• Ինտերիեր
• Այգի
• Կահույք
• Շինանյութեր
• Տանիք

Գերմանիում մետաղ, թե ոչ: Գերմանիում քիմիական տարրի բնութագրերը

(Germanium; լատ. Germania - Գերմանիա), Ge - քիմ. Տարրերի պարբերական համակարգի IV խմբի տարր; ժամը. n. 32, ժ. մ 72,59. Արծաթագույն-մոխրագույն նյութ՝ մետաղական փայլով: քիմ. միացությունները ցուցադրում են օքսիդացման աստիճաններ + 2 և +4: Ավելի կայուն են +4 օքսիդացման աստիճան ունեցող միացությունները։ Բնական գերմանիումը բաղկացած է չորս կայուն իզոտոպներից՝ զանգվածային թվերով 70 (20,55%), 72 (27,37%), 73 (7,67%) և 74 (36,74%) և մեկ ռադիոակտիվ իզոտոպ՝ 76 զանգվածային համարով (7,67%) և կիսամյակ։ 2106 տարի: Արհեստականորեն (տարբեր միջուկային ռեակցիաների օգնությամբ) ստացվել են բազմաթիվ ռադիոակտիվ իզոտոպներ. ամենաբարձր արժեքըունի 71 Գե իզոտոպ՝ 11,4 օր կիսամյակ:

Սուրբ գերմանիումի («էկասիլիցի» անվան տակ) գոյությունը կանխատեսել է ռուս գիտնական Դ.Ի.Մենդելեևը 1871 թվականին։ Սակայն միայն 1886 թ. Քիմիկոս Կ.Վինքլերը հայտնաբերել է մի անհայտ տարր արգիրոդիտ միներալում, որի հատկությունները համընկնում էին «էկասիլիկոնի» հատկությունների հետ։ ՊՐՈՄ-ի սկիզբ. Գերմանիումի արտադրությունը սկսվում է 40-ական թվականներից։ 20-րդ դարում, երբ այն օգտագործվել է որպես կիսահաղորդչային նյութ։ Գերմանիումի պարունակությունը երկրի ընդերքը(1-2) 10~4%: Գերմանիումը հետքի տարր է և հազվադեպ է հանդիպում որպես սեփական հանքանյութեր: Հայտնի է յոթ միներալ, որոնցում դրա կոնցենտրացիան 1%-ից ավելի է, այդ թվում՝ Cu2 (Cu, Ge, Ga, Fe, Zn) 2 (S, As) 4X X (6.2-10.2% Ge), ռենիերիտ (Cu, Fe)2 (Cu, Fe, Ge, Ga, Zn)2 X X (S, As)4 (5.46-7.80% Ge) և արգիրոդիտ Ag8GeS6 (3/55-6.93% Ge) . Գ.-ն կուտակվում է նաև կաուստոբիոլիտներում (հումուսային ածուխներ, նավթային թերթաքարեր, նավթ)։ Սովորական պայմաններում կայուն ադամանդի բյուրեղային մոդիֆիկացիան ունի ադամանդի նման խորանարդ կառուցվածք՝ a = 5,65753 A (գել) ժամանակաշրջանով:

Գերմանիումի խտությունը (t-ra 25 ° C) 5,3234 գ / սմ3, հալվելը 937,2 ° C; tbp 2852 ° C; միաձուլման ջերմություն 104,7 կկալ/գ, սուբլիմացիայի ջերմություն 1251 կկալ/գ, ջերմային հզորություն (ջերմաստիճանը 25°C) 0,077 կկալ/գ աստիճան; գործակիցը ջերմային հաղորդունակություն, (t-ra 0 ° C) 0,145 կալ / սմ վրկ աստիճան, ջերմաստիճանի գործակից: գծային ընդլայնում (t-ra 0-260 ° C), 5.8 x 10-6 deg-1: Հալվելուց հետո գերմանիումի ծավալը նվազում է (մոտավորապես 5,6%), խտությունը մեծանում է 4% ժամով։ բարձր ճնշումադամանդի նման փոփոխություն. Գերմանիումը ենթարկվում է պոլիմորֆ փոխակերպումների՝ առաջացնելով բյուրեղային փոփոխություններ՝ B-Sn տիպի քառանկյուն կառուցվածք (GeII), մարմնի կենտրոնացված քառանկյուն կառուցվածք՝ a = 5,93 A, c = 6,98 A (GeIII) պարբերություններով և մարմնակենտրոն խորանարդ կառուցվածք։ ժամանակաշրջան a = 6, 92A (GeIV): Այս փոփոխությունները բնութագրվում են ավելի բարձր խտությամբ և էլեկտրական հաղորդունակությամբ՝ համեմատած GeI-ի հետ:

Ամորֆ գերմանիումը կարելի է ստանալ թաղանթների տեսքով (մոտ 10-3 սմ հաստությամբ) գոլորշու խտացումով։ Նրա խտությունը փոքր է բյուրեղային Գ–ի խտությունից։ G. բյուրեղի էներգետիկ գոտիների կառուցվածքը որոշում է նրա կիսահաղորդչային հատկությունները։ G. գոտու բացվածքի լայնությունը հավասար է 0,785 էՎ-ի (t-ra 0 K), հատուկ. էլեկտրական դիմադրություն(t-ra 20 ° C) 60 ohm սմ և t-ry-ի աճով այն զգալիորեն նվազում է ըստ էքսպոնենցիալ օրենքի: Կեղտերը տալիս են G. t. Էլեկտրոնային (մկնդեղի, անտիմոնի, ֆոսֆորի կեղտեր) կամ անցքի (գալիումի, ալյումինի, ինդիումի կեղտեր) հաղորդունակությունը։ Լիցքակիրների շարժունակությունը Գ.-ում (t-ra 25 ° C) էլեկտրոնների համար կազմում է մոտ 3600 սմ2/վրկ, անցքերի համար՝ 1700 սմ2/վրկ, լիցքակիրների ներքին կոնցենտրացիան (t-ra 20 ° C) կազմում է։ 2.5. 10 13 սմ-3. Դիամագնիսական է Գ. Հալվելուց հետո այն վերածվում է մետաղական վիճակի։ Գերմանիումը շատ փխրուն է, նրա Մոհսի կարծրությունը 6,0 է, միկրոկարծրությունը՝ 385 կգ/մմ2, սեղմման ուժը (ջերմաստիճանը 20°C)՝ 690 կգֆ/սմ2։ T-ry-ի աճով, կարծրությունը նվազում է, t-ry-ից 650 ° C-ից բարձր, այն դառնում է պլաստիկ, ենթակա մորթու: վերամշակում։ Գերմանիումը գործնականում իներտ է օդի, թթվածնի և չօքսիդացող էլեկտրոլիտների նկատմամբ (եթե լուծված թթվածին չկա) մինչև 100 ° C ջերմաստիճանի դեպքում: Դիմացկուն է հիդրոքլորային և նոսրացված: ծծմբական թթու; դանդաղորեն լուծվում է խտացված ծծմբային և ազոտական ​​թթուներում, երբ տաքանում է (առաջացած երկօքսիդի թաղանթը դանդաղեցնում է տարրալուծումը), լավ լուծվում է ջրային ռեգիաում, հիպոքլորիտների կամ ալկալային հիդրօքսիդների լուծույթներում (ջրածնի պերօքսիդի առկայության դեպքում), ալկալիների հալվածքներում, պերօքսիդներում, նիտրատներում։ և ալկալիական մետաղների կարբոնատներ։

T-ry 600 ° C-ից բարձր ջերմաստիճանը օքսիդանում է օդում և թթվածնի հոսքում՝ թթվածնի հետ առաջացնելով օքսիդ GeO և երկօքսիդ (Ge02): Գերմանիումի օքսիդը մուգ մոխրագույն փոշի է, որը սուբլիմացվում է t-re 710 ° C-ում, մի փոքր լուծվում է ջրի մեջ՝ ձեզ մոտ թույլ գերմանիտի (H2Ge02) ձևավորմամբ, ցածր դիմադրողականությամբ աղի (գերմանիտների) պարսով: GeO-ն հեշտությամբ լուծվում է թթուների մեջ՝ առաջացնելով երկվալենտ G աղեր: Գերմանիումի երկօքսիդը փոշի է: սպիտակ գույն, գոյություն ունի մի քանի պոլիմորֆ մոդիֆիկացիաներում, որոնք մեծապես տարբերվում են քիմիական: Դու. երկօքսիդի վեցանկյուն մոդիֆիկացիան համեմատաբար լավ է լուծվում ջրում (4,53 zU t-re 25 ° C-ում), ալկալային լուծույթներում և to-t-ում, քառանկյուն ձևափոխումը գործնականում չի լուծվում ջրում և իներտ է թթուների նկատմամբ: Ալկալիներում լուծարվելով երկօքսիդը և դրա հիդրատը ձևավորում են մետագերմանատի (H2Ge03) և օրթոգերմանատի (H4Ge04) to-t- germanates աղեր։ Ալկալիական մետաղների բողբոջները լուծվում են ջրի մեջ, մնացած գերմանատները գործնականում անլուծելի են. թարմ նստվածքը լուծվում է հանքային տո-տահում: G. հեշտությամբ միավորվում է հալոգենների հետ՝ տաքացնելիս (մոտ t-ry 250 ° C) առաջացնելով համապատասխան տետրահալոգենիդներ՝ ոչ աղի նման միացություններ, որոնք հեշտությամբ հիդրոլիզվում են ջրով։ Հայտնի են Գ.՝ մուգ շագանակագույն (GeS) և սպիտակ (GeS2)։

Գերմանիումը բնութագրվում է ազոտով միացություններով՝ շագանակագույն նիտրիդ (Ge3N4) և սև նիտրիդ (Ge3N2), որոնք բնութագրվում են ավելի փոքր քիմիական նյութով։ համառություն. Ֆոսֆորի հետ G.-ն ձևավորում է սև գույնի ցածր դիմացկուն ֆոսֆիդ (GeP): Այն չի փոխազդում ածխածնի հետ և չի համաձուլվում, սիլիցիումով ստեղծում է պինդ լուծույթների շարունակական շարք։ Գերմանիումը, որպես ածխածնի և սիլիցիումի անալոգ, բնութագրվում է GenH2n + 2 տիպի գերմանաջրածիններ (գերմաններ), ինչպես նաև GeH և GeH2 տիպերի պինդ միացություններ (գերմեններ) ձևավորելու ունակությամբ: մետաղական միացումներ() և շատ ուրիշների հետ: մետաղներ. Գ–ի արդյունահանումը հումքից բաղկացած է հարուստ գերմանիումի խտանյութ ստանալուց, իսկ դրանից՝ բարձր մաքրություն։ ՊՐՈՄ-ում. մասշտաբով, գերմանիումը ստացվում է տետրաքլորիդից՝ օգտագործելով նրա բարձր անկայունությունը մաքրման ժամանակ (խտանյութից մեկուսացման համար), ցածր խտացված աղաթթվի պարունակությամբ և բարձր օրգանական լուծիչներով (կեղտերից մաքրվելու համար): Հաճախ հարստացման համար օգտագործում են ցածր սուլֆիդի և օքսիդի բարձր անկայունությունը G., ցորենը հեշտությամբ սուբլիմացվում է:

Կիսահաղորդչային գերմանիում ստանալու համար օգտագործվում են ուղղորդված բյուրեղացում և գոտիական վերաբյուրեղացում։ Միաբյուրեղային գերմանիումը ստացվում է հալոցքից հանելով։ Գ–ի աճեցման գործընթացում ավելացվում են հատուկ համաձուլվածքներ։ հավելումներ՝ կարգավորելով միաբյուրեղի որոշակի հատկություններ: Գ.-ն մատակարարվում է 380-660 մմ երկարությամբ ձուլակտորների տեսքով և խաչաձեւ հատվածըմինչև 6,5 սմ2: Գերմանիումը օգտագործվում է ռադիոէլեկտրոնիկայի և էլեկտրատեխնիկայի մեջ՝ որպես կիսահաղորդչային նյութ դիոդների և տրանզիստորների արտադրության համար։ Դրանից պատրաստվում են ինֆրակարմիր օպտիկայի սարքերի ոսպնյակներ, միջուկային ճառագայթման դոզիմետրեր, ռենտգենյան սպեկտրոսկոպիայի անալիզատորներ, Hall-ի էֆեկտի օգտագործմամբ տվիչներ և ռադիոակտիվ քայքայման էներգիան էլեկտրական էներգիայի փոխարկիչներ: Գերմանիումը օգտագործվում է միկրոալիքային թուլացնող սարքերում, դիմադրողական ջերմաչափերում, որոնք աշխատում են հեղուկ հելիումի ջերմաստիճանում: Ռեֆլեկտորի վրա դրված G. թաղանթն առանձնանում է բարձր անդրադարձողականությամբ և լավ կոռոզիոն դիմադրությամբ։ Գերմանիումը որոշ մետաղներով, որը բնութագրվում է թթվային ագրեսիվ միջավայրերի նկատմամբ բարձր դիմադրությամբ, օգտագործվում է գործիքաշինության, մեքենաշինության և մետաղագործության մեջ: գեմանիումը ոսկու հետ կազմում է ցածր հալեցման էվեկտիկա և ընդլայնվում է սառչելուց հետո: Գ–ի երկօքսիդն օգտագործվում է հատուկ. ապակի, որը բնութագրվում է բարձր գործակցով. բեկում և թափանցիկություն սպեկտրի ինֆրակարմիր հատվածում, ապակե էլեկտրոդներ և թերմիստորներ, ինչպես նաև էմալներ և դեկորատիվ ջնարակներ: Գերմանատները օգտագործվում են որպես ֆոսֆորների և ֆոսֆորների ակտիվացնողներ։

Գերմանիում - քիմիական տարրերի պարբերական համակարգի քիմիական տարր D.I. Մենդելեևը. Իսկ Ge խորհրդանիշով նշանակված գերմանիումը պարզ նյութ է մոխրագույն սպիտակև ունի մետաղի ամուր բնութագրեր:

Երկրակեղևում պարունակությունը կազմում է 7,10-4%՝ ըստ քաշի։ վերաբերում է հետքի տարրերին, ազատ վիճակում օքսիդացման նկատմամբ իր ռեակտիվության պատճառով այն չի առաջանում որպես մաքուր մետաղ:

Բնության մեջ գերմանիումի որոնում

Գերմանիումը երեք քիմիական տարրերից մեկն է, որը կանխատեսել է Դ.Ի. Մենդելեևը՝ պարբերական համակարգում իրենց դիրքի հիման վրա (1871)։

Այն պատկանում է հազվագյուտ հետքի տարրերին։

Ներկայումս գերմանիումի արդյունաբերական արտադրության հիմնական աղբյուրներն են ցինկի արտադրության թափոնները, ածխի կոքսացումը, ածխի որոշ տեսակների մոխիրը, սիլիկատային կեղտերում, նստվածքային երկաթի ապարները, նիկելի և վոլֆրամի հանքաքարերը, տորֆը, նավթը, երկրաջերմային ջրերը և որոշ ջրիմուռներ։ .

Գերմանիում պարունակող հիմնական հանքանյութերը

Plumbohermatite (PbGeGa) 2 SO 4 (OH) 2 + H 2 O պարունակությունը մինչև 8,18%

yargyrodite AgGeS6 պարունակում է 3,65-ից մինչև 6,93%Գերմանիա.

rhenierite Cu 3 (FeGeZn) (SAs) 4 պարունակում է 5,5-ից մինչև 7,8% գերմանիում:

Որոշ երկրներում գերմանիում ստանալը որոշակի հանքաքարերի վերամշակման կողմնակի արտադրանք է, օրինակ՝ ցինկ-կապար-պղինձ: Գերմանիումը ստացվում է նաև կոքսի արտադրության մեջ, ինչպես նաև շագանակագույն ածխի մոխրի մեջ՝ 0,0005-ից 0,3% պարունակությամբ և կարծր ածխի մոխրի մեջ՝ 0,001-ից 1-2% պարունակությամբ։

Գերմանիումը որպես մետաղ շատ դիմացկուն է մթնոլորտային թթվածնի, թթվածնի, ջրի, որոշ թթուների, նոսր ծծմբական և աղաթթուների ազդեցությանը։ Բայց խտացված ծծմբաթթուն շատ դանդաղ է արձագանքում։

Գերմանիումը փոխազդում է HNO ազոտական ​​թթվի հետ 3 և aqua regia-ն դանդաղորեն փոխազդում է կաուստիկ ալկալիների հետ՝ առաջացնելով բողբոջային աղ, բայց ջրածնի պերօքսիդ H-ի ավելացմամբ: 2O2 արձագանքը շատ արագ է.

Երբ ենթարկվում է բարձր ջերմաստիճաններ 700 °C-ից բարձր ջերմաստիճանում գերմանիումը հեշտությամբ օքսիդանում է օդում՝ առաջացնելով GeO 2 , հեշտությամբ փոխազդում է հալոգենների հետ՝ առաջացնելով տետրահալիդներ։

Չի փոխազդում ջրածնի, սիլիցիումի, ազոտի և ածխածնի հետ։

Գերմանիումի ցնդող միացությունները հայտնի են հետևյալ բնութագրերով.

Գերմանիա hexahydride-digermane, Ge 2 Հ 6 - այրվող գազ երկարաժամկետ պահեստավորումքայքայվում է լույսի ներքո, դառնում դեղին, ապա դարչնագույն՝ վերածվելով մուգ պինդի Բրաունքայքայվում է ջրով և ալկալիներով։

Գերմանիայի տետրահիդրիդ, մոնոգերման՝ ԳեՀ 4 .

Գերմանիումի կիրառում

Գերմանիումը, ինչպես և մի քանիսը, ունի այսպես կոչված կիսահաղորդիչների հատկություններ: Բոլորը, ըստ իրենց էլեկտրական հաղորդունակության, բաժանվում են երեք խմբի՝ հաղորդիչներ, կիսահաղորդիչներ և մեկուսիչներ (դիէլեկտրիկներ): Մետաղների հատուկ էլեկտրական հաղորդունակությունը գտնվում է 10V4 - 10V6 Ohm.cmV-1 միջակայքում, տրված բաժանումը պայմանական է։ Այնուամենայնիվ, կարող եք նշել հիմնարար տարբերությունհաղորդիչների և կիսահաղորդիչների էլեկտրաֆիզիկական հատկություններում։ Առաջինների համար էլեկտրական հաղորդունակությունը նվազում է ջերմաստիճանի բարձրացման հետ, իսկ կիսահաղորդիչների համար այն մեծանում է: Բացարձակ զրոյին մոտ ջերմաստիճանում կիսահաղորդիչները վերածվում են մեկուսիչների։ Ինչպես հայտնի է, մետաղական հաղորդիչները նման պայմաններում դրսևորում են գերհաղորդականության հատկություններ։

Կիսահաղորդիչները կարող են լինել տարբեր նյութեր: Դրանք ներառում են՝ բոր, (կամ

Գերմանիում քիմիական տարրը գտնվում է տարրերի պարբերական աղյուսակի չորրորդ խմբում (հիմնական ենթախումբ)։ Պատկանում է մետաղների ընտանիքին, նրա հարաբերական ատոմային զանգվածը 73 է։ Զանգվածով գերմանիումի պարունակությունը երկրակեղևում գնահատվում է 0,00007% զանգվածով։

Հայտնաբերման պատմություն

Գերմանիում քիմիական տարրը ստեղծվել է Դմիտրի Իվանովիչ Մենդելեևի կանխատեսումների շնորհիվ։ Հենց նա է կանխատեսել էկասիլիկոնի գոյությունը, և առաջարկություններ են տրվել դրա որոնման համար։

Համարվել է, որ սա մետաղական տարրհայտնաբերվել է տիտանի, ցիրկոնիումի հանքաքարերում։ Մենդելեևն ինքնուրույն փորձեց գտնել այս քիմիական տարրը, սակայն նրա փորձերն անհաջող էին։ Միայն տասնհինգ տարի անց Հիմելֆուրստում գտնվող հանքավայրում հայտնաբերվել է մի հանքանյութ, որը կոչվում է արգիրոդիտ: Այս միացությունն իր անվան համար պարտական ​​է այս հանքանյութում հայտնաբերված արծաթին:

Կազմում գերմանիումի քիմիական տարրը հայտնաբերվել է միայն այն բանից հետո, երբ Ֆրայբերգի հանքարդյունաբերության ակադեմիայի մի խումբ քիմիկոսներ սկսել են հետազոտությունները: Կ.Վինքլերի ղեկավարությամբ պարզել են, որ հանքանյութի միայն 93 տոկոսն է կազմում ցինկի, երկաթի, ինչպես նաև ծծմբի, սնդիկի օքսիդները։ Վինքլերը ենթադրեց, որ մնացած յոթ տոկոսը առաջացել է այդ ժամանակ անհայտ քիմիական տարրից: Լրացուցիչ քիմիական փորձերից հետո հայտնաբերվել է գերմանիում։ Քիմիկոսն իր հայտնագործության մասին հայտարարել է զեկույցով, նոր տարրի հատկությունների մասին ստացված տեղեկատվությունը ներկայացրել Գերմանիայի քիմիական ընկերությանը։

Գերմանիում քիմիական տարրը Վինքլերի կողմից ներմուծվել է որպես ոչ մետաղ՝ անտիմոնի և մկնդեղի համեմատությամբ։ Քիմիկոսը ցանկանում էր այն անվանել նեպտունիում, սակայն այդ անվանումն արդեն օգտագործվել էր։ Հետո այն սկսեց կոչվել գերմանիում։ Վինքլերի հայտնաբերած քիմիական տարրը լուրջ քննարկում առաջացրեց ժամանակի առաջատար քիմիկոսների շրջանում։ Գերմանացի գիտնական Ռիխտերը ենթադրել է, որ սա նույն էկազիլիկոնն է, որի մասին խոսում էր Մենդելեևը։ Որոշ ժամանակ անց այս ենթադրությունը հաստատվեց, որն ապացուցեց ռուս մեծ քիմիկոսի ստեղծած պարբերական օրենքի կենսունակությունը։

Ֆիզիկական հատկություններ

Ինչպե՞ս կարելի է բնութագրել գերմանիումը: Քիմիական տարրն ունի 32 սերիական համարՄենդելեևում։ Այս մետաղը հալվում է 937,4 °C ջերմաստիճանում։ Այս նյութի եռման ջերմաստիճանը 2700 °C է։

Գերմանիումը տարր է, որն առաջին անգամ օգտագործվել է Ճապոնիայում բժշկական նպատակներով: Կենդանիների վրա անցկացված օրգանոգերմանի միացությունների բազմաթիվ ուսումնասիրություններից հետո, ինչպես նաև մարդկանց վրա կատարված ուսումնասիրությունների ընթացքում, հնարավոր եղավ գտնել նման հանքաքարերի դրական ազդեցությունը կենդանի օրգանիզմների վրա: 1967 թվականին դոկտոր Կ. Ասային հաջողվեց բացահայտել այն փաստը, որ օրգանական գերմանիումն ունի կենսաբանական ազդեցությունների հսկայական սպեկտր:

Կենսաբանական ակտիվություն

Ո՞րն է հատկանիշը քիմիական տարրԳերմանիա՞ Այն կարողանում է թթվածինը հասցնել կենդանի օրգանիզմի բոլոր հյուսվածքներին։ Արյան մեջ մտնելով, այն իրեն պահում է հեմոգլոբինի անալոգիայով: Germanium-ը երաշխավորում է մարդու մարմնի բոլոր համակարգերի լիարժեք գործունեությունը:

Հենց այս մետաղն է խթանում իմունային բջիջների վերարտադրությունը։ Այն օրգանական միացությունների տեսքով թույլ է տալիս առաջացնել գամմա-ինտերֆերոններ, որոնք արգելակում են մանրէների վերարտադրությունը։

Գերմանիումը կանխում է չարորակ ուռուցքների առաջացումը, կանխում է մետաստազների զարգացումը։ Այս քիմիական տարրի օրգանական միացությունները նպաստում են ինտերֆերոնի՝ պաշտպանիչ սպիտակուցի մոլեկուլի արտադրությանը, որն արտադրվում է օրգանիզմի կողմից՝ որպես պաշտպանիչ ռեակցիա օտար մարմինների արտաքին տեսքին:

Օգտագործման ոլորտները

Գերմանիումի հակասնկային, հակաբակտերիալ, հակավիրուսային հատկությունը հիմք է դարձել դրա կիրառման ոլորտների համար։ Գերմանիայում այս տարրը հիմնականում ստացվել է որպես գունավոր հանքաքարերի վերամշակման կողմնակի արտադրանք։ Տարբեր ճանապարհներ, որոնք կախված են հումքի բաղադրությունից, առանձնացվել է գերմանիումի խտանյութ։ Այն պարունակում էր մետաղի 10 տոկոսից ոչ ավելին։

Ինչպե՞ս է գերմանիումը օգտագործվում ժամանակակից կիսահաղորդչային տեխնոլոգիայի մեջ: Նախկինում տրված տարրի բնութագիրը հաստատում է դրա օգտագործման հնարավորությունը տրիոդների, դիոդների, ուժային ուղղիչ սարքերի և բյուրեղյա դետեկտորների արտադրության համար։ Գերմանիումը օգտագործվում է նաև դոզաչափական գործիքների ստեղծման մեջ, սարքեր, որոնք անհրաժեշտ են մշտական ​​և փոփոխական մագնիսական դաշտի ուժը չափելու համար։

Այս մետաղի կիրառման կարևոր ոլորտը ինֆրակարմիր ճառագայթման դետեկտորների արտադրությունն է:

Խոստումնալից է օգտագործել ոչ միայն բուն գերմանիումը, այլ նաև դրա միացությունները:

Քիմիական հատկություններ

գերմանիում ժամը սենյակային ջերմաստիճանբավականին դիմացկուն է խոնավության, մթնոլորտային թթվածնի նկատմամբ։

Շարքում՝ գերմանիում - անագ), նկատվում է նվազեցնող ունակության աճ։

Գերմանիումը դիմացկուն է աղաթթուների և ծծմբաթթուների լուծույթների նկատմամբ, այն չի փոխազդում ալկալային լուծույթների հետ։ Միևնույն ժամանակ, այս մետաղը բավականին արագ լուծվում է ջրային ռեգիաում (յոթ ազոտական ​​և աղաթթուներ), ինչպես նաև ջրածնի պերօքսիդի ալկալային լուծույթում։

Ինչպես տալ ամբողջական նկարագրությունքիմիական տարր? Գերմանիումը և նրա համաձուլվածքները պետք է վերլուծվեն ոչ միայն ֆիզիկական և քիմիական հատկությունների, այլև կիրառման տեսանկյունից: Գերմանիումի ազոտաթթվով օքսիդացման գործընթացը բավականին դանդաղ է ընթանում։

Բնության մեջ լինելը

Փորձենք բնութագրել քիմիական տարրը։ Գերմանիումը բնության մեջ հանդիպում է միայն միացությունների տեսքով։ Բնության մեջ գերմանիում պարունակող ամենատարածված միներալներից առանձնացնում ենք գերմանիտը և արգիրոդիտը։ Բացի այդ, գերմանիումը առկա է ցինկի սուլֆիդներում և սիլիկատներում, և այն փոքր քանակությամբ առկա է տարբեր տեսակներածուխ.

Վնասը առողջությանը

Ի՞նչ ազդեցություն ունի գերմանիումը օրգանիզմի վրա: Քիմիական տարր, էլեկտրոնային բանաձեւորն ունի 1e ձև; 8 ե; 18 ե; 7 e, կարող է բացասաբար ազդել մարդու մարմնի վրա: Օրինակ՝ գերմանիումի խտանյութը բեռնելիս, մանրացնելիս, ինչպես նաև այս մետաղի երկօքսիդը բեռնելիս կարող են առաջանալ մասնագիտական ​​հիվանդություններ։ Որպես առողջության համար վնասակար այլ աղբյուրներ՝ մենք կարող ենք դիտարկել գերմանիումի փոշին ձուլակտորների վերածելու գործընթացը՝ ստանալով ածխածնի օքսիդ։

Ադսորբացված գերմանիումը կարող է արագ արտազատվել օրգանիզմից՝ հիմնականում մեզի հետ: Ներկայումս մանրամասն տեղեկություններ չկան, թե որքան թունավոր են գերմանիումի անօրգանական միացությունները:

Գերմանիումի տետրաքլորիդը գրգռիչ ազդեցություն ունի մաշկի վրա։ Կլինիկական փորձարկումներում, ինչպես նաև 16 գրամ սպիրոգերմանիումի (օրգանական հակաուռուցքային դեղամիջոց), ինչպես նաև գերմանիումի այլ միացությունների կուտակային քանակությունների երկարաժամկետ բանավոր ընդունմամբ, հայտնաբերվել է այս մետաղի նեֆրոտոքսիկ և նեյրոտոքսիկ ակտիվություն:

Նման չափաբաժինները հիմնականում բնորոշ չեն արդյունաբերական ձեռնարկություններին։ Այդ փորձերը, որոնք իրականացվել են կենդանիների վրա, նպատակ են ունեցել ուսումնասիրել գերմանիումի և նրա միացությունների ազդեցությունը կենդանի օրգանիզմի վրա։ Արդյունքում հնարավոր է եղել առողջության վատթարացում հաստատել մետաղական գերմանիումի զգալի քանակությամբ փոշու, ինչպես նաև դրա երկօքսիդի ներշնչման ժամանակ։

Գիտնականները կենդանիների թոքերի մեջ հայտնաբերել են մորֆոլոգիական լուրջ փոփոխություններ, որոնք նման են բազմացման գործընթացներին։ Օրինակ՝ բացահայտվել է ալվեոլային հատվածների զգալի խտացում, ինչպես նաև բրոնխների շրջակայքում գտնվող ավշային անոթների հիպերպլազիա, արյունատար անոթների խտացում։

Գերմանիումի երկօքսիդը չի գրգռում մաշկը, սակայն այս միացության անմիջական շփումը աչքի թաղանթի հետ հանգեցնում է գերմանական թթվի առաջացմանը, որը աչքի լուրջ գրգռիչ է: Երկարատև ներերակային ներարկումներով ծայրամասային արյան մեջ լուրջ փոփոխություններ են հայտնաբերվել։

Կարևոր Փաստեր

Գերմանիումի առավել վնասակար միացություններն են գերմանիումի քլորիդը և գերմանիումի հիդրիդը։ Վերջին նյութը լուրջ թունավորումներ է առաջացնում։ Սուր փուլում սատկած կենդանիների օրգանների մորֆոլոգիական հետազոտության արդյունքում նկատվել են արյան շրջանառության զգալի խանգարումներ, ինչպես նաև պարենխիմային օրգանների բջջային փոփոխություններ։ Գիտնականները եկել են այն եզրակացության, որ հիդրիդը բազմաֆունկցիոնալ թույն է, որն ազդում է նյարդային համակարգի վրա և ճնշում է ծայրամասային շրջանառության համակարգը:

գերմանիումի տետրաքլորիդ

Նա ուժեղ գրգռիչ է Շնչառական համակարգ, աչքեր, մաշկ. 13 մգ/մ 3 կոնցենտրացիայի դեպքում այն ​​կարողանում է ճնշել թոքային արձագանքը բջջային մակարդակում։ Այս նյութի կոնցենտրացիայի աճով առաջանում է վերին շնչուղիների լուրջ գրգռում, շնչառության ռիթմի և հաճախականության զգալի փոփոխություններ:

Այս նյութով թունավորումը հանգեցնում է կատարալ-դեսկավամատիվ բրոնխիտի, ինտերստիցիալ թոքաբորբի։

Անդորրագիր

Քանի որ բնության մեջ գերմանիումը առկա է որպես նիկելի, բազմամետաղային, վոլֆրամի հանքաքարերի անմաքրություն, արդյունաբերության մեջ մի քանի փորձարկումներ են իրականացվում մաքուր մետաղը մեկուսացնելու համար: աշխատատար գործընթացներկապված հանքաքարի հարստացման հետ: Նախ, դրանից մեկուսացվում է գերմանիումի օքսիդը, այնուհետև այն կրճատվում է ջրածնով բարձր ջերմաստիճանպարզ մետաղ ձեռք բերելուց առաջ.

GeO2 + 2H2 = Ge + 2H2O:

Էլեկտրոնային հատկություններ և իզոտոպներ

Գերմանիումը համարվում է անուղղակի բացվածքով բնորոշ կիսահաղորդիչ: Դրա թույլատրելիության արժեքը 16 է, իսկ էլեկտրոնների հարաբերակցության արժեքը 4 էՎ է։

Գալիումով լցված բարակ թաղանթում հնարավոր է գերհաղորդականության վիճակ տալ գերմանին։

Բնության մեջ կա այս մետաղի հինգ իզոտոպ: Դրանցից չորսը կայուն են, իսկ հինգերորդը ենթարկվում է կրկնակի բետա քայքայման՝ 1,58×10 21 տարի կիսամյակով:

Եզրակացություն

Ներկայումս այս մետաղի օրգանական միացությունները օգտագործվում են տարբեր տարածքներԱրդյունաբերություն. Մետաղական գերբարձր մաքրության գերմանիումի ինֆրակարմիր սպեկտրային շրջանում թափանցիկությունը կարևոր է ինֆրակարմիր օպտիկայի օպտիկական տարրերի՝ պրիզմաների, ոսպնյակների, ժամանակակից սենսորների օպտիկական պատուհանների արտադրության համար: Գերմանիումի ամենատարածված օգտագործումը ջերմային պատկերող տեսախցիկների համար օպտիկա ստեղծելն է, որոնք գործում են 8-ից 14 մկմ ալիքի երկարության միջակայքում:

Նմանատիպ սարքեր օգտագործվում են ռազմական տեխնիկաինֆրակարմիր ուղղորդման համակարգերի, գիշերային տեսողության, պասիվ ջերմային պատկերման համար, հակահրդեհային համակարգեր. Նաև գերմանիան ունի բարձր տոկոսադրույքբեկում, որն անհրաժեշտ է հակառեֆլեկտիվ ծածկույթի համար:

Ռադիոտեխնիկայում գերմանիումի վրա հիմնված տրանզիստորներն ունեն բնութագրեր, որոնք շատ առումներով գերազանցում են սիլիցիումային տարրերին: Գերմանիումի բջիջների հակադարձ հոսանքները զգալիորեն ավելի բարձր են, քան նրանց սիլիցիումային գործընկերները, ինչը հնարավորություն է տալիս զգալիորեն բարձրացնել նման ռադիոսարքերի արդյունավետությունը: Հաշվի առնելով, որ գերմանիումը բնության մեջ այնքան տարածված չէ, որքան սիլիցիումը, սիլիցիումի կիսահաղորդչային տարրերը հիմնականում օգտագործվում են ռադիոսարքերում:

GERMANIUM, Ge (լատ. Germania - Գերմանիա * a. germanium; n. Germanium; f. germanium; and. germanio), - Մենդելեևյան պարբերական համակարգի IV խմբի քիմիական տարր, ատոմային համարը՝ 32, ատոմային զանգվածը՝ 72,59։ Բնական գերմանիումը բաղկացած է 4 կայուն իզոտոպներից՝ 70 Ge (20,55%), 72 Ge (27,37%), 73 Ge (7,67%), 74 Ge (36,74%) և մեկ ռադիոակտիվ 76 Ge (7, 67%) կիսամյակ։ 2.10-ից 6 տարի. Հայտնաբերվել է 1886 թվականին գերմանացի քիմիկոս Կ.Վինքլերի կողմից արգիրոդիտ միներալում; կանխատեսվել է 1871 թվականին Դ. Ն. Մենդելեևի կողմից (էկազիլիկոն)։

գերմանիում բնության մեջ

Գերմանիումը վերաբերում է. Գերմանիումի տարածվածությունը (1-2).10 -4%. Որպես անմաքրություն այն հանդիպում է սիլիցիումային միներալներում, ավելի քիչ՝ միներալներում և. Գերմանիումի սեփական միներալները շատ հազվադեպ են. գերմանիումի և երկաթի կրկնակի հիդրացված օքսիդ - շտոտիտ; սուլֆատներ՝ իտոիտ, ֆլեիշերիտ և մի քանի այլ նյութեր, որոնք գործնականում արդյունաբերական արժեք չունեն։ Գերմանիումը կուտակվում է հիդրոթերմային և նստվածքային գործընթացներում, որտեղ հնարավոր է այն առանձնացնել սիլիցիումից։ IN ավելացել է քանակները(0,001-0,1%) հայտնաբերվել է, և. Գերմանիումի աղբյուրներն են բազմամետաղային հանքաքարերը, բրածո ածուխները և հրաբխային-նստվածքային հանքավայրերի որոշ տեսակներ։ Գերմանիումի հիմնական քանակությունը պատահաբար ստացվում է խեժի ջրից՝ ածխի կոքսման ժամանակ, ջերմային ածխի, սֆալերիտի և մագնետիտի մոխիրից։ Գերմանիումը արդյունահանվում է թթվով, նվազեցնող միջավայրում սուբլիմացիայով, կաուստիկ սոդայի հետ միաձուլմամբ և այլն։ Գերմանիումի խտանյութերը մշակվում են։ աղաթթուերբ ջեռուցվում է, կոնդենսատը մաքրվում է և ենթարկվում հիդրոլիտիկ տարրալուծման երկօքսիդի ձևավորմամբ. վերջինս ջրածնով վերածվում է մետաղական գերմանիումի, որը զտվում է կոտորակային և ուղղորդված բյուրեղացման, գոտու հալման միջոցով։

Գերմանիումի կիրառում

Գերմանիումը օգտագործվում է ռադիոէլեկտրոնիկայի և էլեկտրատեխնիկայի մեջ՝ որպես կիսահաղորդչային նյութ դիոդների և տրանզիստորների արտադրության համար։ Գերմանիումը օգտագործվում է IR օպտիկայի ոսպնյակներ, ֆոտոդիոդներ, ֆոտոռեզիստորներ, միջուկային ճառագայթման չափաչափեր, ռենտգենյան սպեկտրոսկոպիայի անալիզատորներ, ռադիոակտիվ քայքայման էներգիան էլեկտրական էներգիայի փոխարկիչներ և այլն: Գերմանիումի համաձուլվածքները որոշ մետաղների հետ, որոնք բնութագրվում են թթվային ագրեսիվ միջավայրերի նկատմամբ բարձր դիմադրությամբ, օգտագործվում են գործիքաշինության, մեքենաշինության և մետալուրգիայի մեջ։ Գերմանիումի որոշ համաձուլվածքներ այլ քիմիական տարրերի հետ գերհաղորդիչներ են։

Պարբերական աղյուսակի ստեղծման ժամանակ գերմանիումը դեռ չէր հայտնաբերվել, սակայն Մենդելեևը կանխատեսել էր դրա գոյությունը։ Իսկ զեկույցից 15 տարի անց Ֆրայբերգի հանքերից մեկում անհայտ հանքանյութ է հայտնաբերվել, որից 1886 թվականին նոր տարր է մեկուսացվել։ Վարկը պատկանում է գերմանացի քիմիկոս Վինքլերին, ով տարերքին տվել է իր հայրենիքի անունը։ Նույնիսկ շատերի հետ օգտակար հատկություններԳերմանիան, որի մեջ բուժման տեղ կար, սկսեց օգտագործել այն միայն Երկրորդ համաշխարհային պատերազմի սկզբին, և նույնիսկ այն ժամանակ ոչ այնքան ակտիվ: Հետևաբար, նույնիսկ հիմա չի կարելի ասել, որ տարրը լավ ուսումնասիրված է, բայց դրա որոշ կարողություններ արդեն ապացուցված և հաջողությամբ կիրառվել են։

Գերմանիումի բուժիչ հատկությունները

Տարրը մաքուր տեսքով չի հայտնաբերվել, դրա մեկուսացումը աշխատատար է, հետևաբար, առաջին իսկ հնարավորության դեպքում այն ​​փոխարինվել է ավելի էժան բաղադրիչներով։ Սկզբում այն ​​օգտագործվում էր դիոդների և տրանզիստորների մեջ, բայց պարզվեց, որ սիլիցիումը ավելի հարմար և մատչելի է, ուստի գերմանիումի քիմիական հատկությունների ուսումնասիրությունը շարունակվեց։ Այժմ այն ​​մտնում է ջերմաէլեկտրական համաձուլվածքների մեջ, որն օգտագործվում է միկրոալիքային սարքերի, ինֆրակարմիր տեխնոլոգիայի մեջ։

Բժշկությունը նույնպես հետաքրքրված է նոր տարրով, բայց նշանակալի արդյունքհաջողվել է ստանալ միայն անցյալ դարի 70-ականների վերջին։ Ճապոնացի մասնագետներին հաջողվել է բացել բուժիչ հատկություններգերմանիում և նախանշել դրանց կիրառման եղանակները: Կենդանիների վրա փորձարկումներից և մարդկանց վրա ազդեցության կլինիկական դիտարկումներից հետո պարզվեց, որ տարրն ունակ է.

• խթանել;
• թթվածին հասցնել հյուսվածքներին;
• պայքարել ուռուցքների դեմ;
• բարձրացնել նյարդային ազդակների փոխանցումը.

Օգտագործման բարդությունը կայանում է նրանում, որ գերմանիումի թունավորությունը մեծ չափաբաժիններով է, ուստի պահանջվում էր դեղամիջոց, որը կարող էր ունենալ. դրական ազդեցությունմարմնի որոշակի գործընթացների վրա նվազագույն վնասով: Առաջինը «Germanium-132»-ն էր, որն օգնում է բարելավել մարդու իմունային կարգավիճակը, օգնում է խուսափել թթվածնի պակասից հեմոգլոբինի մակարդակի անկման դեպքում։ Փորձերը ցույց են տվել նաև տարրի ազդեցությունը ինտերֆերոնների արտադրության վրա, որոնք դիմադրում են արագ բաժանվող (ուռուցքային) բջիջներին։ Օգուտը նկատվում է միայն այն դեպքում, երբ օգտագործվում է բանավոր, կրելով զարդերգերմանիումով ոչ մի ազդեցություն չի տա։

Գերմանիումի պակասը նվազեցնում է մարմնի դիմադրելու բնական կարողությունը արտաքին ազդեցությունները, ինչը հանգեցնում է տարբեր խախտումների։ Առաջարկվող օրական դոզան 0,8-1,5 մգ է: Ստացեք անհրաժեշտ տարրԿարելի է կաթի, սաղմոնի, սնկերի, սխտորի և լոբի կանոնավոր օգտագործմամբ։

Խնդրում ենք նկատի ունենալ, որ գերմանիումը մեր կողմից ընդունվում է ցանկացած քանակությամբ և ձևով, ներառյալ: ջարդոնի ձևը. Գերմանիում կարող եք վաճառել՝ զանգահարելով Մոսկվայի վերը նշված հեռախոսահամարով:

Գերմանիումը փխրուն կիսամետաղ է արծաթագույն սպիտակբացվել է 1886 թ. Այս հանքանյութը չի հայտնաբերվում իր մաքուր տեսքով: Այն գտնվում է սիլիկատներում, երկաթի և սուլֆիդային հանքաքարերում։ Նրա որոշ միացություններ թունավոր են։ Գերմանիումը լայնորեն օգտագործվում էր էլեկտրաարդյունաբերության մեջ, որտեղ նրա կիսահաղորդչային հատկությունները օգտակար էին: Այն անփոխարինելի է ինֆրակարմիր և օպտիկամանրաթելային սարքերի արտադրության մեջ։

Որո՞նք են գերմանիումի հատկությունները

Այս հանքանյութի հալման ջերմաստիճանը կազմում է 938,25 աստիճան Ցելսիուս: Նրա ջերմային հզորության ցուցանիշները դեռևս չեն կարող բացատրվել գիտնականների կողմից, ինչը շատ ոլորտներում այն ​​դարձնում է անփոխարինելի։ Գերմանիումը հալվելիս ունի իր խտությունը մեծացնելու հատկություն։ Այն ունի գերազանց էլեկտրական հատկություններ, ինչը այն դարձնում է հիանալի անուղղակի բաց կիսահաղորդիչ:

Եթե ​​խոսեք դրա մասին քիմիական հատկություններԱյս կիսամետաղը, հարկ է նշել, որ այն դիմացկուն է թթուների և ալկալիների, ջրի և օդի նկատմամբ: Գերմանիումը լուծվում է ջրածնի պերօքսիդի և ջրային ռեգիայի լուծույթում։

գերմանիումի արդյունահանում

Այժմ այս կիսամետաղը սահմանափակ քանակությամբ է արդյունահանվում։ Նրա հանքավայրերը շատ ավելի փոքր են՝ համեմատած բիսմուտի, անտիմոնի և արծաթի հանքավայրերի։

Հաշվի առնելով այն հանգամանքը, որ երկրակեղևում այս հանքանյութի պարունակության տեսակարար կշիռը բավականին փոքր է, այն ձևավորում է իր սեփական հանքանյութերը՝ բյուրեղային ցանցերի մեջ այլ մետաղների ներմուծման պատճառով: Գերմանիումի ամենաբարձր պարունակությունը նկատվում է սֆալերիտի, պիրարգիրիտի, սուլֆանիտի, գունավոր և երկաթի հանքաքարեր. Այն տեղի է ունենում, բայց շատ ավելի հազվադեպ, նավթի և ածխի հանքավայրերում:

Գերմանիումի օգտագործումը

Չնայած այն հանգամանքին, որ գերմանիումը հայտնաբերվել է բավականին վաղուց, այն սկսել է օգտագործվել արդյունաբերության մեջ մոտ 80 տարի առաջ: Կիսամետաղն առաջին անգամ օգտագործվել է ռազմական արտադրության մեջ որոշների արտադրության համար էլեկտրոնային սարքեր. Այս դեպքում այն ​​գտավ օգտագործումը որպես դիոդներ: Հիմա իրավիճակը որոշակիորեն փոխվել է։

Գերմանիումի կիրառման ամենատարածված ոլորտները ներառում են.

• օպտիկայի արտադրություն. Semimetal-ը դարձել է անփոխարինելի օպտիկական տարրերի արտադրության մեջ, որոնք ներառում են սենսորների, պրիզմաների և ոսպնյակների օպտիկական պատուհաններ: Այստեղ օգտակար եղան գերմանիումի թափանցիկության հատկությունները ինֆրակարմիր տարածաշրջանում: Semimetal-ը օգտագործվում է ջերմային պատկերման տեսախցիկների, հրդեհային համակարգերի, գիշերային տեսողության սարքերի օպտիկայի արտադրության մեջ;
• ռադիոէլեկտրոնիկայի արտադրություն։ Այս ոլորտում կիսամետաղն օգտագործվել է դիոդների և տրանզիստորների արտադրության մեջ։ Այնուամենայնիվ, 1970-ականներին գերմանական սարքերը փոխարինվեցին սիլիկոնայիններով, քանի որ սիլիցիումը հնարավորություն տվեց զգալիորեն բարելավել արտադրված արտադրանքի տեխնիկական և գործառնական բնութագրերը: Դիմադրության բարձրացում ջերմաստիճանի ազդեցությունները. Բացի այդ, գերմանիումի սարքերը շահագործման ընթացքում մեծ աղմուկ են արձակել։

Ներկայիս իրավիճակը Գերմանիայի հետ

Ներկայումս կիսամետաղն օգտագործվում է միկրոալիքային սարքերի արտադրության մեջ։ Telleride germanium-ը ապացուցել է իրեն որպես ջերմաէլեկտրական նյութ: Գերմանիումի գներն այժմ բավականին բարձր են։ Մեկ կիլոգրամ մետաղական գերմանիումի արժեքը 1200 դոլար է։

Գնելով Գերմանիա

Արծաթագույն մոխրագույն գերմանիումը հազվադեպ է: Փխրուն կիսամետաղն առանձնանում է իր կիսահաղորդչային հատկություններով և լայնորեն օգտագործվում է ժամանակակից էլեկտրական սարքեր ստեղծելու համար։ Այն նաև օգտագործվում է բարձր ճշգրտության օպտիկական գործիքների և ռադիոսարքավորումների ստեղծման համար։ Գերմանիումը մեծ արժեք ունի ինչպես մաքուր մետաղի, այնպես էլ երկօքսիդի տեսքով։

Goldform ընկերությունը մասնագիտացած է գերմանիումի, մետաղի տարբեր ջարդոնի և ռադիո բաղադրիչների գնման մեջ: Առաջարկում ենք օգնություն նյութի գնահատման, տեղափոխման հարցում։ Դուք կարող եք փոստով ուղարկել germanium և ամբողջությամբ հետ ստանալ ձեր գումարը: