 10 -3 -10 -4 safsızlık içeriğine sahip yarı iletken saflıktaki germanyum, uçucu monogerman GeH 4'ün bölge erimesi, kristalizasyonu veya termolizi ile elde edilir:
GeH4 = Ge + 2H2,
Aktif metal bileşiklerinin Ge - germanitlerle asitlerle ayrışması sırasında oluşan:
Mg 2 Ge + 4HCl = GeH 4 – + 2MgCl 2
Germanyum polimetalik, nikel ve tungsten cevherlerinin yanı sıra silikatlarda da yabancı madde olarak bulunur. Cevher zenginleştirme ve konsantrasyona yönelik karmaşık ve emek yoğun operasyonlar sonucunda germanyum, 600 °C'de hidrojen ile basit bir maddeye indirgenen GeO 2 oksit formunda izole edilir:
GeO2 + 2H2 = Ge + 2H2O.
Germanyum tek kristalleri, bölge eritme yöntemi kullanılarak saflaştırılır ve büyütülür.
Saf germanyum dioksit ilk olarak 1941'in başlarında SSCB'de elde edildi. Ondan çok yüksek ışık kırılma indeksine sahip germanyum camı yapıldı. 32 numaralı element ve onun olası üretim yöntemleri üzerine araştırmalar 1947'de savaştan sonra yeniden başladı. Artık germanyum, Sovyet bilim adamlarının tam olarak bir yarı iletken olarak ilgisini çekiyordu.
Fiziki ozellikleri AlmanyaGörünüşe göre germanyum kolayca silikonla karıştırılabilir.
Germanyum kübik elmas tipi bir yapıda kristalleşir, birim hücre parametresi a = 5,6575 Å.
Bu element titanyum veya tungsten kadar güçlü değildir. Katı germanyumun yoğunluğu 5,327 g/cm3'tür (25°C); sıvı 5.557 (1000°C); t pl 937,5°C; kaynama noktası yaklaşık 2700°C; termal iletkenlik katsayısı ~60 W/(m·K) veya 25°C'de 0,14 cal/(cm sec derece).
Germanyum neredeyse cam kadar kırılgandır ve buna göre davranabilir. Normal sıcaklıklarda, ancak 550°C'nin üzerinde bile plastik deformasyona karşı hassastır. Mineralojik ölçekte Almanya'nın sertliği 6-6,5; sıkıştırılabilirlik katsayısı (0-120 H/m2 veya 0-12000 kgf/mm2 basınç aralığında) 1,4·10 -7 m2 /mn (1,4·10 -6 cm2 /kgf); yüzey gerilimi 0,6 n/m (600 din/cm). Germanyum, 1,104·10 -19 J veya 0,69 eV (25°C) bant aralığına sahip tipik bir yarı iletkendir; elektrik direnci Almanya yüksek saflıkta 25°C'de 0,60 ohm·m (60 ohm·cm); elektron hareketliliği 3900 ve delik hareketliliği 1900 cm2/v sn (25°C) (%10-8'den az safsızlık içeriği ile).
Kristalin germanyumun tüm "olağandışı" modifikasyonları, elektriksel iletkenlik açısından Ge-I'den üstündür. Bu özel özelliğin belirtilmesi tesadüfi değildir: elektriksel iletkenliğin değeri (veya bunun ters değeri - özdirenç) bir yarı iletken eleman için özellikle önemlidir.
Kimyasal özellikler AlmanyaKimyasal bileşiklerde germanyum genellikle 4 veya 2 değerlik gösterir. 4 değerlikli bileşikler daha kararlıdır. Normal koşullar altında havaya ve suya, alkalilere ve asitlere karşı dayanıklıdır, kral suyunda ve alkalin hidrojen peroksit çözeltisinde çözünür. Germanyum alaşımları ve germanyum dioksit bazlı cam kullanılır.
İÇİNDE kimyasal bileşikler Germanyum genellikle 2 ve 4 değerlik değerleri sergilerken, 4 değerlikli germanyum bileşikleri daha kararlıdır. Oda sıcaklığında, germanyum havaya, suya, alkali çözeltilere ve seyreltik hidroklorik ve sülfürik asitlere karşı dayanıklıdır, ancak kral sularında ve alkalin hidrojen peroksit çözeltisinde kolayca çözünür. Nitrik asit tarafından yavaşça oksitlenir. Havada 500-700°C'ye ısıtıldığında germanyum GeO ve GeO 2 oksitlerine oksitlenir. Almanya (IV) oksit - erime noktası 1116°C olan beyaz toz; suda çözünürlük 4,3 g/l (20°C). Kimyasal özelliklerine göre amfoteriktir, alkalilerde çözünür, mineral asitlerde ise zor çözünür. GeCl 4 tetraklorürün hidrolizi sırasında açığa çıkan hidrat çökeltisinin (GeO 3 ·nH 2 O) kalsinasyonuyla elde edilir. GeO 2'yi diğer oksitlerle birleştirerek, germanik asit türevleri elde edilebilir - metal germanatlar (Li 2 GeO 3, Na 2 GeO 3 ve diğerleri) - yüksek erime noktalarına sahip katı maddeler.
Germanyum halojenlerle reaksiyona girdiğinde karşılık gelen tetrahalojenürler oluşur. Reaksiyon en kolay şekilde flor ve klor (zaten oda sıcaklığında), ardından brom (düşük ısıtma) ve iyot (CO varlığında 700-800°C'de) ile gerçekleştirilir. Almanya'nın en önemli bileşiklerinden biri tetraklorür GeCl 4 renksiz bir sıvıdır; t pl -49,5°C; kaynama noktası 83,1°C; yoğunluk 1,84 g/cm3 (20°C). Su ile güçlü bir şekilde hidrolize edilir ve hidratlı oksit (IV) çökeltisi açığa çıkar. Metalik germanyumun klorlanması veya GeO2'nin konsantre HCl ile reaksiyona sokulması yoluyla elde edilir. Ayrıca GeX 2 genel formülüne sahip Germanyum dihalojenürler, GeCl monoklorür, hekzaklorodigerman Ge2Cl6 ve Germanyum oksiklorürler (örneğin CeOCl2) de bilinmektedir.
Kükürt, 900-1000°C'de Germanyum ile güçlü bir şekilde reaksiyona girerek, erime noktası 825°C olan beyaz bir katı olan disülfit GeS2'yi oluşturur. GeS monosülfit ve Almanya'nın yarı iletken olan selenyum ve tellür ile benzer bileşikleri de anlatılmaktadır. Hidrojen, 1000-1100°C'de Germanyum ile hafifçe reaksiyona girerek kararsız ve oldukça uçucu bir bileşik olan germin (GeH) X'i oluşturur. Germanitlerin seyreltik hidroklorik asit ile reaksiyona sokulması yoluyla Ge n H 2n+2'den Ge 9 H 20'ye kadar olan serilerin germanit hidrojenleri elde edilebilir. GeH 2 bileşiminin germileni de bilinmektedir. Germanyum nitrojenle doğrudan reaksiyona girmez, ancak amonyağın 700-800°C'de Germanyum üzerindeki etkimesiyle elde edilen bir nitrür Ge3N4 vardır. Germanyum karbonla etkileşime girmez. Germanyum birçok metalle (germanidler) bileşikler oluşturur.
Hem germanyumun analitik kimyasında hem de hazırlanma süreçlerinde giderek daha önemli hale gelen çok sayıda karmaşık germanyum bileşiği bilinmektedir. Germanyum, organik hidroksil içeren moleküller (polihidrik alkoller, polibazik asitler ve diğerleri) ile karmaşık bileşikler oluşturur. Almanya heteropoliasitler elde edildi. Grup IV'ün diğer elementleri gibi, germanyum da bir örneği tetraetilgerman (C 2 H 5) 4 Ge 3 olan organometalik bileşiklerin oluşumu ile karakterize edilir.
İki değerlikli germanyum bileşikleri.Germanyum (II) hidrit GeH 2. Beyaz kararsız toz (havada veya oksijende patlayarak ayrışır). Alkalilerle ve bromla reaksiyona girer.
Germanyum(II) monohidrit polimeri (poligermin) (GeH2)n. Kahverengimsi siyah toz. Suda çok az çözünür, havada anında ayrışır ve vakumda veya inert gaz atmosferinde 160 o C'ye ısıtıldığında patlar. Sodyum germanit NaGe'nin elektrolizi sırasında oluşur.
Germanyum(II) oksit GeO. Temel özelliklere sahip siyah kristaller. 500°C'de GeO 2 ve Ge'ye ayrışır. Suda yavaşça oksitlenir. Hidroklorik asitte az çözünür. Onarıcı özellikler gösterir. CO2'nin 700-900 o C'ye ısıtılmış germanyum metali üzerindeki etkisi, germanyum (II) klorür üzerindeki alkaliler ile, Ge(OH)2'nin kalsinasyonu veya GeO2'nin indirgenmesiyle elde edilir.
Germanyum (II) hidroksit Ge(OH)2 . Kırmızı-turuncu kristaller. Isıtıldığında GeO'ya dönüşür. Amfoterik karakter gösterir. Germanyum (II) tuzlarının alkalilerle işlenmesi ve germanyum (II) tuzlarının hidrolizi ile elde edilir.
Germanyum (II) florür GeF2 . Renksiz higroskopik kristaller, erime noktası =111°C. GeF 4 buharının ısıtıldığında germanyum metali üzerindeki etkisi ile elde edilir.
Germanyum (II) klorür GeCl2 . Renksiz kristaller. t pl =76,4°C, t kaynama =450°C. 460°C'de GeCl 4 ve metalik germanyuma ayrışır. Su ile hidrolize edilir, alkolde az çözünür. GeCl 4 buharının ısıtıldığında germanyum metali üzerindeki etkisi ile elde edilir.
Germanyum (II) bromür GeBr 2 . Şeffaf iğne şeklindeki kristaller. t pl =122°C. Su ile hidrolize olur. Benzende az çözünür. Alkol ve asetonda çözünür. Germanyum (II) hidroksitin hidrobromik asitle reaksiyona sokulmasıyla hazırlanır. Isıtıldığında metalik germanyum ve germanyum(IV) bromüre orantısızlaşır.
Germanyum (II) iyodür Gel 2. Sarı altıgen plakalar, diyamanyetik. t pl =460 o C. Kloroform ve karbon tetraklorürde az çözünür. 210°C'nin üzerinde ısıtıldığında metalik germanyum ve germanyum tetraiyodüre ayrışır. Germanyum (II) iyodürün hipofosforik asit ile indirgenmesi veya germanyum tetraiyodürün termal ayrışmasıyla elde edilir.
Germanyum (II) sülfür GeS. Kuru - grimsi siyah parlak eşkenar dörtgen opak kristaller elde edildi. t pl =615°C, yoğunluk 4,01 g/cm3'tür. Suda ve amonyakta az çözünür. Potasyum hidroksitte çözünür. Islak yollarla elde edilen kırmızı-kahverengi amorf bir çökelti olup yoğunluğu 3,31 g/cm3'tür. Mineral asitlerde ve amonyum polisülfürde çözünür. Germanyumun kükürt ile ısıtılmasıyla veya hidrojen sülfürün bir germanyum (II) tuzu çözeltisinden geçirilmesiyle elde edilir.
Dört değerlikli germanyum bileşikleri.Germanyum(IV) hidrit GeH4. Renksiz gaz (yoğunluk 3,43 g/cm3). Zehirlidir, çok kötü kokar, -88 o C'de kaynar, yaklaşık -166 o C'de erir ve 280 o C'nin üzerinde termal olarak ayrışır. GeH 4 ısıtılmış bir tüpten geçirilerek yüzeyinde parlak bir metalik germanyum aynası elde edilir. duvarlar. LiAlH4'ün eter içindeki germanyum (IV) klorür üzerindeki etkisi ile veya bir germanyum (IV) klorür çözeltisinin çinko ve sülfürik asit ile işlenmesiyle elde edilir.
Germanyum (IV) oksit GeO2 . İki kristal modifikasyon formunda mevcuttur (4,703 g/cm3 yoğunluğa sahip altıgen ve 6,24 g/cm3 yoğunluğa sahip tetrahedral). Her ikisi de havada stabildir. Suda az çözünür. t pl =1116 o C, t kaynama =1200 o C. Amfoterik karakter gösterir. Isıtıldığında alüminyum, magnezyum ve karbon ile metalik germanyuma indirgenir. Elementlerden sentez, germanyum tuzlarının uçucu asitlerle kalsinasyonu, sülfitlerin oksidasyonu, germanyum tetrahalojenürlerin hidrolizi, alkali metal germanitlerin asitlerle ve metalik germanyumun konsantre sülfürik veya nitrik asitlerle işlenmesiyle elde edilir.
Germanyum(IV) florür GeF4. Havada duman çıkaran renksiz bir gaz. t pl =-15 o C, t kaynama =-37°C. Su ile hidrolize olur. Baryum tetraflorogermanatın ayrıştırılmasıyla elde edilir.
Germanyum (IV) klorür GeCl4 . Renksiz sıvı. t pl = -50 o C, t kaynama = 86 o C, yoğunluk 1,874 g/cm3'tür. Suyla hidrolize olur, alkol, eter, karbon disülfür, karbon tetraklorürde çözünür. Germanyumun klor ile ısıtılması ve hidrojen klorürün bir germanyum (IV) oksit süspansiyonundan geçirilmesiyle hazırlanır.
Germanyum (IV) bromür GeBr 4 . Oktahedral renksiz kristaller. t pl =26 o C, t kaynama =187 o C, yoğunluk 3,13 g/cm3'tür. Su ile hidrolize olur. Benzen ve karbon disülfürde çözünür. Brom buharının ısıtılmış germanyum metali üzerinden geçirilmesi veya hidrobromik asidin germanyum (IV) oksit üzerindeki etkisi ile elde edilir.
Germanyum (IV) iyodür Gel 4. Sarı-turuncu oktahedral kristaller, t pl =146 o C, t bp =377 o C, yoğunluk 4,32 g/cm3. 445 o C'de ayrışır. Benzen ve karbon disülfürde çözünür ve su ile hidrolize edilir. Havada yavaş yavaş germanyum (II) iyodür ve iyodine ayrışır. Amonyak ekler. İyot buharının ısıtılmış germanyum üzerinden geçirilmesi veya hidroiyodik asidin germanyum (IV) oksit üzerindeki etkisi ile elde edilir.
Germanyum (IV) sülfür GeS 2. Beyaz kristal toz, t pl =800 o C, yoğunluk 3,03 g/cm3'tür. Suda az çözünür ve yavaş hidrolize olur. Amonyak, amonyum sülfür ve alkali metal sülfürlerde çözünür. Germanyum (IV) oksidin kükürt dioksit akışında kükürt ile ısıtılmasıyla veya hidrojen sülfürün bir germanyum (IV) tuzu çözeltisinden geçirilmesiyle elde edilir.
Germanyum (IV) sülfat Ge(S04) 2. Renksiz kristaller, yoğunluk 3,92 g/cm3. 200 o C'de ayrışır. Kömür veya kükürt ile sülfüre indirgenir. Su ve alkali çözeltilerle reaksiyona girer. Germanyum (IV) klorürün kükürt (VI) oksitle ısıtılmasıyla hazırlanır.
germanyum izotoplarıDoğada beş izotop bulunur: 70 Ge (%20,55 ağırlık), 72 Ge (%27,37), 73 Ge (%7,67), 74 Ge (%36,74), 76 Ge (%7,67). İlk dördü stabildir, beşincisi (76 Ge), 1,58×1021 yıllık yarılanma ömrüyle çift beta bozunumuna uğrar. Ayrıca iki adet “uzun ömürlü” yapay olanı vardır: 68 Ge (yarı ömür 270,8 gün) ve 71 Ge (yarı ömür 11,26 gün).
germanyum uygulaması
Almanya optik üretiminde kullanılır. Ultra yüksek saflıkta metal germanyum, spektrumun kızılötesi bölgesindeki şeffaflığından dolayı, kızılötesi optiklere yönelik optik elemanların üretiminde stratejik öneme sahiptir. Radyo mühendisliğinde, germanyum transistörleri ve dedektör diyotları, germanyumdaki pn bağlantısının daha düşük açılma voltajı nedeniyle silikon olanlardan farklı özelliklere sahiptir - silikon cihazlar için 0,4V'a karşı 0,4V.
Daha fazla ayrıntı için germanyum kullanımına ilişkin makaleye bakın.
germanyumun biyolojik rolüGermanyum hayvan ve bitki organizmalarında bulunur. Az miktarda germanyumun bitkiler üzerinde fizyolojik etkisi yoktur, ancak büyük miktarlarda toksiktir. Germanyum küflere karşı toksik değildir.
Almanya hayvanlar için düşük toksisiteye sahiptir. Germanyum bileşiklerinin farmakolojik etkileri yoktur. Havadaki izin verilen germanyum ve oksit konsantrasyonu 2 mg/m³'tür, yani asbest tozuyla aynıdır.
İki değerlikli germanyum bileşikleri çok daha toksiktir.
Oral uygulamadan 1,5 saat sonra organik germanyumun vücuttaki dağılımını belirleyen deneylerde aşağıdaki sonuçlar elde edildi: çok sayıda Organik germanyum midede, ince bağırsakta, kemik iliğinde, dalakta ve kanda bulunur. Ayrıca mide ve bağırsaklardaki içeriğinin yüksek olması, kana emilme sürecinin uzun süreli bir etkiye sahip olduğunu göstermektedir.
Kandaki yüksek organik germanyum içeriği, Dr. Asai'nin insan vücudundaki etki mekanizmasına ilişkin aşağıdaki teoriyi öne sürmesine izin verdi. Kandaki organik germanyumun, aynı zamanda negatif yük taşıyan ve hemoglobin gibi vücut dokularındaki oksijen transfer sürecinde yer alan hemoglobine benzer şekilde davrandığı varsayılmaktadır. Bu, doku düzeyinde oksijen eksikliğinin (hipoksi) gelişmesini önler. Organik germanyum, oksijeni bağlayabilen hemoglobin miktarı azaldığında (kanın oksijen kapasitesinde azalma) ortaya çıkan ve kan kaybı, karbon monoksit zehirlenmesi ve radyasyona maruz kalma nedeniyle gelişen sözde kan hipoksisinin gelişmesini önler. . Merkezi sinir sistemi, kalp kası, böbrek dokusu ve karaciğer oksijen eksikliğine en duyarlı olanlardır.
Deneyler sonucunda, organik germanyumun, hızla bölünen hücrelerin üreme süreçlerini baskılayan ve spesifik hücreleri (T öldürücüler) aktive eden gama interferonların indüksiyonunu desteklediği de bulundu. İnterferonların vücut seviyesinde ana etki yönleri, antiviral ve antitümör koruması, lenfatik sistemin immünomodülatör ve radyo-koruyucu fonksiyonlarıdır.
Patolojik dokuların ve birincil hastalık belirtileri olan dokuların incelenmesi sürecinde, bunların her zaman oksijen eksikliği ve pozitif yüklü hidrojen radikalleri H + varlığı ile karakterize olduğu bulunmuştur. H+ iyonları insan vücudunun hücreleri üzerinde, hatta ölüm noktasına varacak kadar son derece olumsuz etkiye sahiptir. Hidrojen iyonlarıyla birleşme yeteneğine sahip olan oksijen iyonları, hidrojen iyonlarının hücre ve dokulara verdiği hasarın seçici ve lokal olarak telafi edilmesini mümkün kılar. Germanyumun hidrojen iyonları üzerindeki etkisi organik formu olan seskioksit formundan kaynaklanmaktadır. Makalenin hazırlanmasında A. N. Suponenko'nun materyalleri kullanıldı.
