Germaniul se găsește în natură. Caracteristicile elementului chimic germaniu

Elementul chimic germaniu se află în a patra grupă (subgrupa principală) din tabelul periodic al elementelor. Aparține familiei metalelor și are o masă atomică relativă de 73. În masă, conținutul de germaniu din scoarța terestră este estimat la 0,00007 la sută din masă.

Istoria descoperirii

Elementul chimic germaniu a fost stabilit datorită predicțiilor lui Dmitri Ivanovici Mendeleev. Ei au fost cei care au prezis existența eca-siliciului și au dat recomandări pentru căutarea acestuia.

Am crezut că acest element metalic se găsește în minereurile de titan și zirconiu. Mendeleev a încercat să găsească singur acest element chimic, dar încercările sale au fost fără succes. Doar cincisprezece ani mai târziu, un mineral numit argirodit a fost găsit la o mină situată în Himmelfürst. Acest compus își datorează numele argintului găsit în acest mineral.

Elementul chimic germaniu din compoziție a fost descoperit abia după ce un grup de chimiști de la Academia de Mine din Freiberg a început cercetările. Sub conducerea lui K. Winkler, ei au descoperit că ponderea oxizilor de zinc, fier, precum și sulf și mercur au reprezentat doar 93 la sută din mineral. Winkler a sugerat că restul de șapte procente provin de la un element chimic necunoscut la acea vreme. După alte experimente chimice, a fost descoperit germaniul. Chimistul a raportat descoperirea sa într-un raport și a prezentat societății germane de chimie informațiile obținute despre proprietățile noului element.

Elementul chimic germaniu a fost prezentat de Winkler ca un nemetal, prin analogie cu antimoniul și arsenul. Chimistul a vrut să-i numească neptuniu, dar acest nume era deja folosit. Apoi au început să-i spună germaniu. Elementul chimic descoperit de Winkler a stârnit dezbateri serioase printre principalii chimiști ai vremii. Omul de știință german Richter a sugerat că acesta este același ecasiliciu despre care a vorbit Mendeleev. După ceva timp, această presupunere a fost confirmată, ceea ce a dovedit viabilitatea legii periodice create de marele chimist rus.

Proprietăți fizice

Cum poate fi caracterizat germaniul? Elementul chimic are numărul atomic 32 la Mendeleev. Acest metal se topește la 937,4 °C. Punctul de fierbere al acestei substanțe este de 2700 °C.

Germaniul este un element care a fost folosit pentru prima dată în Japonia în scopuri medicale. După numeroase studii ale compușilor organogermaniului efectuate pe animale, precum și în studiile umane, a fost posibil să se descopere efectele pozitive ale unor astfel de minereuri asupra organismelor vii. În 1967, Dr. K. Asai a descoperit faptul că germaniul organic are o gamă uriașă de efecte biologice.

Activitate biologică

Care este caracteristica elementului chimic germaniu? Este capabil să transporte oxigen prin toate țesuturile unui organism viu. Odată ajuns în sânge, se comportă în mod similar cu hemoglobina. Germaniul garantează funcționarea deplină a tuturor sistemelor corpului uman.

Acest metal este cel care stimulează proliferarea celulelor imunitare. Acesta, sub formă de compuși organici, permite formarea de interferoni gama, care suprimă proliferarea microbilor.

Germaniul previne formarea tumorilor maligne și previne dezvoltarea metastazelor. Compușii organici ai acestui element chimic contribuie la producerea interferonului, o moleculă proteică protectoare care este produsă de organism ca reacție de protecție la apariția corpurilor străine.

Domenii de utilizare

Proprietățile antifungice, antibacteriene și antivirale ale germaniului au devenit baza pentru domeniile sale de aplicare. În Germania, acest element a fost obținut în principal ca produs secundar al prelucrării minereurilor neferoase. Concentratul de germaniu a fost izolat în diferite moduri, în funcție de compoziția materiei prime. Compoziția sa nu conținea mai mult de 10 la sută metal.

Cum se utilizează mai exact germaniul în tehnologia modernă a semiconductoarelor? Caracteristicile elementului prezentate mai devreme confirmă posibilitatea utilizării sale pentru producerea de triode, diode, redresoare de putere și detectoare cu cristale. Germaniul este, de asemenea, folosit la crearea instrumentelor dozimetrice, dispozitive care sunt necesare pentru măsurarea puterii câmpurilor magnetice constante și alternative.

Un domeniu semnificativ de aplicare a acestui metal este fabricarea detectorilor de radiații infraroșii.

Promițătoare este utilizarea nu numai a germaniului în sine, ci și a unora dintre compușii săi.

Proprietăți chimice

Germaniul la temperatura camerei este destul de rezistent la umiditate și oxigenul atmosferic.

În seria - germaniu - staniu) are loc o creștere a capacității de reducere.

Germaniul este rezistent la soluțiile de acizi clorhidric și sulfuric, nu interacționează cu soluțiile alcaline. Mai mult, acest metal se dizolvă destul de repede în acva regia (șapte acizi azotic și clorhidric), precum și într-o soluție alcalină de peroxid de hidrogen.

Cum se caracterizează complet un element chimic? Germaniul și aliajele sale trebuie analizate nu numai pentru proprietățile fizice și chimice, ci și pentru domeniile de aplicare. Procesul de oxidare a germaniului cu acid azotic decurge destul de lent.

Fiind în natură

Să încercăm să caracterizăm elementul chimic. Germaniul se găsește în natură numai sub formă de compuși. Printre cele mai comune minerale care conțin germaniu din natură, evidențiem germanitul și argirodita. În plus, germaniul este prezent în sulfuri și silicați de zinc, iar în cantități mici se găsește în diferite tipuri de cărbune.

Daune pentru sănătate

Ce efect are germaniul asupra organismului? Un element chimic a cărui formulă electronică este 1e; 8 e; 18; 7 e, poate avea un efect negativ asupra corpului uman. De exemplu, la încărcarea concentratului de germaniu, la măcinare, precum și la încărcarea dioxidului acestui metal, pot apărea boli profesionale. Alte surse dăunătoare pentru sănătate includ procesul de topire a pulberii de germaniu în batoane și producerea de monoxid de carbon.

Germaniul adsorbit poate fi eliminat rapid din organism, mai ales prin urină. În prezent, nu există informații detaliate despre cât de toxici sunt compușii anorganici de germaniu.

Tetraclorura de germaniu are un efect iritant asupra pielii. În studiile clinice, precum și cu administrarea orală pe termen lung a cantităților cumulate care au ajuns la 16 grame de spirogermaniu (un medicament organic antitumoral), precum și alți compuși de germaniu, a fost descoperită activitatea nefrotoxică și neurotoxică a acestui metal.

Astfel de doze nu sunt, în general, tipice pentru întreprinderile industriale. Acele experimente care au fost efectuate pe animale au avut ca scop studierea efectului germaniului și compușilor săi asupra unui organism viu. Ca urmare, a fost posibilă stabilirea unei deteriorări a sănătății din cauza inhalării unei cantități semnificative de praf de germaniu metalic, precum și a dioxidului acestuia.

Oamenii de știință au descoperit modificări morfologice grave în plămânii animalelor, care sunt similare cu procesele proliferative. De exemplu, a fost detectată îngroșarea semnificativă a secțiunilor alveolare, precum și hiperplazia vaselor limfatice din jurul bronhiilor și îngroșarea vaselor de sânge.

Dioxidul de germaniu nu este iritant pentru piele, dar contactul direct al acestui compus cu membrana ochiului duce la formarea acidului germanic, care este un iritant grav pentru ochi. Cu injecții intraperitoneale prelungite, au fost detectate modificări grave în sângele periferic.

Fapte importante

Cei mai nocivi compuși ai germaniului sunt clorura și hidrura de germaniu. Această din urmă substanță provoacă otrăvire gravă. Ca urmare a unei examinări morfologice a organelor animalelor care au murit în faza acută, s-au evidențiat tulburări semnificative ale sistemului circulator, precum și modificări celulare în organele parenchimatoase. Oamenii de știință au ajuns la concluzia că hidrura este o otravă multifuncțională care afectează sistemul nervos și inhibă sistemul circulator periferic.

tetraclorura de germaniu

Este un iritant puternic pentru sistemul respirator, ochi și piele. La o concentrație de 13 mg/m3, este capabil să suprime răspunsul pulmonar la nivel celular. Pe măsură ce concentrația acestei substanțe crește, se observă iritații grave ale tractului respirator superior și modificări semnificative ale ritmului și frecvenței respirației.

Otrăvirea cu această substanță duce la bronșită cataral-desquamativă și pneumonie interstițială.

Chitanță

Deoarece în natură germaniul este prezent ca o impuritate în minereurile de nichel, polimetalice și tungsten, în industrie se desfășoară mai multe procese intensive de muncă legate de îmbogățirea minereurilor pentru a izola metalul pur. Oxidul de germaniu este mai întâi izolat din el, apoi este redus cu hidrogen la o temperatură ridicată pentru a obține un metal simplu:

GeO2 + 2H2 = Ge + 2H2O.

Proprietăți electronice și izotopi

Germaniul este considerat un semiconductor tipic cu gol indirect. Valoarea constantei sale statistice dielectrice este 16, iar valoarea afinității sale electronice este de 4 eV.

Într-o peliculă subțire de galiu dopat, germaniului i se poate da o stare supraconductoare.

Există cinci izotopi ai acestui metal prezenți în natură. Dintre acestea, patru sunt stabile, iar al cincilea suferă dezintegrare dublă beta, timpul de înjumătățire este de 1,58 × 10 21 de ani.

Concluzie

În prezent, compușii organici ai acestui metal sunt utilizați în diverse industrii. Transparența în regiunea spectrală infraroșu a germaniului metalic de puritate ultra-înaltă este importantă pentru fabricarea elementelor optice ale opticii în infraroșu: prisme, lentile, ferestre optice ale senzorilor moderni. Cea mai comună zonă de utilizare a germaniului este crearea de optice pentru camerele termice, care funcționează în intervalul de lungimi de undă de la 8 la 14 microni.

Dispozitive similare sunt utilizate în echipamentele militare pentru sistemele de ghidare în infraroșu, viziunea pe timp de noapte, imagistica termică pasivă și sistemele de protecție împotriva incendiilor. Germaniul are, de asemenea, un indice de refracție ridicat, care este necesar pentru acoperirea antireflex.

În ingineria radio, tranzistoarele bazate pe germaniu au caracteristici care în multe privințe le depășesc pe cele ale elementelor de siliciu. Curenții inversi ai elementelor de germaniu sunt semnificativ mai mari decât cei ai omologilor lor din siliciu, ceea ce face posibilă creșterea semnificativă a eficienței unor astfel de dispozitive radio. Având în vedere că germaniul nu este la fel de comun în natură ca siliciul, elementele semiconductoare din siliciu sunt utilizate în principal în dispozitivele radio.

DEFINIȚIE

germaniu- treizeci și al doilea element al tabelului periodic. Denumirea - Ge din latinescul „germanium”. Situat în a patra perioadă, grupul IVA. Se referă la semimetale. Sarcina nucleară este 32.

În stare compactă, germaniul are o culoare argintie (Fig. 1) și este asemănător ca aspect cu metalul. La temperatura camerei este rezistent la aer, oxigen, apa, acizi clorhidric si sulfuric diluat.

Orez. 1. Germaniu. Aspect.

Masa atomică și moleculară a germaniului

DEFINIȚIE

Masa moleculară relativă a substanței (Mr) este un număr care arată de câte ori masa unei molecule date este mai mare decât 1/12 din masa unui atom de carbon și masa atomică relativă a unui element (A r)— de câte ori masa medie a atomilor unui element chimic este mai mare decât 1/12 din masa unui atom de carbon.

Deoarece germaniul există în stare liberă sub formă de molecule monoatomice de Ge, valorile maselor sale atomice și moleculare coincid. Ele sunt egale cu 72.630.

Izotopi ai germaniului

Se știe că în natură germaniul poate fi găsit sub formă de cinci izotopi stabili 70 Ge (20,55%), 72 Ge (20,55%), 73 Ge (7,67%), 74 Ge (36,74%) și 76 Ge (7,67%). ). Numerele lor de masă sunt 70, 72, 73, 74 și, respectiv, 76. Nucleul unui atom al izotopului de germaniu 70 Ge conține treizeci și doi de protoni și treizeci și opt de neutroni se deosebesc de acesta doar prin numărul de neutroni;

Există izotopi radioactivi artificiali instabili ai germaniului cu numere de masă de la 58 la 86, printre care cel mai longeviv izotop 68 Ge cu un timp de înjumătățire de 270,95 zile.

Ioni de germaniu

Nivelul de energie exterior al atomului de germaniu are patru electroni, care sunt electroni de valență:

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

Ca rezultat al interacțiunii chimice, germaniul renunță la electronii de valență, adică. este donatorul lor și se transformă într-un ion încărcat pozitiv:

Ge 0 -2e → Ge 2+ ;

Ge 0 -4e → Ge 4+ .

Moleculă și atom de germaniu

În stare liberă, germaniul există sub formă de molecule monoatomice de Ge. Iată câteva proprietăți care caracterizează atomul și molecula de germaniu:

Exemple de rezolvare a problemelor

EXEMPLUL 1

EXEMPLUL 2

GERMANIUM, Ge (din latină Germania - Germania * a. germanium; n. Germanium; f. germanium; i. germanio), este un element chimic din grupa IV a sistemului periodic al lui Mendeleev, număr atomic 32, masă atomică 72,59. Germaniul natural este format din 4 izotopi stabili 70 Ge (20,55%), 72 Ge (27,37%), 73 Ge (7,67%), 74 Ge (36,74%) și unul radioactiv 76 Ge (7,67%) cu un timp de înjumătățire. de 2,10 6 ani. Descoperit în 1886 de chimistul german K. Winkler în mineralul argirodit; a fost prezis în 1871 de D. N. Mendeleev (exasilicon).

Germaniu în natură

Germaniul îi aparține. Abundenţa germaniului este (1-2).10 -4%. Se găsește ca impuritate în mineralele de siliciu și, într-o măsură mai mică, în minerale și. Mineralele proprii ale germaniului sunt foarte rare: sulfosarți - argirodit, germanit, renerit și altele; oxid dublu hidratat de germaniu și fier - stotita; sulfați - itoit, fleischerit și alții. Practic nu au nicio semnificație industrială. Germaniul se acumulează în procese hidrotermale și sedimentare, unde se realizează posibilitatea separării lui de siliciu. Se găsește în cantități crescute (0,001-0,1%) în, și. Sursele de germaniu includ minereuri polimetalice, cărbuni fosili și unele tipuri de zăcăminte vulcanico-sedimentare. Cantitatea principală de germaniu este obținută ca produs secundar din apele de gudron în timpul cocsării cărbunilor, din cenușa cărbunilor termici, sfalerit și magnetit. Germaniul se extrage prin acid, sublimare în mediu reducător, fuziune cu sodă caustică etc. Concentratele de germaniu sunt tratate cu acid clorhidric când sunt încălzite, condensatul este purificat și suferă descompunere hidrolitică pentru a forma dioxid; acesta din urmă este redus cu hidrogen la germaniu metalic, care este purificat prin metode de cristalizare fracționată și direcțională și topire în zonă.

Aplicarea germaniului

Germaniul este utilizat în radio-electronica și inginerie electrică ca material semiconductor pentru fabricarea de diode și tranzistoare. Din germaniu sunt fabricate lentile pentru optică IR, fotodiode, fotorezistoare, dozimetre de radiații nucleare, analizoare de spectroscopie cu raze X, convertoare de energie de descompunere radioactivă în energie electrică etc. Aliajele de germaniu cu anumite metale, caracterizate prin rezistență crescută la medii agresive acide, sunt utilizate în fabricarea de instrumente, inginerie mecanică și metalurgie. Unele aliaje de germaniu cu alte elemente chimice sunt supraconductoare.

germaniu(Germaniu latin), Ge, element chimic din grupa IV a sistemului periodic al lui Mendeleev; numărul de serie 32, masa atomică 72,59; solid gri-alb cu un luciu metalic. Germaniul natural este un amestec de cinci izotopi stabili cu numere de masă 70, 72, 73, 74 și 76. Existența și proprietățile germaniului au fost prezise în 1871 de către D.I Mendeleev și a numit acest element încă necunoscut eca-siliciu datorită asemănării sale proprietățile cu siliciu. În 1886, chimistul german K. Winkler a descoperit un nou element în mineralul argirodit, pe care l-a numit Germaniu în onoarea țării sale; Germaniul s-a dovedit a fi destul de identic cu eca-siliciul. Până în a doua jumătate a secolului al XX-lea, aplicarea practică a Germaniei a rămas foarte limitată. Producția industrială din Germania a apărut în legătură cu dezvoltarea electronicii semiconductoare.

Conținutul total de germaniu din scoarța terestră este de 7,10 -4% în masă, adică mai mult decât, de exemplu, antimoniu, argint, bismut. Cu toate acestea, mineralele proprii ale Germaniei sunt extrem de rare. Aproape toate sunt sulfosarți: germanit Cu 2 (Cu, Fe, Ge, Zn) 2 (S, As) 4, argirodit Ag 8 GeS 6, confieldit Ag 8 (Sn, Ge) S 6 și altele. Cea mai mare parte a Germaniei este împrăștiată în scoarța terestră într-un număr mare de roci și minerale: în minereuri sulfurate de metale neferoase, în minereuri de fier, în unele minerale oxidice (cromit, magnetit, rutil și altele), în granite, diabaze. și bazalt. În plus, germaniul este prezent în aproape toți silicații, în unele zăcăminte de cărbune și petrol.

Proprietăți fizice Germania. Germaniul cristalizează într-o structură cubică de tip diamant, parametrul celulei unitare a = 5,6575 Å. Densitatea germaniului solid este de 5,327 g/cm3 (25°C); lichid 5,557 (1000°C); tpl 937,5°C; punct de fierbere aproximativ 2700°C; coeficient de conductivitate termică ~60 W/(m K), sau 0,14 cal/(cm sec deg) la 25°C. Chiar și germaniul foarte pur este fragil la temperaturi obișnuite, dar peste 550°C este susceptibil la deformare plastică. Duritate Germania pe scara mineralogica 6-6,5; coeficient de compresibilitate (în domeniul de presiune 0-120 H/m2, sau 0-12000 kgf/mm2) 1,4·10 -7 m2/mn (1,4·10 -6 cm2/kgf); tensiune superficială 0,6 n/m (600 dine/cm). Germaniul este un semiconductor tipic cu o bandă interzisă de 1,104·10 -19 J sau 0,69 eV (25°C); rezistivitate electrică Germania puritate ridicată 0,60 ohm m (60 ohm cm) la 25°C; mobilitatea electronilor 3900 și mobilitatea găurilor 1900 cm2/v sec (25°C) (cu un conținut de impurități mai mic de 10 -8%). Transparent la razele infraroșii cu o lungime de undă mai mare de 2 microni.

Proprietăți chimice Germania.În compușii chimici, germaniul prezintă de obicei valențe de 2 și 4, compușii de germaniu 4-valent fiind mai stabili. La temperatura camerei, germaniul este rezistent la aer, apă, soluții alcaline și acizi clorhidric și sulfuric diluați, dar se dizolvă ușor în aqua regia și o soluție alcalină de peroxid de hidrogen. Este lent oxidat de acidul azotic. Când este încălzit în aer la 500-700°C, germaniul este oxidat la oxizii GeO și GeO2. Germania (IV) oxid - pulbere albă cu temperatura de topire 1116°C; solubilitate în apă 4,3 g/l (20°C). Conform proprietăților sale chimice, este amfoter, solubil în alcali și greu de dizolvat în acizi minerali. Se obţine prin calcinarea precipitatului de hidrat (GeO 3 ·nH 2 O) eliberat în timpul hidrolizei tetraclorurii de GeCl 4. Prin fuzionarea GeO 2 cu alți oxizi se pot obține derivați ai acidului germanic - germanați de metal (Li 2 GeO 3, Na 2 GeO 3 și altele) - substanțe solide cu puncte de topire ridicate.

Când germaniul reacţionează cu halogenii, se formează tetrahalogenurile corespunzătoare. Reacția se desfășoară cel mai ușor cu fluor și clor (deja la temperatura camerei), apoi cu brom (încălzire scăzută) și cu iod (la 700-800°C în prezența CO). Unul dintre cei mai importanți compuși Germania tetraclorura GeCl 4 este un lichid incolor; tpl -49,5°C; punct de fierbere 83,1°C; densitate 1,84 g/cm3 (20°C). Este puternic hidrolizată cu apă, eliberând un precipitat de oxid hidratat (IV). Se obține prin clorurarea germaniului metalic sau prin reacția GeO 2 cu HCl concentrat. De asemenea, sunt cunoscute dihalogenurile de germaniu cu formula generală GeX 2, monoclorură de GeCl, hexaclorodigerman Ge 2CI 6 și oxiclorurile de germaniu (de exemplu, CeOCl 2).

Sulful reacționează energic cu germaniul la 900-1000°C pentru a forma disulfură GeS 2 - un solid alb, punct de topire 825°C. Sunt descrise și monosulfura GeS și compuși similari din Germania cu seleniu și teluriu, care sunt semiconductori. Hidrogenul reacționează ușor cu germaniul la 1000-1100°C pentru a forma germina (GeH) X, un compus instabil și foarte volatil. Prin reacția germanidelor cu acid clorhidric diluat se pot obține hidrogeni germanidici din seria Ge n H 2n+2 până la Ge 9 H 20. Germilena din compoziţia GeH2 este de asemenea cunoscută. Germaniul nu reacționează direct cu azotul, dar există o nitrură Ge 3 N 4, obținută prin acțiunea amoniacului asupra germaniului la 700-800°C. Germaniul nu interacționează cu carbonul. Germaniul formează compuși cu multe metale - germanide.

Sunt cunoscuți numeroși compuși complecși ai germaniului, care devin din ce în ce mai importanți atât în ​​chimia analitică a germaniului, cât și în procesele de preparare a acestuia. Germaniul formează compuși complecși cu molecule organice care conțin hidroxil (alcooli polihidroxilici, acizi polibazici și altele). S-au obținut heteropoliacizi Germania. La fel ca și alte elemente din grupa IV, germaniul se caracterizează prin formarea de compuși organometalici, un exemplu dintre care este tetraetilgermanul (C 2 H 5) 4 Ge 3.

Chitanță Germania.În practica industrială, germaniul este obținut în principal din subprodusele prelucrării minereurilor metalice neferoase (blendă de zinc, concentrate polimetalice zinc-cupru-plumb) care conțin 0,001-0,1% germaniu. Ca materii prime sunt de asemenea folosite cenușa de la arderea cărbunelui, praful de la generatoarele de gaz și deșeurile de la cocserii. Inițial, concentratul de germaniu (2-10% Germania) se obține din sursele enumerate în diverse moduri, în funcție de compoziția materiilor prime. Extracția Germaniei din concentrat include de obicei următoarele etape: 1) clorurarea concentratului cu acid clorhidric, un amestec al acestuia cu clor într-un mediu apos sau alți agenți de clorurare pentru a obține GeCl 4 tehnic. Pentru purificarea GeCl 4 se utilizează rectificarea și extracția impurităților cu HCI concentrat. 2) Hidroliza GeCl 4 și calcinarea produșilor de hidroliză pentru a obține GeO 2. 3) Reducerea GeO 2 cu hidrogen sau amoniac la metal. Pentru a izola germaniul foarte pur, utilizat în dispozitivele semiconductoare, se efectuează topirea în zonă a metalului. Germaniul monocristalin, necesar pentru industria semiconductoarelor, se obține de obicei prin topire în zone sau prin metoda Czochralski.

Aplicație Germania. Germaniul este unul dintre cele mai valoroase materiale din tehnologia modernă a semiconductoarelor. Este folosit pentru a face diode, triode, detectoare cu cristale și redresoare de putere. Germaniul monocristalin este folosit și în instrumentele dozimetrice și instrumentele care măsoară puterea câmpurilor magnetice constante și alternative. Un domeniu important de aplicare în Germania este tehnologia infraroșu, în special producția de detectoare de radiații infraroșii care funcționează în intervalul 8-14 microni. Multe aliaje care conțin germaniu, sticle pe bază de GeO 2 și alți compuși germani sunt promițătoare pentru utilizare practică.

În 1870 D.I. Pe baza legii periodice, Mendeleev a prezis un element încă nedescoperit din grupa IV, numindu-l eca-siliciu și a descris principalele sale proprietăți. În 1886, chimistul german Clemens Winkler a descoperit acest element chimic în timpul unei analize chimice a argiroditei minerale. Inițial, Winkler a vrut să numească noul element „neptunium”, dar acest nume fusese deja dat unuia dintre elementele propuse, așa că elementul a fost numit în onoarea patriei omului de știință, Germania.

Fiind în natură, primind:

Germaniul se găsește în minereurile sulfurate, minereul de fier și se găsește în aproape toți silicații. Principalele minerale care conțin germaniu sunt: ​​argirodita Ag 8 GeS 6 , confieldit Ag 8 (Sn,Ce)S 6 , stotita FeGe(OH) 6 , germanitul Cu 3 (Ge,Fe,Ga)(S,As) 4 , renierita Cu 3 (Fe,Ge,Zn)(S,As)4.
Ca urmare a operațiunilor complexe și intensive de muncă pentru îmbogățirea și concentrarea minereului, germaniul este izolat sub formă de oxid de GeO2, care este redus cu hidrogen la 600°C la o substanță simplă.
GeO2 + 2H2 =Ge + 2H2O
Germaniul este purificat folosind metoda de topire a zonei, ceea ce îl face unul dintre cele mai pure din punct de vedere chimic.

Proprietăți fizice:

Solid gri-alb cu un luciu metalic (p.t. 938°C, bp 2830°C)

Proprietăți chimice:

În condiții normale, germaniul este rezistent la aer și apă, alcalii și acizi și se dizolvă în aqua regia și într-o soluție alcalină de peroxid de hidrogen. Stările de oxidare ale germaniului în compușii săi: 2, 4.

Cele mai importante conexiuni:

Oxid de germaniu (II)., GeO, gri-negru, ușor solubil. b-in, atunci când este încălzit este disproporționat: 2GeO = Ge + GeO 2
hidroxid de germaniu (II). Ge(OH) 2, roșu-portocaliu. Hristos.,
iodură de germaniu (II)., GeI 2, galben. cr., sol. în apă, hidrol. pa.
hidrură de germaniu (II)., GeH 2 , tv. alb pori, ușor de oxidat. și decăderea.

Oxid de germaniu (IV)., GeO 2 , alb cristal, amfoter, obținut prin hidroliza clorurii, sulfurei, hidrurii de germaniu sau prin reacția germaniului cu acidul azotic.
hidroxid de germaniu (IV) (acid germanic), H2GeO3, slab. undef. biaxiale de exemplu, sărurile germanate, de exemplu. germanat de sodiu, Na2Ge03, alb cristal, sol. in apa; higroscopic. Există, de asemenea, hexahidroxogermanați de Na2 (orto-germanați) și poligermanați
sulfat de germaniu (IV)., Ge(SO 4) 2, incolor. cristale, hidrolizate cu apă la GeO 2, obținute prin încălzirea clorurii de germaniu(IV) cu anhidridă sulfurică la 160°C: GeCl 4 + 4SO 3 = Ge(SO 4) 2 + 2SO 2 + 2Cl 2
Halogenuri de germaniu (IV), fluorură GeF 4 - cele mai bune. gaz, brut hidrol., reacţionează cu HF, formând H 2 - acid fluorhidric: GeF 4 + 2HF = H 2,
clorură GeCl 4, incolor. lichid, hidr., bromură GeBr 4, gri cr. sau incolor lichid, sol. în org. conn.,
iodură GeI 4, galben-portocaliu. cr., lent. hidr., sol. în org. conn.
sulfură de germaniu (IV)., GeS 2, alb cr., slab solubil. în apă, hidrol., reacționează cu alcalii:
3GeS 2 + 6NaOH = Na 2 GeO 3 + 2Na 2 GeS 3 + 3H 2 O, formând germanați și tiogermanați.
Hidrură de germaniu (IV), „germană”, GeH 4, incolor. gaz, derivați organici tetrametilgerman Ge(CH 3) 4, tetraetilgerman Ge(C 2 H 5) 4 - incolor. lichide.

Aplicație:

Cel mai important material semiconductor, principalele domenii de aplicare: optică, electronică radio, fizică nucleară.

Compușii de germaniu sunt ușor toxici. Germaniul este un oligoelement care în corpul uman crește eficiența sistemului imunitar al organismului, luptă împotriva cancerului și reduce durerea. De asemenea, se remarcă faptul că germaniul promovează transferul de oxigen către țesuturile corpului și este un puternic antioxidant - un blocant al radicalilor liberi din organism.
Necesarul zilnic al corpului uman este de 0,4-1,5 mg.
Campionul în conținutul de germaniu în rândul produselor alimentare este usturoiul (750 mcg de germaniu per 1 g de greutate uscată a căței de usturoi).

Materialul a fost pregătit de studenții Institutului de Fizică și Chimie al Universității de Stat din Tyumen
Demchenko Yu.V., Bornovolokova A.A.
Surse:
Germanium//Wikipedia./ URL: http://ru.wikipedia.org/?oldid=63504262 (data acces: 13/06/2014).
Germanium//Allmetals.ru/URL: http://www.allmetals.ru/metals/germanium/ (data acces: 13/06/2014).