Что такое германий: Германий — это… Что такое Германий?

Содержание

Германий — это… Что такое Германий?

Запрос «Ge» перенаправляется сюда; о корпорации см. General Electric.
Внешний вид простого вещества

Светло-серый полупроводник с металлическим блеском
Свойства атома
Имя, символ, номер

Герма́ний / Germanium (Ge), 32

Атомная масса
(молярная масса)

72,61 а. е. м. (г/моль)

Электронная конфигурация

[Ar] 3d10 4s2 4p2

Радиус атома

137 пм

Химические свойства
Ковалентный радиус

122 пм

Радиус иона

(+4e) 53 (+2e) 73 пм

Электроотрицательность

2,01 (шкала Полинга)

Электродный потенциал

0

Степени окисления

4, 2

Энергия ионизации
(первый электрон)

760,0 (7,88) кДж/моль (эВ)

Термодинамические свойства простого вещества
Плотность (при н. у.)

5,323 г/см³

Температура плавления

1210,6 K

Температура кипения

3103 K

Теплота плавления

36,8 кДж/моль

Теплота испарения

328 кДж/моль

Молярная теплоёмкость

23,32[1] Дж/(K·моль)

Молярный объём

13,6 см³/моль

Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки

алмазная

Параметры решётки

5,660 Å

Температура Дебая

360 K

Прочие характеристики
Теплопроводность

(300 K) 60,2 Вт/(м·К)

32

Германий

3d104s24p2

Герма́ний — химический элемент с атомным номером 32 в периодической системе, обозначается символом Ge (нем. Germanium).

История

Элемент был предсказан Д. И. Менделеевым (как эка-кремний) и открыт[2][3] в 1886 году немецким химиком Клеменсом Винклером, профессором Фрейбергской горной академии, при анализе минерала аргиродита Ag8GeS6.

Происхождение названия

Назван в честь Германии, родины Винклера.

Нахождение в природе

Общее содержание германия в земной коре 1,5·10−4% по массе, то есть больше, чем, например, сурьмы, серебра, висмута. Германий вследствие незначительного содержания в земной коре и геохимического сродства с некоторыми широко распространёнными элементами обнаруживает ограниченную способность к образованию собственных минералов, внедряясь в кристаллические решётки других минералов. Поэтому собственные минералы германия встречаются исключительно редко. Почти все они представляют собой сульфосоли: германит Cu

2(Cu, Fe, Ge, Zn)2 (S, As)4 (6 — 10 % Ge), аргиродит Ag8GeS6 (3,6 — 7 % Ge), конфильдит Ag8(Sn, Ge) S6 (до 2 % Ge) и др. редкие минералы (ультрабазит, ранерит, франкеит). Основная масса германия рассеяна в земной коре в большом числе горных пород и минералов. Так, например, в некоторых сфалеритах содержание германия достигает килограммов на тонну, в энаргитах до 5 кг/т, в пираргирите до 10 кг/т, в сульваните и франкеите 1 кг/т, в других сульфидах и силикатах — сотни и десятки г/т. Германий концентрируется в месторождениях многих металлов — в сульфидных рудах цветных металлов, в железных рудах, в некоторых окисных минералах (хромите, магнетите, рутиле и др.), в гранитах, диабазах и базальтах. Кроме того, германий присутствует почти во всех силикатах, в некоторых месторождениях каменного угля и нефти. Концентрация германия в морской воде 6·10
−5
мг/л[4].

Получение

Германий встречается в виде примеси к полиметаллическим, никелевым, вольфрамовым рудам, а также в силикатах. В результате сложных и трудоёмких операций по обогащению руды и её концентрированию германий выделяют в виде оксида GeO2, который восстанавливают водородом при 600 °C до простого вещества:

GeO2 + 2H2 = Ge + 2H2O.

Очистка и выращивание монокристаллов германия производится методом зонной плавки.

Физические свойства

Кристаллическая структура германия.

Кристаллическая решётка германия — кубическая гранецентрированная типа алмаза, пространственная группа F d3m, постоянная решётки а

= 0,5658 нм. Германий — один из немногих элементов и веществ, плотность которого в жидком состоянии (5,57 г/см3) выше, чем в твёрдом (5,33 г/см3). Другие, например, — кремний, галлий, висмут, вода.

Механические свойства

[5]
  • Скорость звука (t=20÷25 °C) в различных направлениях ·1000 м/с.
    • L100 : 4,92
    • S100 : 3,55
    • L110 : 5,41
    • S110 : 2,75
    • L111 : 5,56
    • S111 : 3,04

Электронные свойства

Германий является типичным непрямозонным полупроводником.

  • Статическая диэлектрическая проницаемость ε = 16,0
  • Ширина запрещённой зоны (300 К) Eg = 0,67 эВ
  • Собственная концентрация ni=2,33·1013 см−3[5]
  • Эффективная масса[6]:
    • электронов, продольная: mII=1,58m0, mII=1,64m0[7]
    • электронов, поперечная: m
      =0,0815m0 , m=0,082m0[7]
    • дырок, тяжелых: mhh=0,379m0
    • дырок, легких: mhl=0,042m0
  • Электронное сродство: χ = 4,0 эВ[7]

Легированный галлием германий в тонкой плёнке можно привести в сверхпроводящее состояние[8].

Изотопы

В природе встречается пять изотопов: 70Ge (20,55 % масс.), 72Ge (27,37 %), 73Ge (7,67 %), 74Ge (36,74 %), 76Ge (7,67 %). Первые четыре стабильны, пятый (76Ge) испытывает двойной бета-распад с периодом полураспада 1,58·1021 лет. Кроме этого существует два «долгоживущих» искусственных: 68Ge (время полураспада 270,8 дня) и 71Ge (время полураспада 11,26 дня).

Химические свойства

В химических соединениях германий обычно проявляет валентности 4 или 2. Соединения с валентностью 4 стабильнее. При нормальных условиях устойчив к действию воздуха и воды, щелочей и кислот, растворим в царской водке и в щелочном растворе перекиси водорода. Применение находят сплавы германия и стёкла на основе диоксида германия.

Соединения германия

Неорганические
Органические

Германийорганические соединения — металлоорганические соединения содержащие связь «германий-углерод». Иногда ими называются любые органические соединения, содержащие германий.

Первое германоорганическое соединение — тетраэтилгерман, было синтезировано немецким химиком Клеменсом Винклером (нем. Clemens Winkler) в 1887 году

  • Тетраметилгерман (Ge(CH3)4)
  • Тетраэтилгерман (Ge(C2H5)4).
  • Изобутилгерман ((CH3)2CHCH2GeH3)

Применение

Оптика

  • Благодаря прозрачности в инфракрасной области спектра металлический германий сверхвысокой чистоты имеет стратегическое значение в производстве оптических элементов инфракрасной оптики: линз, призм, оптических окон датчиков
    [9]
    [10]. Наиболее важная область применения — оптика тепловизионных камер, работающих в диапазоне длин волн от 8 до 14 микрон. Такие устройства используются в системах пассивного тепловидения, военных системах инфракрасного наведения, приборах ночного видения, противопожарных системах. Германий также используется в ИК-спектроскопии в оптических приборах, использующих высокочувствительные ИК-датчики[10]. Оптические детали из Ge обладают очень высоким показателем преломления (4,0) и обязательно требует использования просветляющих покрытий. В частности, используется покрытие из очень твердого алмазоподобного углерода, с показателем преломления 2,0[11][12].
  • Наиболее заметные физические характеристики оксида германия (GeO2) — его высокий показатель преломления и низкая оптическая дисперсия. Эти свойства находят применение в изготовлении широкоугольных объективов камер, микроскопии, и производстве оптического волокна.
  • Тетрахлорид германия используется в производстве оптоволокна, так как образующийся в процессе разложения этого соединения диоксид германия удобен для данного применения благодаря своему высокому показателю преломления и низкому оптическому рассеиванию и поглощению.
  • Сплав GeSbTe используется при производстве перезаписываемых DVD. Сущность перезаписи заключается в изменении оптических свойств этого соединения при фазовом переходе под действием лазерного излучения.[13]

Радиоэлектроника

  • Германий используется в производстве полупроводниковых приборов: транзисторов и диодов. Германиевые транзисторы и детекторные диоды обладают характеристиками, отличными от кремниевых, ввиду меньшего напряжения отпирания p-n-перехода в германии — 0,35…0,4 В против 0,6…0,7 В у кремниевых приборов[14]. Кроме того, обратные токи у германиевых приборов на несколько порядков больше таковых у кремниевых — скажем, в одинаковых условиях кремниевый диод будет иметь обратный ток 10 пА, а германиевый — 100 нА, что в 10000 раз больше
    [15]
    . До 1960-х гг. германиевые полупроводниковые приборы использовались повсеместно. По советскому ГОСТ 10862-64 (1964 г.) и более поздним стандартам германиевые полупроводниковые приборы имеют обозначение, начинающиеся с буквы Г или цифры 1, например: ГТ313, 1Т308 — высокочастотные маломощные транзисторы, ГД507 — импульсный диод. До того транзисторы имели индексы, начинающиеся с букв С, Т или П (МП), а диоды — Д, и определить материал прибора по индексу было невозможно; впрочем, большинство из них были германиевые. В настоящее время германиевые диоды и транзисторы практически полностью вытеснены кремниевыми.
  • Теллурид германия применяется как стабильный термоэлектрический материал и компонент термоэлектрических сплавов (термо-ЭДС 50 мкВ/К).

Прочие применения

Экономика

Цены

Год Цена
($/кг)[16]
1999 1 400
2000 1 250
2001 890
2002 620
2003 380
2004 600
2005 660
2006 880
2007 1 240
2008 1 490
2009 950

Средние цены на германий в 2007 году[17]

  • Германий металлический $1200/кг
  • Германий диоксид (двуокись) $840/кг

Биологическая роль

Германий обнаружен в животных и растительных организмах. Малые количества германия не оказывают физиологического действия на растения, но токсичны в больших количествах. Германий нетоксичен для плесневых грибков.

Для животных германий малотоксичен. У соединений германия не обнаружено фармакологическое действие. Допустимая концентрация германия и его оксида в воздухе — 2 мг/м³, то есть такая же, как и для асбестовой пыли.

Соединения двухвалентного германия значительно более токсичны[18].

См. также

Примечания

  1. Редкол.:Кнунянц И. Л. (гл. ред.) Химическая энциклопедия: в 5 т. — Москва: Советская энциклопедия, 1988. — Т. 1. — С. 531. — 623 с. — 100 000 экз.
  2. Экасилиций — нептуний — ангулярий — германий в «Популярной библиотеке химических элементов» на сайте «Наука и техника»
  3. Германий в Геологической энциклопедии
  4. J.P. Riley and Skirrow G. Chemical Oceanography V. I, 1965
  5. 1 2 Физические величины: справочник/ А. П. Бабичев Н. А. Бабушкина, А. М. Бартковский и др. под ред. И. С. Григорьева, Е. З. Мейлихова. — М.; Энергоатомиздат, 1991. — 1232 с — ISBN 5-283-04013-5
  6. Баранский П. И., Клочев В. П., Потыкевич И. В. Полупроводниковая электроника. Свойства материалов: Справочник. Киев: Наукова думка, 1975. 704с
  7. 1 2 3 Зи С. Физика полупроводниковых приборов. М.:Мир, 1984. 455с
  8. Compulenta
  9. Rieke, G.H. (2007). «Infrared Detector Arrays for Astronomy». Annu. Rev. Astro. Astrophys. 45: 77. DOI:10.1146/annurev.astro.44.051905.092436.
  10. 1 2 Brown, Jr., Robert D. Germanium (pdf). U.S. Geological Survey (2000). Архивировано из первоисточника 22 августа 2011. Проверено 22 сентября 2008.
  11. Lettington, Alan H. (1998). «Applications of diamond-like carbon thin films». Carbon 36 (5–6): 555–560. DOI:10.1016/S0008-6223(98)00062-1.
  12. Gardos, Michael N.; Bonnie L. Soriano, Steven H. Propst (1990). «Study on correlating rain erosion resistance with sliding abrasion resistance of DLC on germanium». Proc. SPIE, 1325 (Mechanical Properties): 99. DOI:10.1117/12.22449.
  13. Understanding Recordable & Rewritable DVD First Edition (pdf). Optical Storage Technology Association (OSTA).(недоступная ссылка — история) Проверено 22 сентября 2008.
  14. Полупроводники. Принцип действия. Свойства электронно-дырочных переходов. — Принцип действия
  15. Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника М.: Мир, 1982, 512 с.
  16. R.N. Soar. (January 2003, January 2004, January 2005, January 2006, January 2007). «Germanium» (pdf). U.S. Geological Survey Mineral Commodity Summaries (USGS Mineral Resources Program): 1–2. Проверено 2008-08-28.
  17. [infogeo.ru/metalls] [уточнить]
  18. Назаренко В. А. Аналитическая химия германия. М., Наука, 1973. 264 с.

Литература

Ссылки

  Электрохимический ряд активности металлов

Eu, Sm, Li, Cs, Rb, K, Ra, Ba, Sr, Ca, Na, Ac, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Gd, Tb, Mg, Y, Dy, Am, Ho, Er, Tm, Lu, Sc, Pu, Th, Np, U, Hf, Be, Al, Ti, Zr, Yb, Mn, V, Nb, Pa, Cr, Zn, Ga, Fe, Cd, In, Tl, Co, Ni, Te, Mo, Sn, Pb, H2, W, Sb, Bi, Ge, Re, Cu, Tc, Te, Rh, Po, Hg, Ag, Pd, Os, Ir, Pt, Au

Германий — это… Что такое Германий?

Запрос «Ge» перенаправляется сюда; о корпорации см. General Electric.
Внешний вид простого вещества

Светло-серый полупроводник с металлическим блеском
Свойства атома
Имя, символ, номер

Герма́ний / Germanium (Ge), 32

Атомная масса
(молярная масса)

72,61 а. е. м. (г/моль)

Электронная конфигурация

[Ar] 3d10 4s2 4p2

Радиус атома

137 пм

Химические свойства
Ковалентный радиус

122 пм

Радиус иона

(+4e) 53 (+2e) 73 пм

Электроотрицательность

2,01 (шкала Полинга)

Электродный потенциал

0

Степени окисления

4, 2

Энергия ионизации
(первый электрон)

760,0 (7,88) кДж/моль (эВ)

Термодинамические свойства простого вещества
Плотность (при н. у.)

5,323 г/см³

Температура плавления

1210,6 K

Температура кипения

3103 K

Теплота плавления

36,8 кДж/моль

Теплота испарения

328 кДж/моль

Молярная теплоёмкость

23,32[1] Дж/(K·моль)

Молярный объём

13,6 см³/моль

Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки

алмазная

Параметры решётки

5,660 Å

Температура Дебая

360 K

Прочие характеристики
Теплопроводность

(300 K) 60,2 Вт/(м·К)

32

Германий

3d104s24p2

Герма́ний — химический элемент с атомным номером 32 в периодической системе, обозначается символом Ge (нем. Germanium).

История

Элемент был предсказан Д. И. Менделеевым (как эка-кремний) и открыт[2][3] в 1886 году немецким химиком Клеменсом Винклером, профессором Фрейбергской горной академии, при анализе минерала аргиродита Ag8GeS6.

Происхождение названия

Назван в честь Германии, родины Винклера.

Нахождение в природе

Общее содержание германия в земной коре 1,5·10−4% по массе, то есть больше, чем, например, сурьмы, серебра, висмута. Германий вследствие незначительного содержания в земной коре и геохимического сродства с некоторыми широко распространёнными элементами обнаруживает ограниченную способность к образованию собственных минералов, внедряясь в кристаллические решётки других минералов. Поэтому собственные минералы германия встречаются исключительно редко. Почти все они представляют собой сульфосоли: германит Cu2(Cu, Fe, Ge, Zn)2 (S, As)4 (6 — 10 % Ge), аргиродит Ag8GeS6 (3,6 — 7 % Ge), конфильдит Ag8(Sn, Ge) S6 (до 2 % Ge) и др. редкие минералы (ультрабазит, ранерит, франкеит). Основная масса германия рассеяна в земной коре в большом числе горных пород и минералов. Так, например, в некоторых сфалеритах содержание германия достигает килограммов на тонну, в энаргитах до 5 кг/т, в пираргирите до 10 кг/т, в сульваните и франкеите 1 кг/т, в других сульфидах и силикатах — сотни и десятки г/т. Германий концентрируется в месторождениях многих металлов — в сульфидных рудах цветных металлов, в железных рудах, в некоторых окисных минералах (хромите, магнетите, рутиле и др.), в гранитах, диабазах и базальтах. Кроме того, германий присутствует почти во всех силикатах, в некоторых месторождениях каменного угля и нефти. Концентрация германия в морской воде 6·10−5 мг/л[4].

Получение

Германий встречается в виде примеси к полиметаллическим, никелевым, вольфрамовым рудам, а также в силикатах. В результате сложных и трудоёмких операций по обогащению руды и её концентрированию германий выделяют в виде оксида GeO2, который восстанавливают водородом при 600 °C до простого вещества:

GeO2 + 2H2 = Ge + 2H2O.

Очистка и выращивание монокристаллов германия производится методом зонной плавки.

Физические свойства

Кристаллическая структура германия.

Кристаллическая решётка германия — кубическая гранецентрированная типа алмаза, пространственная группа F d3m, постоянная решётки а = 0,5658 нм. Германий — один из немногих элементов и веществ, плотность которого в жидком состоянии (5,57 г/см3) выше, чем в твёрдом (5,33 г/см3). Другие, например, — кремний, галлий, висмут, вода.

Механические свойства

[5]
  • Скорость звука (t=20÷25 °C) в различных направлениях ·1000 м/с.
    • L100 : 4,92
    • S100 : 3,55
    • L110 : 5,41
    • S110 : 2,75
    • L111 : 5,56
    • S111 : 3,04

Электронные свойства

Германий является типичным непрямозонным полупроводником.

  • Статическая диэлектрическая проницаемость ε = 16,0
  • Ширина запрещённой зоны (300 К) Eg = 0,67 эВ
  • Собственная концентрация ni=2,33·1013 см−3[5]
  • Эффективная масса[6]:
    • электронов, продольная: mII=1,58m0, mII=1,64m0[7]
    • электронов, поперечная: m=0,0815m0 , m=0,082m0[7]
    • дырок, тяжелых: mhh=0,379m0
    • дырок, легких: mhl=0,042m0
  • Электронное сродство: χ = 4,0 эВ[7]

Легированный галлием германий в тонкой плёнке можно привести в сверхпроводящее состояние[8].

Изотопы

В природе встречается пять изотопов: 70Ge (20,55 % масс.), 72Ge (27,37 %), 73Ge (7,67 %), 74Ge (36,74 %), 76Ge (7,67 %). Первые четыре стабильны, пятый (76Ge) испытывает двойной бета-распад с периодом полураспада 1,58·1021 лет. Кроме этого существует два «долгоживущих» искусственных: 68Ge (время полураспада 270,8 дня) и 71Ge (время полураспада 11,26 дня).

Химические свойства

В химических соединениях германий обычно проявляет валентности 4 или 2. Соединения с валентностью 4 стабильнее. При нормальных условиях устойчив к действию воздуха и воды, щелочей и кислот, растворим в царской водке и в щелочном растворе перекиси водорода. Применение находят сплавы германия и стёкла на основе диоксида германия.

Соединения германия

Неорганические
Органические

Германийорганические соединения — металлоорганические соединения содержащие связь «германий-углерод». Иногда ими называются любые органические соединения, содержащие германий.

Первое германоорганическое соединение — тетраэтилгерман, было синтезировано немецким химиком Клеменсом Винклером (нем. Clemens Winkler) в 1887 году

  • Тетраметилгерман (Ge(CH3)4)
  • Тетраэтилгерман (Ge(C2H5)4).
  • Изобутилгерман ((CH3)2CHCH2GeH3)

Применение

Оптика

  • Благодаря прозрачности в инфракрасной области спектра металлический германий сверхвысокой чистоты имеет стратегическое значение в производстве оптических элементов инфракрасной оптики: линз, призм, оптических окон датчиков[9][10]. Наиболее важная область применения — оптика тепловизионных камер, работающих в диапазоне длин волн от 8 до 14 микрон. Такие устройства используются в системах пассивного тепловидения, военных системах инфракрасного наведения, приборах ночного видения, противопожарных системах. Германий также используется в ИК-спектроскопии в оптических приборах, использующих высокочувствительные ИК-датчики[10]. Оптические детали из Ge обладают очень высоким показателем преломления (4,0) и обязательно требует использования просветляющих покрытий. В частности, используется покрытие из очень твердого алмазоподобного углерода, с показателем преломления 2,0[11][12].
  • Наиболее заметные физические характеристики оксида германия (GeO2) — его высокий показатель преломления и низкая оптическая дисперсия. Эти свойства находят применение в изготовлении широкоугольных объективов камер, микроскопии, и производстве оптического волокна.
  • Тетрахлорид германия используется в производстве оптоволокна, так как образующийся в процессе разложения этого соединения диоксид германия удобен для данного применения благодаря своему высокому показателю преломления и низкому оптическому рассеиванию и поглощению.
  • Сплав GeSbTe используется при производстве перезаписываемых DVD. Сущность перезаписи заключается в изменении оптических свойств этого соединения при фазовом переходе под действием лазерного излучения.[13]

Радиоэлектроника

  • Германий используется в производстве полупроводниковых приборов: транзисторов и диодов. Германиевые транзисторы и детекторные диоды обладают характеристиками, отличными от кремниевых, ввиду меньшего напряжения отпирания p-n-перехода в германии — 0,35…0,4 В против 0,6…0,7 В у кремниевых приборов[14]. Кроме того, обратные токи у германиевых приборов на несколько порядков больше таковых у кремниевых — скажем, в одинаковых условиях кремниевый диод будет иметь обратный ток 10 пА, а германиевый — 100 нА, что в 10000 раз больше[15]. До 1960-х гг. германиевые полупроводниковые приборы использовались повсеместно. По советскому ГОСТ 10862-64 (1964 г.) и более поздним стандартам германиевые полупроводниковые приборы имеют обозначение, начинающиеся с буквы Г или цифры 1, например: ГТ313, 1Т308 — высокочастотные маломощные транзисторы, ГД507 — импульсный диод. До того транзисторы имели индексы, начинающиеся с букв С, Т или П (МП), а диоды — Д, и определить материал прибора по индексу было невозможно; впрочем, большинство из них были германиевые. В настоящее время германиевые диоды и транзисторы практически полностью вытеснены кремниевыми.
  • Теллурид германия применяется как стабильный термоэлектрический материал и компонент термоэлектрических сплавов (термо-ЭДС 50 мкВ/К).

Прочие применения

Экономика

Цены

Год Цена
($/кг)[16]
1999 1 400
2000 1 250
2001 890
2002 620
2003 380
2004 600
2005 660
2006 880
2007 1 240
2008 1 490
2009 950

Средние цены на германий в 2007 году[17]

  • Германий металлический $1200/кг
  • Германий диоксид (двуокись) $840/кг

Биологическая роль

Германий обнаружен в животных и растительных организмах. Малые количества германия не оказывают физиологического действия на растения, но токсичны в больших количествах. Германий нетоксичен для плесневых грибков.

Для животных германий малотоксичен. У соединений германия не обнаружено фармакологическое действие. Допустимая концентрация германия и его оксида в воздухе — 2 мг/м³, то есть такая же, как и для асбестовой пыли.

Соединения двухвалентного германия значительно более токсичны[18].

См. также

Примечания

  1. Редкол.:Кнунянц И. Л. (гл. ред.) Химическая энциклопедия: в 5 т. — Москва: Советская энциклопедия, 1988. — Т. 1. — С. 531. — 623 с. — 100 000 экз.
  2. Экасилиций — нептуний — ангулярий — германий в «Популярной библиотеке химических элементов» на сайте «Наука и техника»
  3. Германий в Геологической энциклопедии
  4. J.P. Riley and Skirrow G. Chemical Oceanography V. I, 1965
  5. 1 2 Физические величины: справочник/ А. П. Бабичев Н. А. Бабушкина, А. М. Бартковский и др. под ред. И. С. Григорьева, Е. З. Мейлихова. — М.; Энергоатомиздат, 1991. — 1232 с — ISBN 5-283-04013-5
  6. Баранский П. И., Клочев В. П., Потыкевич И. В. Полупроводниковая электроника. Свойства материалов: Справочник. Киев: Наукова думка, 1975. 704с
  7. 1 2 3 Зи С. Физика полупроводниковых приборов. М.:Мир, 1984. 455с
  8. Compulenta
  9. Rieke, G.H. (2007). «Infrared Detector Arrays for Astronomy». Annu. Rev. Astro. Astrophys. 45: 77. DOI:10.1146/annurev.astro.44.051905.092436.
  10. 1 2 Brown, Jr., Robert D. Germanium (pdf). U.S. Geological Survey (2000). Архивировано из первоисточника 22 августа 2011. Проверено 22 сентября 2008.
  11. Lettington, Alan H. (1998). «Applications of diamond-like carbon thin films». Carbon 36 (5–6): 555–560. DOI:10.1016/S0008-6223(98)00062-1.
  12. Gardos, Michael N.; Bonnie L. Soriano, Steven H. Propst (1990). «Study on correlating rain erosion resistance with sliding abrasion resistance of DLC on germanium». Proc. SPIE, 1325 (Mechanical Properties): 99. DOI:10.1117/12.22449.
  13. Understanding Recordable & Rewritable DVD First Edition (pdf). Optical Storage Technology Association (OSTA).(недоступная ссылка — история) Проверено 22 сентября 2008.
  14. Полупроводники. Принцип действия. Свойства электронно-дырочных переходов. — Принцип действия
  15. Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника М.: Мир, 1982, 512 с.
  16. R.N. Soar. (January 2003, January 2004, January 2005, January 2006, January 2007). «Germanium» (pdf). U.S. Geological Survey Mineral Commodity Summaries (USGS Mineral Resources Program): 1–2. Проверено 2008-08-28.
  17. [infogeo.ru/metalls] [уточнить]
  18. Назаренко В. А. Аналитическая химия германия. М., Наука, 1973. 264 с.

Литература

Ссылки

  Электрохимический ряд активности металлов

Eu, Sm, Li, Cs, Rb, K, Ra, Ba, Sr, Ca, Na, Ac, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Gd, Tb, Mg, Y, Dy, Am, Ho, Er, Tm, Lu, Sc, Pu, Th, Np, U, Hf, Be, Al, Ti, Zr, Yb, Mn, V, Nb, Pa, Cr, Zn, Ga, Fe, Cd, In, Tl, Co, Ni, Te, Mo, Sn, Pb, H2, W, Sb, Bi, Ge, Re, Cu, Tc, Te, Rh, Po, Hg, Ag, Pd, Os, Ir, Pt, Au

Германий — это… Что такое Германий?

Запрос «Ge» перенаправляется сюда; о корпорации см. General Electric.
Внешний вид простого вещества

Светло-серый полупроводник с металлическим блеском
Свойства атома
Имя, символ, номер

Герма́ний / Germanium (Ge), 32

Атомная масса
(молярная масса)

72,61 а. е. м. (г/моль)

Электронная конфигурация

[Ar] 3d10 4s2 4p2

Радиус атома

137 пм

Химические свойства
Ковалентный радиус

122 пм

Радиус иона

(+4e) 53 (+2e) 73 пм

Электроотрицательность

2,01 (шкала Полинга)

Электродный потенциал

0

Степени окисления

4, 2

Энергия ионизации
(первый электрон)

760,0 (7,88) кДж/моль (эВ)

Термодинамические свойства простого вещества
Плотность (при н. у.)

5,323 г/см³

Температура плавления

1210,6 K

Температура кипения

3103 K

Теплота плавления

36,8 кДж/моль

Теплота испарения

328 кДж/моль

Молярная теплоёмкость

23,32[1] Дж/(K·моль)

Молярный объём

13,6 см³/моль

Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки

алмазная

Параметры решётки

5,660 Å

Температура Дебая

360 K

Прочие характеристики
Теплопроводность

(300 K) 60,2 Вт/(м·К)

32

Германий

3d104s24p2

Герма́ний — химический элемент с атомным номером 32 в периодической системе, обозначается символом Ge (нем. Germanium).

История

Элемент был предсказан Д. И. Менделеевым (как эка-кремний) и открыт[2][3] в 1886 году немецким химиком Клеменсом Винклером, профессором Фрейбергской горной академии, при анализе минерала аргиродита Ag8GeS6.

Происхождение названия

Назван в честь Германии, родины Винклера.

Нахождение в природе

Общее содержание германия в земной коре 1,5·10−4% по массе, то есть больше, чем, например, сурьмы, серебра, висмута. Германий вследствие незначительного содержания в земной коре и геохимического сродства с некоторыми широко распространёнными элементами обнаруживает ограниченную способность к образованию собственных минералов, внедряясь в кристаллические решётки других минералов. Поэтому собственные минералы германия встречаются исключительно редко. Почти все они представляют собой сульфосоли: германит Cu2(Cu, Fe, Ge, Zn)2 (S, As)4 (6 — 10 % Ge), аргиродит Ag8GeS6 (3,6 — 7 % Ge), конфильдит Ag8(Sn, Ge) S6 (до 2 % Ge) и др. редкие минералы (ультрабазит, ранерит, франкеит). Основная масса германия рассеяна в земной коре в большом числе горных пород и минералов. Так, например, в некоторых сфалеритах содержание германия достигает килограммов на тонну, в энаргитах до 5 кг/т, в пираргирите до 10 кг/т, в сульваните и франкеите 1 кг/т, в других сульфидах и силикатах — сотни и десятки г/т. Германий концентрируется в месторождениях многих металлов — в сульфидных рудах цветных металлов, в железных рудах, в некоторых окисных минералах (хромите, магнетите, рутиле и др.), в гранитах, диабазах и базальтах. Кроме того, германий присутствует почти во всех силикатах, в некоторых месторождениях каменного угля и нефти. Концентрация германия в морской воде 6·10−5 мг/л[4].

Получение

Германий встречается в виде примеси к полиметаллическим, никелевым, вольфрамовым рудам, а также в силикатах. В результате сложных и трудоёмких операций по обогащению руды и её концентрированию германий выделяют в виде оксида GeO2, который восстанавливают водородом при 600 °C до простого вещества:

GeO2 + 2H2 = Ge + 2H2O.

Очистка и выращивание монокристаллов германия производится методом зонной плавки.

Физические свойства

Кристаллическая структура германия.

Кристаллическая решётка германия — кубическая гранецентрированная типа алмаза, пространственная группа F d3m, постоянная решётки а = 0,5658 нм. Германий — один из немногих элементов и веществ, плотность которого в жидком состоянии (5,57 г/см3) выше, чем в твёрдом (5,33 г/см3). Другие, например, — кремний, галлий, висмут, вода.

Механические свойства

[5]
  • Скорость звука (t=20÷25 °C) в различных направлениях ·1000 м/с.
    • L100 : 4,92
    • S100 : 3,55
    • L110 : 5,41
    • S110 : 2,75
    • L111 : 5,56
    • S111 : 3,04

Электронные свойства

Германий является типичным непрямозонным полупроводником.

  • Статическая диэлектрическая проницаемость ε = 16,0
  • Ширина запрещённой зоны (300 К) Eg = 0,67 эВ
  • Собственная концентрация ni=2,33·1013 см−3[5]
  • Эффективная масса[6]:
    • электронов, продольная: mII=1,58m0, mII=1,64m0[7]
    • электронов, поперечная: m=0,0815m0 , m=0,082m0[7]
    • дырок, тяжелых: mhh=0,379m0
    • дырок, легких: mhl=0,042m0
  • Электронное сродство: χ = 4,0 эВ[7]

Легированный галлием германий в тонкой плёнке можно привести в сверхпроводящее состояние[8].

Изотопы

В природе встречается пять изотопов: 70Ge (20,55 % масс.), 72Ge (27,37 %), 73Ge (7,67 %), 74Ge (36,74 %), 76Ge (7,67 %). Первые четыре стабильны, пятый (76Ge) испытывает двойной бета-распад с периодом полураспада 1,58·1021 лет. Кроме этого существует два «долгоживущих» искусственных: 68Ge (время полураспада 270,8 дня) и 71Ge (время полураспада 11,26 дня).

Химические свойства

В химических соединениях германий обычно проявляет валентности 4 или 2. Соединения с валентностью 4 стабильнее. При нормальных условиях устойчив к действию воздуха и воды, щелочей и кислот, растворим в царской водке и в щелочном растворе перекиси водорода. Применение находят сплавы германия и стёкла на основе диоксида германия.

Соединения германия

Неорганические
Органические

Германийорганические соединения — металлоорганические соединения содержащие связь «германий-углерод». Иногда ими называются любые органические соединения, содержащие германий.

Первое германоорганическое соединение — тетраэтилгерман, было синтезировано немецким химиком Клеменсом Винклером (нем. Clemens Winkler) в 1887 году

  • Тетраметилгерман (Ge(CH3)4)
  • Тетраэтилгерман (Ge(C2H5)4).
  • Изобутилгерман ((CH3)2CHCH2GeH3)

Применение

Оптика

  • Благодаря прозрачности в инфракрасной области спектра металлический германий сверхвысокой чистоты имеет стратегическое значение в производстве оптических элементов инфракрасной оптики: линз, призм, оптических окон датчиков[9][10]. Наиболее важная область применения — оптика тепловизионных камер, работающих в диапазоне длин волн от 8 до 14 микрон. Такие устройства используются в системах пассивного тепловидения, военных системах инфракрасного наведения, приборах ночного видения, противопожарных системах. Германий также используется в ИК-спектроскопии в оптических приборах, использующих высокочувствительные ИК-датчики[10]. Оптические детали из Ge обладают очень высоким показателем преломления (4,0) и обязательно требует использования просветляющих покрытий. В частности, используется покрытие из очень твердого алмазоподобного углерода, с показателем преломления 2,0[11][12].
  • Наиболее заметные физические характеристики оксида германия (GeO2) — его высокий показатель преломления и низкая оптическая дисперсия. Эти свойства находят применение в изготовлении широкоугольных объективов камер, микроскопии, и производстве оптического волокна.
  • Тетрахлорид германия используется в производстве оптоволокна, так как образующийся в процессе разложения этого соединения диоксид германия удобен для данного применения благодаря своему высокому показателю преломления и низкому оптическому рассеиванию и поглощению.
  • Сплав GeSbTe используется при производстве перезаписываемых DVD. Сущность перезаписи заключается в изменении оптических свойств этого соединения при фазовом переходе под действием лазерного излучения.[13]

Радиоэлектроника

  • Германий используется в производстве полупроводниковых приборов: транзисторов и диодов. Германиевые транзисторы и детекторные диоды обладают характеристиками, отличными от кремниевых, ввиду меньшего напряжения отпирания p-n-перехода в германии — 0,35…0,4 В против 0,6…0,7 В у кремниевых приборов[14]. Кроме того, обратные токи у германиевых приборов на несколько порядков больше таковых у кремниевых — скажем, в одинаковых условиях кремниевый диод будет иметь обратный ток 10 пА, а германиевый — 100 нА, что в 10000 раз больше[15]. До 1960-х гг. германиевые полупроводниковые приборы использовались повсеместно. По советскому ГОСТ 10862-64 (1964 г.) и более поздним стандартам германиевые полупроводниковые приборы имеют обозначение, начинающиеся с буквы Г или цифры 1, например: ГТ313, 1Т308 — высокочастотные маломощные транзисторы, ГД507 — импульсный диод. До того транзисторы имели индексы, начинающиеся с букв С, Т или П (МП), а диоды — Д, и определить материал прибора по индексу было невозможно; впрочем, большинство из них были германиевые. В настоящее время германиевые диоды и транзисторы практически полностью вытеснены кремниевыми.
  • Теллурид германия применяется как стабильный термоэлектрический материал и компонент термоэлектрических сплавов (термо-ЭДС 50 мкВ/К).

Прочие применения

Экономика

Цены

Год Цена
($/кг)[16]
1999 1 400
2000 1 250
2001 890
2002 620
2003 380
2004 600
2005 660
2006 880
2007 1 240
2008 1 490
2009 950

Средние цены на германий в 2007 году[17]

  • Германий металлический $1200/кг
  • Германий диоксид (двуокись) $840/кг

Биологическая роль

Германий обнаружен в животных и растительных организмах. Малые количества германия не оказывают физиологического действия на растения, но токсичны в больших количествах. Германий нетоксичен для плесневых грибков.

Для животных германий малотоксичен. У соединений германия не обнаружено фармакологическое действие. Допустимая концентрация германия и его оксида в воздухе — 2 мг/м³, то есть такая же, как и для асбестовой пыли.

Соединения двухвалентного германия значительно более токсичны[18].

См. также

Примечания

  1. Редкол.:Кнунянц И. Л. (гл. ред.) Химическая энциклопедия: в 5 т. — Москва: Советская энциклопедия, 1988. — Т. 1. — С. 531. — 623 с. — 100 000 экз.
  2. Экасилиций — нептуний — ангулярий — германий в «Популярной библиотеке химических элементов» на сайте «Наука и техника»
  3. Германий в Геологической энциклопедии
  4. J.P. Riley and Skirrow G. Chemical Oceanography V. I, 1965
  5. 1 2 Физические величины: справочник/ А. П. Бабичев Н. А. Бабушкина, А. М. Бартковский и др. под ред. И. С. Григорьева, Е. З. Мейлихова. — М.; Энергоатомиздат, 1991. — 1232 с — ISBN 5-283-04013-5
  6. Баранский П. И., Клочев В. П., Потыкевич И. В. Полупроводниковая электроника. Свойства материалов: Справочник. Киев: Наукова думка, 1975. 704с
  7. 1 2 3 Зи С. Физика полупроводниковых приборов. М.:Мир, 1984. 455с
  8. Compulenta
  9. Rieke, G.H. (2007). «Infrared Detector Arrays for Astronomy». Annu. Rev. Astro. Astrophys. 45: 77. DOI:10.1146/annurev.astro.44.051905.092436.
  10. 1 2 Brown, Jr., Robert D. Germanium (pdf). U.S. Geological Survey (2000). Архивировано из первоисточника 22 августа 2011. Проверено 22 сентября 2008.
  11. Lettington, Alan H. (1998). «Applications of diamond-like carbon thin films». Carbon 36 (5–6): 555–560. DOI:10.1016/S0008-6223(98)00062-1.
  12. Gardos, Michael N.; Bonnie L. Soriano, Steven H. Propst (1990). «Study on correlating rain erosion resistance with sliding abrasion resistance of DLC on germanium». Proc. SPIE, 1325 (Mechanical Properties): 99. DOI:10.1117/12.22449.
  13. Understanding Recordable & Rewritable DVD First Edition (pdf). Optical Storage Technology Association (OSTA).(недоступная ссылка — история) Проверено 22 сентября 2008.
  14. Полупроводники. Принцип действия. Свойства электронно-дырочных переходов. — Принцип действия
  15. Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника М.: Мир, 1982, 512 с.
  16. R.N. Soar. (January 2003, January 2004, January 2005, January 2006, January 2007). «Germanium» (pdf). U.S. Geological Survey Mineral Commodity Summaries (USGS Mineral Resources Program): 1–2. Проверено 2008-08-28.
  17. [infogeo.ru/metalls] [уточнить]
  18. Назаренко В. А. Аналитическая химия германия. М., Наука, 1973. 264 с.

Литература

Ссылки

  Электрохимический ряд активности металлов

Eu, Sm, Li, Cs, Rb, K, Ra, Ba, Sr, Ca, Na, Ac, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Gd, Tb, Mg, Y, Dy, Am, Ho, Er, Tm, Lu, Sc, Pu, Th, Np, U, Hf, Be, Al, Ti, Zr, Yb, Mn, V, Nb, Pa, Cr, Zn, Ga, Fe, Cd, In, Tl, Co, Ni, Te, Mo, Sn, Pb, H2, W, Sb, Bi, Ge, Re, Cu, Tc, Te, Rh, Po, Hg, Ag, Pd, Os, Ir, Pt, Au

Германий — это… Что такое Германий?

Запрос «Ge» перенаправляется сюда; о корпорации см. General Electric.
Внешний вид простого вещества

Светло-серый полупроводник с металлическим блеском
Свойства атома
Имя, символ, номер

Герма́ний / Germanium (Ge), 32

Атомная масса
(молярная масса)

72,61 а. е. м. (г/моль)

Электронная конфигурация

[Ar] 3d10 4s2 4p2

Радиус атома

137 пм

Химические свойства
Ковалентный радиус

122 пм

Радиус иона

(+4e) 53 (+2e) 73 пм

Электроотрицательность

2,01 (шкала Полинга)

Электродный потенциал

0

Степени окисления

4, 2

Энергия ионизации
(первый электрон)

760,0 (7,88) кДж/моль (эВ)

Термодинамические свойства простого вещества
Плотность (при н. у.)

5,323 г/см³

Температура плавления

1210,6 K

Температура кипения

3103 K

Теплота плавления

36,8 кДж/моль

Теплота испарения

328 кДж/моль

Молярная теплоёмкость

23,32[1] Дж/(K·моль)

Молярный объём

13,6 см³/моль

Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки

алмазная

Параметры решётки

5,660 Å

Температура Дебая

360 K

Прочие характеристики
Теплопроводность

(300 K) 60,2 Вт/(м·К)

32

Германий

3d104s24p2

Герма́ний — химический элемент с атомным номером 32 в периодической системе, обозначается символом Ge (нем. Germanium).

История

Элемент был предсказан Д. И. Менделеевым (как эка-кремний) и открыт[2][3] в 1886 году немецким химиком Клеменсом Винклером, профессором Фрейбергской горной академии, при анализе минерала аргиродита Ag8GeS6.

Происхождение названия

Назван в честь Германии, родины Винклера.

Нахождение в природе

Общее содержание германия в земной коре 1,5·10−4% по массе, то есть больше, чем, например, сурьмы, серебра, висмута. Германий вследствие незначительного содержания в земной коре и геохимического сродства с некоторыми широко распространёнными элементами обнаруживает ограниченную способность к образованию собственных минералов, внедряясь в кристаллические решётки других минералов. Поэтому собственные минералы германия встречаются исключительно редко. Почти все они представляют собой сульфосоли: германит Cu2(Cu, Fe, Ge, Zn)2 (S, As)4 (6 — 10 % Ge), аргиродит Ag8GeS6 (3,6 — 7 % Ge), конфильдит Ag8(Sn, Ge) S6 (до 2 % Ge) и др. редкие минералы (ультрабазит, ранерит, франкеит). Основная масса германия рассеяна в земной коре в большом числе горных пород и минералов. Так, например, в некоторых сфалеритах содержание германия достигает килограммов на тонну, в энаргитах до 5 кг/т, в пираргирите до 10 кг/т, в сульваните и франкеите 1 кг/т, в других сульфидах и силикатах — сотни и десятки г/т. Германий концентрируется в месторождениях многих металлов — в сульфидных рудах цветных металлов, в железных рудах, в некоторых окисных минералах (хромите, магнетите, рутиле и др.), в гранитах, диабазах и базальтах. Кроме того, германий присутствует почти во всех силикатах, в некоторых месторождениях каменного угля и нефти. Концентрация германия в морской воде 6·10−5 мг/л[4].

Получение

Германий встречается в виде примеси к полиметаллическим, никелевым, вольфрамовым рудам, а также в силикатах. В результате сложных и трудоёмких операций по обогащению руды и её концентрированию германий выделяют в виде оксида GeO2, который восстанавливают водородом при 600 °C до простого вещества:

GeO2 + 2H2 = Ge + 2H2O.

Очистка и выращивание монокристаллов германия производится методом зонной плавки.

Физические свойства

Кристаллическая структура германия.

Кристаллическая решётка германия — кубическая гранецентрированная типа алмаза, пространственная группа F d3m, постоянная решётки а = 0,5658 нм. Германий — один из немногих элементов и веществ, плотность которого в жидком состоянии (5,57 г/см3) выше, чем в твёрдом (5,33 г/см3). Другие, например, — кремний, галлий, висмут, вода.

Механические свойства

[5]
  • Скорость звука (t=20÷25 °C) в различных направлениях ·1000 м/с.
    • L100 : 4,92
    • S100 : 3,55
    • L110 : 5,41
    • S110 : 2,75
    • L111 : 5,56
    • S111 : 3,04

Электронные свойства

Германий является типичным непрямозонным полупроводником.

  • Статическая диэлектрическая проницаемость ε = 16,0
  • Ширина запрещённой зоны (300 К) Eg = 0,67 эВ
  • Собственная концентрация ni=2,33·1013 см−3[5]
  • Эффективная масса[6]:
    • электронов, продольная: mII=1,58m0, mII=1,64m0[7]
    • электронов, поперечная: m=0,0815m0 , m=0,082m0[7]
    • дырок, тяжелых: mhh=0,379m0
    • дырок, легких: mhl=0,042m0
  • Электронное сродство: χ = 4,0 эВ[7]

Легированный галлием германий в тонкой плёнке можно привести в сверхпроводящее состояние[8].

Изотопы

В природе встречается пять изотопов: 70Ge (20,55 % масс.), 72Ge (27,37 %), 73Ge (7,67 %), 74Ge (36,74 %), 76Ge (7,67 %). Первые четыре стабильны, пятый (76Ge) испытывает двойной бета-распад с периодом полураспада 1,58·1021 лет. Кроме этого существует два «долгоживущих» искусственных: 68Ge (время полураспада 270,8 дня) и 71Ge (время полураспада 11,26 дня).

Химические свойства

В химических соединениях германий обычно проявляет валентности 4 или 2. Соединения с валентностью 4 стабильнее. При нормальных условиях устойчив к действию воздуха и воды, щелочей и кислот, растворим в царской водке и в щелочном растворе перекиси водорода. Применение находят сплавы германия и стёкла на основе диоксида германия.

Соединения германия

Неорганические
Органические

Германийорганические соединения — металлоорганические соединения содержащие связь «германий-углерод». Иногда ими называются любые органические соединения, содержащие германий.

Первое германоорганическое соединение — тетраэтилгерман, было синтезировано немецким химиком Клеменсом Винклером (нем. Clemens Winkler) в 1887 году

  • Тетраметилгерман (Ge(CH3)4)
  • Тетраэтилгерман (Ge(C2H5)4).
  • Изобутилгерман ((CH3)2CHCH2GeH3)

Применение

Оптика

  • Благодаря прозрачности в инфракрасной области спектра металлический германий сверхвысокой чистоты имеет стратегическое значение в производстве оптических элементов инфракрасной оптики: линз, призм, оптических окон датчиков[9][10]. Наиболее важная область применения — оптика тепловизионных камер, работающих в диапазоне длин волн от 8 до 14 микрон. Такие устройства используются в системах пассивного тепловидения, военных системах инфракрасного наведения, приборах ночного видения, противопожарных системах. Германий также используется в ИК-спектроскопии в оптических приборах, использующих высокочувствительные ИК-датчики[10]. Оптические детали из Ge обладают очень высоким показателем преломления (4,0) и обязательно требует использования просветляющих покрытий. В частности, используется покрытие из очень твердого алмазоподобного углерода, с показателем преломления 2,0[11][12].
  • Наиболее заметные физические характеристики оксида германия (GeO2) — его высокий показатель преломления и низкая оптическая дисперсия. Эти свойства находят применение в изготовлении широкоугольных объективов камер, микроскопии, и производстве оптического волокна.
  • Тетрахлорид германия используется в производстве оптоволокна, так как образующийся в процессе разложения этого соединения диоксид германия удобен для данного применения благодаря своему высокому показателю преломления и низкому оптическому рассеиванию и поглощению.
  • Сплав GeSbTe используется при производстве перезаписываемых DVD. Сущность перезаписи заключается в изменении оптических свойств этого соединения при фазовом переходе под действием лазерного излучения.[13]

Радиоэлектроника

  • Германий используется в производстве полупроводниковых приборов: транзисторов и диодов. Германиевые транзисторы и детекторные диоды обладают характеристиками, отличными от кремниевых, ввиду меньшего напряжения отпирания p-n-перехода в германии — 0,35…0,4 В против 0,6…0,7 В у кремниевых приборов[14]. Кроме того, обратные токи у германиевых приборов на несколько порядков больше таковых у кремниевых — скажем, в одинаковых условиях кремниевый диод будет иметь обратный ток 10 пА, а германиевый — 100 нА, что в 10000 раз больше[15]. До 1960-х гг. германиевые полупроводниковые приборы использовались повсеместно. По советскому ГОСТ 10862-64 (1964 г.) и более поздним стандартам германиевые полупроводниковые приборы имеют обозначение, начинающиеся с буквы Г или цифры 1, например: ГТ313, 1Т308 — высокочастотные маломощные транзисторы, ГД507 — импульсный диод. До того транзисторы имели индексы, начинающиеся с букв С, Т или П (МП), а диоды — Д, и определить материал прибора по индексу было невозможно; впрочем, большинство из них были германиевые. В настоящее время германиевые диоды и транзисторы практически полностью вытеснены кремниевыми.
  • Теллурид германия применяется как стабильный термоэлектрический материал и компонент термоэлектрических сплавов (термо-ЭДС 50 мкВ/К).

Прочие применения

Экономика

Цены

Год Цена
($/кг)[16]
1999 1 400
2000 1 250
2001 890
2002 620
2003 380
2004 600
2005 660
2006 880
2007 1 240
2008 1 490
2009 950

Средние цены на германий в 2007 году[17]

  • Германий металлический $1200/кг
  • Германий диоксид (двуокись) $840/кг

Биологическая роль

Германий обнаружен в животных и растительных организмах. Малые количества германия не оказывают физиологического действия на растения, но токсичны в больших количествах. Германий нетоксичен для плесневых грибков.

Для животных германий малотоксичен. У соединений германия не обнаружено фармакологическое действие. Допустимая концентрация германия и его оксида в воздухе — 2 мг/м³, то есть такая же, как и для асбестовой пыли.

Соединения двухвалентного германия значительно более токсичны[18].

См. также

Примечания

  1. Редкол.:Кнунянц И. Л. (гл. ред.) Химическая энциклопедия: в 5 т. — Москва: Советская энциклопедия, 1988. — Т. 1. — С. 531. — 623 с. — 100 000 экз.
  2. Экасилиций — нептуний — ангулярий — германий в «Популярной библиотеке химических элементов» на сайте «Наука и техника»
  3. Германий в Геологической энциклопедии
  4. J.P. Riley and Skirrow G. Chemical Oceanography V. I, 1965
  5. 1 2 Физические величины: справочник/ А. П. Бабичев Н. А. Бабушкина, А. М. Бартковский и др. под ред. И. С. Григорьева, Е. З. Мейлихова. — М.; Энергоатомиздат, 1991. — 1232 с — ISBN 5-283-04013-5
  6. Баранский П. И., Клочев В. П., Потыкевич И. В. Полупроводниковая электроника. Свойства материалов: Справочник. Киев: Наукова думка, 1975. 704с
  7. 1 2 3 Зи С. Физика полупроводниковых приборов. М.:Мир, 1984. 455с
  8. Compulenta
  9. Rieke, G.H. (2007). «Infrared Detector Arrays for Astronomy». Annu. Rev. Astro. Astrophys. 45: 77. DOI:10.1146/annurev.astro.44.051905.092436.
  10. 1 2 Brown, Jr., Robert D. Germanium (pdf). U.S. Geological Survey (2000). Архивировано из первоисточника 22 августа 2011. Проверено 22 сентября 2008.
  11. Lettington, Alan H. (1998). «Applications of diamond-like carbon thin films». Carbon 36 (5–6): 555–560. DOI:10.1016/S0008-6223(98)00062-1.
  12. Gardos, Michael N.; Bonnie L. Soriano, Steven H. Propst (1990). «Study on correlating rain erosion resistance with sliding abrasion resistance of DLC on germanium». Proc. SPIE, 1325 (Mechanical Properties): 99. DOI:10.1117/12.22449.
  13. Understanding Recordable & Rewritable DVD First Edition (pdf). Optical Storage Technology Association (OSTA).(недоступная ссылка — история) Проверено 22 сентября 2008.
  14. Полупроводники. Принцип действия. Свойства электронно-дырочных переходов. — Принцип действия
  15. Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника М.: Мир, 1982, 512 с.
  16. R.N. Soar. (January 2003, January 2004, January 2005, January 2006, January 2007). «Germanium» (pdf). U.S. Geological Survey Mineral Commodity Summaries (USGS Mineral Resources Program): 1–2. Проверено 2008-08-28.
  17. [infogeo.ru/metalls] [уточнить]
  18. Назаренко В. А. Аналитическая химия германия. М., Наука, 1973. 264 с.

Литература

Ссылки

  Электрохимический ряд активности металлов

Eu, Sm, Li, Cs, Rb, K, Ra, Ba, Sr, Ca, Na, Ac, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Gd, Tb, Mg, Y, Dy, Am, Ho, Er, Tm, Lu, Sc, Pu, Th, Np, U, Hf, Be, Al, Ti, Zr, Yb, Mn, V, Nb, Pa, Cr, Zn, Ga, Fe, Cd, In, Tl, Co, Ni, Te, Mo, Sn, Pb, H2, W, Sb, Bi, Ge, Re, Cu, Tc, Te, Rh, Po, Hg, Ag, Pd, Os, Ir, Pt, Au

Скандальный элемент германий Германию не прославил | История | DW

История химического элемента, если это не золото или серебро, казалось бы, вряд ли может вызвать широкий интерес. Особенно если речь идет об элементе, о существовании которого мало кто слышал. Все знают крылатую фразу: «Люди гибнут за металл!» Но кто будет гибнуть за германий? А между тем это вещество, открытое 6 февраля 1886 года, должно было увековечить и прославить Германию в таблице Менделеева.

Элегантный галлий

Очередная эпоха открытий в химии пришлась на конец 19-го века, когда Менделеев создал свою знаменитую периодическую таблицу химических элементов, и химики-практики искали (и находили) в природе вещества, которые российский ученый отчасти уже открыл за письменным столом. И, конечно, каждому элементу необходимо было дать название.

Откуда взялось название «галлий»? От галльского петуха или от имени первооткрывателя?

Так, в 1875 году француз Лекок де Буабодран, перелопатив сотни тонн руды, получил один грамм нового серебристого металла, который назвал галлием. Вроде бы патриотично, ведь Галлия — это латинское название Франции. С другой стороны, некоторые историки уверяют, что французский химик тем самым увековечил на самом деле свое собственное имя: lecoq означает «петух» на французском, а на латыни — gallus. Вышло по-французски изящно: патриотизм, но не совсем, легкое баловство прославленного химика.

Судьба галлия сложилась вполне счастливо: он пользуется спросом. Это дорогой (более миллиона долларов за тонну) и чрезвычайно нужный в промышленности металл. Иная судьба выпала германию.

Всюду и нигде

В 1886 году немецкий химик Клеменс Винклер (Clemens Winkler), исследуя минерал аргиродит, обнаружил, что он на 7 процентов состоит из незнакомого ему вещества. Оказалось, что загадочные 7 процентов — это неизвестный доселе элемент таблицы Менделеева.

После некоторых раздумий Винклер — по аналогии с галлием — назвал вещество германием. По-немецки это звучит очень пафосно: Germanium. К сожалению, нельзя сказать, что элемент германий прославил страну, давшую ей название. Сегодня у этого вещества своеобразная, едва ли не скандальная репутация. Виной тому некоторые его особенности.

Несмотря на то что в земной коре германия больше, чем серебра и свинца, добывать его трудно и дорого. Германий очень рассеян. Основная его масса содержится в почве, в угле, в живых организмах, растениях… В ничтожном количестве он есть в чесноке и томатном соке. Как написано в старом учебнике химии, «германий — всюду и нигде».

Так что даже если бы Бисмарк или кайзер Вильгельм задумали в пропагандистских целях выковать из германия какой-нибудь меч или броненосец — результат был бы плачевный. И дорого, и врагов не поразишь. Вообще, увидеть германий, так сказать, в чистом виде чрезвычайно трудно, даже если, как говорится в том же учебнике, «разломать корпус прибора, в котором находится германиевая начинка».

В Германии вне закона

«Звездный час» германия пробил в конце сороковых годов прошлого века, когда его стали использовать в качестве полупроводника. В частности, именно появление транзисторов на основе германия положило конец использованию ламп в радио- и аудиоаппаратуре, а вместе с тем и «теплому ламповому звуку», о котором до сих пор грезят меломаны. Впрочем, не прошло и двух десятилетий, как спрос на германий упал: в транзисторах его все больше вытеснял более дешевый кремний. Теперь аудиофилы тоскуют по «теплому германиевому звуку».

Таблетки германия стоят не менее сотни евро

Германий вновь стал востребован в конце прошлого века, когда японский исследователь Казухико Асаи, синтезировав так называемый «органический германий», решил использовать его для самолечения — с удивительными, по его словам, результатами. Германий он советовал применять внутрь — в таблетках. Сегодня последователи японца представляют собой внушительную группу энтузиастов, которые считают, что лекарственные препараты из германия укрепляют иммунную систему и, помимо прочего, спасают от рака.

Ирония судьбы заключается в том, что лечебные свойства германия в Германии официально не признаны. Даже наоборот: его считают вредным для здоровья. Так что страждущим «германцам» приходится заказывать таблетки за рубежом и чуть ли не контрабандой ввозить их в страну. При этом цена небольшой пачки таблеток может достигать нескольких сот евро, а за какой-нибудь пластырь для ног с германием придется заплатить более пятидесяти.

Лечебные свойства германия, влияние минерала на организм.

Лечебные свойства германия на момент создания Дмитрием Ивановичем Менделеевым периодической таблицы, еще не были открыто изучены. Великий химик уже их предугадал. А через 15 лет был обнаружен не изученный материал в шахте Фрайберга. В 1886 году из этого минерала уже выделили неизвестный элемент, а сделал это немецкий химик Винклер.

Несмотря на широкий спектр, свое применение он нашел во времена Второй мировой войны. Многие его полезные воздействия уже доказаны, эффективно используются для лечения и профилактики.

Медицина была достаточно активно заинтересована в изучении данного элемента, но только в 70х  годах удалось получить лечебные свойства германия.

Японские специалисты задались вопросом изучения германия, уже обосновали его лечебные свойства, применение металла. Настоящее открытие произошло в 1967 году, когда врач Асаи обнаружил, что элемент германий имеет множество лечебных воздействий на здоровье человека.

У германия лечебные свойства:

  • Проявление противоопухолевой активности
  • Повышение устойчивости к вирусам бактериям
  • Обеспечение переноса кислорода в ткани организма
  • Вывод токсинов из тканей
  • Увеличение частоты проводимости нервных импульсов

Помимо всех его положительных сторон, сложность состоит в высокой токсичности больших дозах.

Известному доктору Асаи, после многократного и длительного изучения германия, удалось обосновать следующее развитие механизма действия на системы человека. Предполагалось, что германий в кровеносном русле ведет себя подобно гемоглобину. Он же является переносчиком кислорода в тканях человека. Таким образом, устраняется развитие недостатка кислорода. Элемент германий предотвращает развитие гипоксических и застойных явлений в крови, которые возникают на фоне дефицита гемоглобина. К кислородному голоданию, в свою очередь, очень чувствительна центральная нервная система, печень, миокард и почки.

Влияние на человека:

  • Усиливает иммунную защиту;
  • Восстанавливает силы после физической работы;
  • Улучшает рабочую способность и снимает усталость;
  • Предотвращает состояние гипоксии;
  • Благоприятное действие на нервную систему;
  • Активно очищает от ядов токсичных продуктов.

Германий

Германий
Атомный номер 32
Внешний вид простого вещества Кристалл германия — светло-серый полупроводник с металлическим блеском
Свойства атома
Атомная масса
(молярная масса)
72,61 а. е. м. (г/моль)
Радиус атома 137 пм
Энергия ионизации
(первый электрон)
760,0 (7,88) кДж/моль (эВ)
Электронная конфигурация [Ar] 3d10 4s2 4p2
Химические свойства
Ковалентный радиус 122 пм
Радиус иона (+4e) 53 (+2e) 73 пм
Электроотрицательность
(по Полингу)
2,01
Электродный потенциал 0
Степени окисления 4
Термодинамические свойства простого вещества
Плотность 5,323 г/см³
Молярная теплоёмкость 23,32[1]Дж/(K·моль)
Теплопроводность 60,2 Вт/(м·K)
Температура плавления 1210,6 K
Теплота плавления 36,8 кДж/моль
Температура кипения 3103 K
Теплота испарения 328 кДж/моль
Молярный объём 13,6 см³/моль
Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки алмазная
Параметры решётки 5,660 Å
Отношение c/a
Температура Дебая 360 K
Ge 32
72,61
4s24p2
Германий

Германий — химический элемент с атомным номером 32 в периодической системе, обозначается символом Ge (Germanium)

Схема атома германия

 

Элемент был предсказан Д. И. Менделеевым (как эка-кремний) и открыт в 1885 году немецким химиком Клеменсом Винклером при анализе минерала аргиродита Ag8GeS6. Происхождение названия- назван в честь Германии, родины Винклера.

Нахождение в природе

Общее содержание германия в земной коре 7×10−4% по массе, то есть больше, чем, например, сурьмы, серебра, висмута. Однако собственные минералы германия встречаются исключительно редко. Почти все они представляют собой сульфосоли: германит Cu2(Cu, Fe, Ge, Zn)2 (S, As)4, аргиродит Ag8GeS6, конфильдит Ag8(Sn, Ce) S6 и др. Основная масса германия рассеяна в земной коре в большом числе горных пород и минералов: в сульфидных рудах цветных металлов, в железных рудах, в некоторых окисных минералах (хромите, магнетите, рутиле и др.), в гранитах, диабазах и базальтах. Кроме того, германий присутствует почти во всех силикатах, в некоторых месторождениях каменного угля и нефти.

Получение

Германий встречается в виде примеси к полиметаллическим, никелевым, вольфрамовым рудам, а также в силикатах. В результате сложных и трудоёмких операций по обогащению руды и её концентрированию германий выделяют в виде оксида GeO2, который восстанавливают водородом при 600 °C до простого вещества:

GeO2 + 2H2 = Ge + 2H2O.

Физические свойства

Кристаллическая структура германия.

Кристаллическая решетка германия кубическая гранецентрированная типа алмаза, параметр а = 5,660 Å .

Механические свойства

  • Скорость звука (t=20÷25°C) в различных направлениях ·1000 м/с.
    • L100 : 4,92
    • S100 : 3,55
    • L110 : 5,41
    • S110 : 2,75
    • L111 : 5,56
    • S111 : 3,04

Электронные свойства

Германий является типичным непрямозонным полупроводником.

  • Статическая диэлектрическая проницаемость ε = 16,0
  • Ширина запрещённой зоны (300 К) Eg = 0,67 эВ
  • Собственная концентрация ni=2,33×1013 см−3
  • Эффективная масса
    • электронов, продольная: mII=1,58m0, mII=1,64m0
    • электронов, поперечная: m=0,0815m0 , m=0,082m0
    • дырок, тяжелых: mhh=0,379m0
    • дырок, легких: mhl=0,042m0
  • Электронное сродство: χ = 4,0 эВ

Легированный галлием германий в тонкой плёнке можно привести в сверхпроводящее состояние.

Изотопы

В природе встречается пять изотопов: 70Ge (20,55 % масс.), 72Ge (27,37 %), 73Ge (7,67), 74Ge (36,74 %), 76Ge (7,67 %). Первые четыре стабильны, пятый (76Ge) испытывает двойной бета-распад с периодом полураспада 1,58×1021 лет. Кроме этого существует два «долгоживущих» искусственных: 68Ge (время полураспада 270,8 дня) и 71Ge (время полураспада 11,26 дня).

Химические свойства

В химических соединениях германий обычно проявляет валентности 4 или 2. Соединения с валентностью 4 стабильнее. При нормальных условиях устойчив к действию воздуха и воды, щелочей и кислот, растворим в царской водке и в щелочном растворе перекиси водорода. Применение находят сплавы германия и стёкла на основе диоксида германия.

Соединения германия

Неорганические
  • Оксиды
    • Оксид германия (II) GeO
    • Оксид германия (IV) GeO2
  • Галогениды
    • Бромид германия (IV) GeBr4
    • Иодид германия (II) GeI2
    • Иодид германия (IV) GeI4
    • Фторид германия (IV) GeF4
    • Хлорид германия (IV) GeCl4
  • Нитрид германия (IV) Ge3N4
  • Сульфид германия (II) GeS
  • Сульфид германия (IV) GeS2
Органические

Применение

Средние цены на германий в 2007 году /по материалам infogeo.ru/metalls

  • Германий металлический $1200/кг
  • Германий диоксид (двуокись) $840/кг
  • Теллурид германия издавна применяется как стабильный термоэлектрический материал и компонент термоэлектрических сплавов (термо-ЭДС 50 мкВ/К).
  • Совершенно исключительное стратегическое значение имеет металлический германий сверхвысокой чистоты в производстве линз, и призм инфракрасной оптики.
  • В радиотехнике, германиевые транзисторы и детекторные диоды обладают характеристиками, отличными от кремниевых, ввиду меньшего напряжения отпирания pn-перехода в германии — 0.4В против 0.6В у кремниевых приборов. В своё время германиевые полупроводниковые приборы использовались повсеместно в радиоприёмниках и других конструкциях. Например, схема JOULE (в отечественной радиотехнике известная как блокинг-генератор) позволяет питать трёхвольтовый светодиод от 0,6 В, если в ней применён кремниевый транзистор, и начиная всего с 0,125 В, если германиевый. HI-End усилители на германиевых транзисторах обладают качеством звука, сопоставимым с усилителями на радиолампах, так как германиевые транзисторы мягче переключатся в схемах усилителя класса «AB», имеют более линейную переходную характеристику (чем сопоставимые кремниевые транзисторы тех же лет выпуска), и не пропускают гармоники дальше пятой (тогда как кремниевые — до 11-той — из-за чего звук становится «жестким» на высоких частотах). В классификации радиоэлектроники по советскому ГОСТу кремниевые полупроводниковые элементы обозначались, начиная с буквы К или с цифры 2, а германиевые с буквы Г или цифры 1, например: ГТ313, 1Т308 — германиевые высокочастотные маломощные транзисторы. Существует старая система обозначений, например, П210,213,214,217, и некоторые транзисторы «МПxx» — также германиевые. Ещё более высоким частотным потенциалом (имеется ввиду подвижность носителей заряда в полупроводниках, а не скорость работы готового полупропроводникового прибора) обладает арсенид галлия, применяемый в светодиодах. В настоящее время кремниевые диоды и транзисторы полностью вытеснили германиевые, и они не выпускаются ни в одной стране мира. Найти их можно только в старых радиоаппаратах либо из запасов радиолюбителей тех лет.
  • Качер Бровина («генератор Бровина-Теслы») [источник?] лучше работает на германиевых транзисторах.
  • Германий широко применяется в ядерной физике в качестве материала для детекторов гамма-излучения.

Биологическая роль

Германий обнаружен в животных и растительных организмах. Малые количества германия не оказывают физиологического действия на растения, но токсичны в больших количествах. Германий нетоксичен для плесневых грибков.

Для животных германий малотоксичен. У соединений германия не обнаружено фармакологическое действие. Допустимая концентрация германия и его оксида в воздухе — 2 мг/м³, то есть такая же, как и для асбестовой пыли.

Соединения двухвалентного германия значительно более токсичны.

Дополнительная информация

Кремний

Германий — Информация об элементе, свойства и использование

Расшифровка:

Химия в ее элементе: германий

(Promo)

Вы слушаете Химию в ее элементе, представленную вам Chemistry World , журналом Королевского химического общества.

(Конец промо)

Крис Смит

На этой неделе цветы, оптоволокно и элемент, который не может решить, металл это или нет.Вернемся в школу, вот Брайан Клегг.

Брайан Клегг

Если бы существовала конкуренция за химический элемент, который, скорее всего, породил бы вопли школьников, победителем должен был бы стать германий. Неизбежно, что вещество с атомным номером 32 довольно часто описывается как цветущее растение с общим названием журавль. Всего одна буква отличает цветочную герань от элемента германия — достаточно простая ошибка.

Мы знаем, что германий — не цветок, но немного сложнее сказать, что это за и .Большинство элементов либо металлы, либо неметаллы. Германий попадает в ту же группу, что и углерод и кремний, но также как олово и свинец. Сам германий относится к металлоидам. Он твердый при комнатной температуре и выглядит металлическим с блестящей серебристо-серой отделкой, но это полупроводник без некоторых ключевых свойств металла.

Существование германия было предсказано еще до того, как его изолировали. Это стало триумфом Дмитрия Менделеева при построении периодической таблицы Менделеева. К 1869 году Менделеев составил приблизительную таблицу известных элементов, расположив их в соответствии с их химическими свойствами и атомным весом.Но в его таблице было несколько заметных пробелов. Менделеев предсказал, что это неизвестные элементы. Он назвал их, используя вещество в таблице, стоящей над пропастью, с префиксом эка, что на санскрите означает число «один». Итак, сказал Менделеев, у нас также должны быть экаборон, эка-алюминий, экаманганец и экасилиций.

Из них, безусловно, наиболее точное предсказание было для экасилиция, занимающего место, которое мы теперь даем германию. Менделеев получил атомный вес 72 по сравнению с фактическим значением 72.6 из четырех его стабильных изотопов 70, 72, 73 и 74. Он также очень хорошо понял его плотность и предсказал, что у него будет высокая температура плавления — он даже сказал, что он будет серого цвета.

Семнадцать лет спустя, в 1886 году, немецкий химик Клеменс Винклер выделил элемент из недавно открытого минерала под названием аргиродит, найденного в шахте недалеко от его родного города Фрайбург в Саксонии. Винклер впервые поиграл с названием нептуний в честь недавно открытой планеты. Но в 1877 году товарищ-химик по имени Герман обнаружил в минерале танталит вещество, которое, как он считал, было новым металлическим элементом.Германн уже взял название нептуний за то, что позже оказалось ошибочным открытием. В танталите не было нового элемента.

Не подозревая об этой ошибке, Винклер решил назвать своим новым элементом в честь своей страны. В то время Германия была еще относительно молодой, объединившейся во франко-прусской войне 1871 года. Может показаться странным, что он назвал свою находку германием, когда Винклер знал свою страну как Deutschland, но традиция заключалась в том, чтобы использовать латинские имена, где это возможно, и Римляне знали большую часть этой территории как Германию, так что именно отсюда элемент и получил свое название.

В течение добрых пятидесяти лет германий был немногим больше, чем ящик в таблице Менделеева. Это действительно ни на что не годилось. Ценность германия как очень эффективного полупроводника стала очевидна только с развитием электроники. Полупроводник — это материал с проводимостью между проводником и изолятором, проводимость которого может изменяться под воздействием внешнего воздействия, такого как электрическое поле или воздействие света.

Первое использование германия в больших масштабах заключалось в замене самого основного электронного компонента — диода.В исходной форме клапана или вакуумной трубки у него был нагреватель, который испускал электроны, и анод, к которому электроны притягивались через вакуум. Это похоже на односторонний клапан в водопроводной трубе — электроны могут течь от нагревателя к аноду, но не наоборот.

В качестве полупроводника германий позволил получить твердотельный эквивалент диода. Как и в большинстве полупроводников, в германий могут быть добавлены примеси, которые делают его донором электронов — так называемый материал n-типа — или акцептором электронов, называемым p-типом.Соединив полоски германия p- и n-типа, элемент обеспечил такой же диодный эффект.

Германий действительно стал популярным с развитием транзистора, твердотельной версии триодного клапана. Здесь небольшой ток можно использовать для управления большим, усиливая сигнал или действуя как переключатель. Германиевые транзисторы были очень распространены, но теперь их заменили кремниевые.

Отчасти это вопрос доступности — поскольку кремний является основным компонентом песка, существует множество мест, где германий приходится добывать со значительными затратами.А кремний — более эффективный полупроводник для изготовления электронных компонентов. Но для того, чтобы иметь эффективную кремниевую электронику, от которой мы сейчас зависим для всего, от компьютеров до мобильных телефонов, требуется предельная точность очистки элемента, а это означало, что кремниевая электроника была невозможна в больших масштабах до 1970-х годов.

После того, как кремний возьмет верх, может показаться, что германий отправят в захолустье химической безвестности как побег, который больше не стоит использовать.Этого не произошло, потому что все еще существуют приложения, в которых германий является ценным, особенно в специальной электронике оборудования ночного видения и в качестве компонента с диоксидом кремния в волокне оптоволоконных кабелей, используемых в связи.

В отличие от многих основных элементов, не так много соединений германия нашли применение. Диоксид германия можно использовать в качестве катализатора при производстве полиэтилентерефталата, используемого во многих бутылках, хотя он редко используется для этого в Европе и США.Это по-прежнему в первую очередь чистый элемент, который играет роль, хотя и более специализированную, чем это было раньше, в нашей электронике и коммуникациях. Вы можете сказать это цветами и подарить кому-нибудь герани, но вы, скорее всего, будете общаться по современной оптоволоконной телефонной линии, а затем полностью по германию.

Крис Смит

Брайан Клегг с историей германия, названного в честь страны, из которой он впервые появился. И, говоря об элементах, названных в честь стран, вот еще один, хотя вам придется очень постараться, чтобы его найти.

Питер Уотерс

Хотя франций возникает в природе, или, если быть более точным, образуется естественным путем — хотя и ненадолго — во время радиоактивного распада других элементов, количество франция на Земле крошечное. Было подсчитано, что в любой момент времени во всей земной коре содержится менее килограмма этого элемента.

Крис Смит

И как ни странно, несмотря на то, что он находится в нижней части первой группы Периодической таблицы, франций на самом деле не так реактивен, как цезий.И мы услышим почему с Питером Уотерсом о химии в ее элементе на следующей неделе. Я Крис Смит, спасибо за внимание и до свидания.

(промо)

(конец промо)

фактов о германии | Живая наука

Блестящий и серебристый, но очень хрупкий германий является важным компонентом полупроводников и волоконной оптики. Некоторые люди думают, что добавки германия полезны для здоровья, но исследования не подтвердили эти утверждения.

Только факты

  • Атомный номер (количество протонов в ядре): 32
  • Символ атома (в периодической таблице элементов): Ge
  • Атомный вес (средняя масса атома): 72,630
  • Плотность : 3,077 унции на кубический дюйм (5,323 грамма на куб см)
  • Фаза при комнатной температуре: твердый изотопы (атомы одного элемента с разным числом нейтронов): 5.Также в лаборатории создано 19 искусственных изотопов.
  • Наиболее распространенные изотопы: Ge-74 (36,28 процента естественного содержания), Ge-72 (27,54 процента естественного содержания), Ge-79 (20,84 процента естественного содержания), Ge-73 (7,73 процента естественного содержания), Ge-76 (7,61% от естественного содержания)

История

Существование германия было предсказано русским химиком Дмитрием Менделеевым в 1869 году, после того, как он разработал периодическую таблицу элементов согласно «Объясненной химии».Распределение элементов по атомному весу оставило некоторые пробелы в таблице. Менделеев предположил, что есть несколько элементов, которые еще предстоит открыть, в том числе элемент № 32. В 1885 году немецкий химик Клеменс Винклер обнаружил то, что тогда называлось «эка-кремнием», в руде, известной как аргиродит. Руда содержала серебро, серу, оксид железа и цинк с примерно 7 процентами неизвестного металла.

Согласно «Объясненной химии», Менделеев предсказал, что элемент 32 будет иметь плотность 5.5 граммов на кубический сантиметр (в 5,5 раза больше плотности воды) и атомный вес 70 (чуть менее чем в четыре раза больше атомного веса воды): очень близко к фактической плотности (5,323 грамма на кубический сантиметр) и атомному весу (72,630 ) германия. Точность предсказания Менделеева повысила доверие химиков к таблице Менделеева.

Электронная конфигурация и элементные свойства германия. (Изображение предоставлено Грегом Робсоном / Creative Commons, Андреем Маринкасом Shutterstock)

Кто знал?

  • Германий является металлоидом, что означает, что он обладает свойствами как металлов, так и неметаллов.По данным Лос-Аламосской национальной лаборатории, к другим металлоидам периодической таблицы относятся бор, кремний, мышьяк, сурьма, теллур и полоний.
  • Германий — один из немногих элементов, которые расширяются при замерзании, как вода, согласно Chemicool. Другие включают галлий, кремний, висмут и сурьму.
  • Название «германий» происходит от латинского названия Германии, названного в честь родной страны Винклера, согласно Jefferson Lab.
  • Согласно Chemicool, содержание германия в земной коре составляет около 1.5 частей на миллион по весу, а содержание в Солнечной системе составляет около 200 частей на миллиард по весу.
  • Ценность германия была признана во время Второй мировой войны, по словам Эмили Дарби, студентки химии в колледже Харви Мадда, когда он использовался в радиолокационных приемниках высокого разрешения. Вскоре после этого был изобретен первый германиевый транзистор.
  • По данным Геологической службы США, примерный процент использования германия составляет: 30 процентов для инфракрасной (ИК) оптики, включая детекторы; 20 процентов волоконной оптики используется в коммуникациях; 20 процентов полиэтилентерефталата, используемого в различных продуктах, таких как тканевые волокна, контейнеры для пищевых продуктов и смолы; 15 процентов на электронику и солнечные элементы для солнечных батарей; и 5 процентов для люминофоров, металлургии и органики, включая лекарства.
  • Согласно данным Лос-Аламосской национальной лаборатории, германий в основном добывается из цинковой руды, а также из аргиродита, германита и угля. Согласно Chemistry Explained, германий добывают на Аляске, Теннесси, Китае, Великобритании, Украине, России и Бельгии.

Заявления о здоровье

Были заявления, что германий может быть полезным для здоровья, включая улучшение иммунной системы, снабжение организма кислородом и уничтожение свободных радикалов. Согласно Healthline, германий также считается полезным при лечении аллергии, астмы, артрита, ВИЧ / СПИДа и различных форм рака.

Тем не менее, эти утверждения практически не имеют научного подтверждения, а использование добавок или лекарств германия может привести к множеству побочных эффектов, включая повреждение почек, анемию, мышечную слабость и отсутствие координации, а также повышение уровня ферментов печени, согласно Healthline. .

В экспериментах было показано, что производное германия под названием спирогерманий ингибирует репликацию в некоторых раковых клетках, но исследования на людях показывают, что оно имеет побочные эффекты и не подходит в качестве противоопухолевого лечения, по данным Мемориального онкологического центра им. Слоуна Кеттеринга.

Текущие исследования

Германий обычно используется в детекторах в различных областях, согласно исследованию, опубликованному в Applied Physics Letters в 2016 году. В исследовании обсуждается высокая эффективность германиевых фотодетекторов при использовании в видимом и ближнем инфракрасном спектрах света. . Детекторы из германия сравнивались с обычными фотодетекторами на основе кремния и, по мнению авторов, имели лучшее отношение сигнал / шум и характеристики вблизи концов спектрального диапазона света, который можно было наблюдать с помощью детекторов.

Германий был протестирован для использования в фотодетекторах из-за его небольшой ширины запрещенной зоны или более легкой способности электронов переходить в более высокое энергетическое состояние, что является обычным для полупроводниковых металлов. Эти фотопроводники используются во многих типах технологий, которые используются в нашей повседневной жизни, таких как телевизионные пульты дистанционного управления, автоматическое открывание дверей, обычных в крупных магазинах, и волоконно-оптические системы связи, а также многие научные применения в астрономии, лабораторных исследованиях и мониторинге окружающей среды. в LaserFocusWorld.Благодаря повышенной эффективности из-за более высокого поглощения германия в фотодетекторах по сравнению с традиционными материалами, такими как кремний, можно получить больше и лучше информации на целевой длине волны.

Дополнительные ресурсы

Германий (Ge) — химические свойства, воздействие на здоровье и окружающую среду

Чистый германий — твердый, блестящий, серо-белый хрупкий металлоид. Он имеет алмазоподобную кристаллическую структуру и по химическим и физическим свойствам аналогичен кремнию.Германий устойчив на воздухе и в воде, не подвержен действию щелочей и кислот, за исключением азотной кислоты.

Приложения

Германий — важный полупроводник, в основном используемый в транзисторах и интегральных схемах. Они часто изготавливаются из германия с добавлением небольшого количества мышьяка, галлия или других металлов. Германий образует множество соединений. Оксид германия добавляют в стекло для увеличения показателя преломления; такое стекло используется в широкоугольных объективах и в инфракрасных устройствах.Изготовлены многочисленные сплавы, содержащие германий. Детекторы из монокристалла германия высокой чистоты могут точно идентифицировать источники излучения (например, для безопасности в аэропортах).

Германий в окружающей среде

Германий менее распространен, чем олово или свинец, которые являются более тяжелыми компонентами металлов группы 14, и к нему труднее получить доступ, поскольку геологические процессы привели лишь к небольшому количеству его в минералы, так что он имеет тенденцию быть широко рассредоточенным. Германиевые руды редки.Наименее редкий, германит, представляет собой сульфид медь-железо-германий с 8% элемента, но даже он не добывается. Германий широко распространен в рудах других металлов, таких как цинк, и то, что требуется для производственных целей, извлекается как побочный продукт из дымовой пыли цинковых заводов. Мировое производство составляет около 80 тонн в год.

Расчетная суточная доза составляет около 1 мг, и были заявления, что германий может быть полезен для здоровья, хотя это никогда не было научно доказано.Предполагалось, что высокое потребление германия улучшит иммунную систему, повысит снабжение организма кислородом, заставит человека чувствовать себя более живым и уничтожит разрушительные свободные радикалы. Кроме того, было сказано, что он защищает пользователя от радиации. В 1989 году министерство здравоохранения Великобритании предостерегло от добавок германия, отметив, что они не имеют пищевой или медицинской ценности и что их прием представляет собой риск для здоровья, а не пользу.

Гидрид германия и тетрагидрид германия чрезвычайно огнеопасны и даже взрывоопасны при смешивании с воздухом.Вдыхание: Спазмы в животе. Обжигающее ощущение. Кашель. Кожа: покраснение. Боль. Глаза: покраснение. Боль.

Пути воздействия: Вещество может всасываться в организм при вдыхании.

Риск при вдыхании: Опасная концентрация этого газа в воздухе будет достигнута очень быстро при потере герметичности.

Последствия кратковременного воздействия: Вещество раздражает глаза, кожу и дыхательные пути. Вещество может оказывать действие на кровь, приводя к поражению клеток крови.Воздействие может привести к смерти.

Физическая опасность: Газ тяжелее воздуха и может перемещаться по земле; возможно дальнее возгорание.
Считается, что как тяжелый металл оказывает негативное воздействие на водные экосистемы.



Вернуться к периодическим элементам диаграммы

Обзор, использование, побочные эффекты, меры предосторожности, взаимодействия, дозировка и обзоры

Asaka T, Nitta E, Makifuchi T, et al. Отравление германием с сенсорной атаксией.J Neurol Sci 1995; 130: 220-3 .. Просмотреть аннотацию.

Aso, H., Suzuki, F., Yamaguchi, T., Hayashi, Y., Ebina, T., and Ishida, N. Индукция интерферона и активация NK-клеток и макрофагов у мышей путем перорального введения Ge- 132, органическое соединение германия. Microbiol.Immunol. 1985; 29 (1): 65-74. Просмотр аннотации.

Budman DR, Schulman P, Vinciguerra V, Degnan TJ. Фаза I исследования спирогермания, вводимого в виде инфузии по схеме многократного введения. Реплика лечения рака 1982; 66: 173-5.. Просмотр аннотации.

Чо Дж. М., Че Дж., Чон СР, Мун МД, Шин Д. Ю., Ли Дж. Х. Иммунная активация био-германия в рандомизированном двойном слепом плацебо-контролируемом клиническом исследовании с участием 130 человек: терапевтические возможности благодаря новым открытиям. PLoS One. 2020 Октябрь 19; 15 (10): e0240358. Просмотр аннотации.

ДиМартино, М. Дж., Ли, Дж. К., Баджер, А. М., Мюрхед, К. А., Мирабелли, К. К., и Ханна, Н. Противоартритная и иммунорегуляторная активность спирогермания. J Pharmacol Exp.1986; 236 (1): 103-110. Просмотр аннотации.

Ettinger DS, Finkelstein DM, Donehower RC, et al. Исследование фазы II N-метилформамида, спирогермания и 4-деметоксидаунорубицина в лечении немелкоклеточного рака легкого (EST 3583): исследование Восточной совместной онкологической группы. Med Pediatr Oncol 1989; 17: 197-201 .. Просмотреть аннотацию.

Фудзимото, М., Исибаши, Х., Шимамура, Р., Такахаши, К., Хирата, Ю., Кудо, Дж., Нихо, Ю., Кира, Дж., И Мията, К. [Пациент с циррозом печени, проявляющимся различными симптомами, включая мозжечковую атаксию из-за интоксикации германием].Фукуока Игаку Засси 1992; 83 (3): 139-143. Просмотр аннотации.

Гербер Г.Б., Леонард А. Мутагенность, канцерогенность и тератогенность соединений германия. Mutat Res 1997; 387: 141-6 .. Просмотреть аннотацию.

Гудман С. Лечебные эффекты органического германия. Med Hypotheses 1988; 26: 207-15 .. Просмотреть аннотацию.

Hess B, Raisin J, Zimmermann A, et al. Тубулоинтерстициальная нефропатия, сохраняющаяся через 20 месяцев после прекращения постоянного приема цитрата лактата германия.Am J Kidney Dis 1993; 21: 548-52 .. Просмотреть аннотацию.

Хигучи И., Идзумо С., Курияма М. и др. Германиевая миопатия: клинико-экспериментальные патологические исследования. Acta Neuropathol (Berl) 1989; 79: 300-4 .. Просмотреть аннотацию.

Хираяма, К., Сузуки, Х., Ито, М., Окумура, М., и Ода, Т. Propagermanium: неспецифический иммуномодулятор хронического гепатита В. J Гастроэнтерол. 2003; 38 (6): 525-532. Просмотр аннотации.

https://www.accessdata.fda.gov/cms_ia/importalert_139.html. Проверено янв.7, 2019

Иидзима, М., Мугишима, М., Такеучи, М., Учияма, С., Кобаяши, И., и Маруяма, С. [Случай отравления неорганическим германием с периферической и черепной нейропатией, миопатией и вегетативная дисфункция. Нет Шинки 1990; 42 (9): 851-856. Просмотр аннотации.

Джао, С. В., Ли, В. и Хо, Ю. С. Влияние германия на 1,2-диметилгидразин-индуцированный рак кишечника у крыс. Dis. Colon Rectum 1990; 33 (2): 99-104. Просмотр аннотации.

Камиджо, М., Ягихаси, С., Кида, К., Нарита, С., Наката, Ф. [Случай вскрытия хронической интоксикации германием с периферической невропатией, спинальной атаксией и хронической почечной недостаточностью]. Риншо Синкэйгаку 1991; 31 (2): 191-196. Просмотр аннотации.

Каплан, Б. Дж., Пэриш, В. В., Андрус, Г. М., Симпсон, Дж. С. и Филд, К. Дж. Джерман. Факты о полуторной окиси германия: I. Химия и противораковые свойства. J.Altern. Compplement Med. 2004; 10 (2): 337-344. Просмотр аннотации.

Крапф Р., Шаффнер Т, Итен ПХ. Злоупотребление германием связано со смертельным исходом от лактоацидоза.Нефрон 1992; 62: 351-6 .. Просмотреть аннотацию.

Кумано, Н., Исикава, Т., Койнумару, С., Кикумото, Т., Сузуки, С., Накаи, Ю., и Конно, К. Противоопухолевое действие германийорганического соединения Ge-132 на легкое Льюиса карцинома (3LL) у мышей C57BL / 6 (B6). Tohoku J Exp.Med. 1985; 146 (1): 97-104. Просмотр аннотации.

Кувабара М., Охба С. и Юкава М. Влияние германия, поли-транс- [2-карбоксиэтил] гермасесквиоксана на активность естественных киллеров (NK) у собак. J Vet.Med.Sci. 2002; 64 (8): 719-721.Просмотр аннотации.

Lin CH, Chen TJ, Hsieh YL, et al. Кинетика диоксида германия у крыс. Токсикология 1999; 132: 147-53 .. Просмотреть аннотацию.

Long, Q.C., Zeng, G.X. и Zhao, X. L. Фармакокинетика германия после перорального приема полуторного оксида бета-карбоксиэтилгермания у 24 китайских добровольцев. Чжунго Яо Ли Сюэ Бао. 1996; 17 (5): 415-418. Просмотр аннотации.

Лак Б.Е., Манн Х., Мельцер Х. и др. Почечная и другая органная недостаточность, вызванная отравлением германием. Пересадка нефрола Dial 1999; 14: 2464-8.

Лак, Б. Э., Манн, Х., Мельцер, Х., Дунеманн, Л., и Бегеров, Дж. Почечная и другая органная недостаточность, вызванная отравлением германием. Нефрол.Диал.Трансплантат. 1999; 14 (10): 2464-2468. Просмотр аннотации.

Mainwaring MG, Poor C, Zander DS, Harman E. Полная ремиссия легочного веретеноклеточного рака после лечения пероральным полуторным оксидом германия. Chest 2000; 117: 591-3 .. Просмотреть аннотацию.

Мацусака Т., Фуджи М., Накано Т. и др. Нефропатия, индуцированная германием: сообщение о двух случаях и обзор литературы.Clin Nephrol 1988; 30: 341-5 .. Просмотреть аннотацию.

Мрема, Дж. Э., Славик, М., и Дэвис, Дж. Спирогерманиум: новый препарат с противомалярийным действием против устойчивых к хлорохину Plasmodium falciparum. Int.J Clin.Pharmacol Ther.Toxicol. 1983; 21 (4): 167-171. Просмотр аннотации.

Nagata, N., Yoneyama, T., Yanagida, K., Ushio, K., Yanagihara, S., Matsubara, O., and Eishi, Y. препарат германия умер от острой почечной недостаточности.J.Toxicol.Sci. 1985; 10 (4): 333-341. Просмотр аннотации.

Peng X, Lingxia Z, Schrauzer GN, Xiong G. Дефицит селена, бора и германия в этиологии болезни Кашина-Бека. Biol Trace Elem Res 2000; 77: 193-7 .. Просмотреть аннотацию.

Pronai, L. и Arimori, S. Защитный эффект полуторного оксида карбоксиэтилгермания (Ge-132) на образование супероксида лейкоцитами, облученными 60Co. Биотерапия 1991; 3 (3): 273-279. Просмотр аннотации.

Raisin, J., Hess, B., Blatter, M., Zimmermann, A., Descoeudres, C., Horber, F. F., и Jaeger, P. [Токсичность органического соединения германия: пагубные последствия «природного лекарства»]. Schweiz.Med.Wochenschr. 1-8-1992; 122 (1-2): 11-13. Просмотр аннотации.

Санаи Т., Окуда С., Онояма К. и др. Нефропатия, вызванная диоксидом германия: новый тип почечной недостаточности. Нефрон. 1990; 54: 53-60 .. Просмотреть аннотацию.

Schauss AG. Нефротоксичность и нейротоксичность у человека из-за органических соединений германия и диоксида германия. Biol Trace Elem Res 1991; 29: 267-80.. Просмотр аннотации.

Шаусс, А.Г. Нефротоксичность у человека ультрамикроэлемента германия. Ren Fail. 1991; 13 (1): 1-4. Просмотр аннотации.

Шейн П.С., Славик М., Смайт Т. и др. Фаза I клинических испытаний спирогермания. Cancer Treat Rep 1980; 64: 1051-6 .. Просмотреть аннотацию.

Такеучи А., Йошизава Н., Осима С. и др. Нефротоксичность соединений германия: отчет случая и обзор литературы. Нефрон 1992; 60: 436-42 .. Просмотреть аннотацию.

Тао Ш., Болджер П.М.Оценка опасности добавок германия. Regul Toxicol Pharmacol 1997; 25: 211-9. Просмотр аннотации.

Tao SH, Bolger, PM. Оценка опасности добавок германия. Regul Toxicol Pharmacol 1997; 25: 211-9. Просмотр аннотации.

Trope C, Mattsson W., Gynning I, et al. Фаза II исследования спирогермания на поздних стадиях злокачественных новообразований яичников. Cancer Treat Rep 1981; 65: 119-20 .. Просмотреть аннотацию.

Цуцуми, Ю., Танака, Дж., Канамори, Х., Мусаси, М., Минами, Х., Фукусима, А., Ямато, Х., Эхира, Н., Кавамура, Т., Обара, С., Огура, Н., Асака, М., Имамура, М., и Масаузи, Н. Эффективность лечения пропагерманием у пациентов с множественной миеломой. Eur.J Haematol. 2004; 73 (6): 397-401. Просмотр аннотации.

Ван дер Споэль, Дж. И., Стрикер, Б. Х., Шиппер, М. Е., де Брейн, В., де Смет, Пенсильвания, и Эссевельд, М. Р. [Токсическое поражение почек, печени и мышц, связанное с введением лактат-цитрата германия ]. Ned.Tijdschr.Geneeskd. 6-22-1991; 135 (25): 1134-1137. Просмотр аннотации.

Фогельзанг, штат Нью-Джерси, Гесме Д.Х., Кеннеди Б.Дж. Фаза II исследования спирогермания на поздних стадиях злокачественных новообразований у человека. Am J Clin Oncol 1985; 8: 341-4 .. Просмотреть аннотацию.

Вада Т., Ханью Т., Нозаки К. и др. Антиоксидантная активность Ge-132, синтетического органического германия, на культивируемых клетках млекопитающих. Биол Фарм Булл. 2018; 41 (5): 749-753. Просмотр аннотации.

Ван Л., Чжэн С., Чжао Д. Успешное лечение множественных дисфункций органов, вызванных отравлением германием, с помощью комбинированной терапии очисткой крови.Curr Med Res Opin. 2020 Апрель; 36 (4): 687-691. Просмотр аннотации.

Вулли, П. В., Альгрен, Дж. Д., Бирн, П. Дж., Приего, В. М. и Шейн, П. С. Испытание фазы I спирогермания, вводимого по графику непрерывной инфузии. Инвестируйте новые лекарства 1984; 2 (3): 305-309. Просмотр аннотации.

Янагисава Х., Ямадзаки Н., Сато Дж., Вада О. Лечение L-аргинином может предотвратить тубулоинтерстициальную нефропатию, вызванную диоксидом германия. Kidney Int 2000; 57: 2275-84 .. Просмотреть аннотацию.

Ян М.К., Ким Ю.Г.Защитная роль германия-132 против оксидативного стресса, вызванного паракватом, в печени мышей с ускоренным старением. J Toxicol Environ Health A 1999; 58: 289-97 .. Просмотреть аннотацию.

Элемент месяца

10 интересных фактов о германии

1. Германий был одним из элементов, который был неизвестен, когда Дмитрий Менделеев построил периодическую таблицу, но он предсказал его существование, основываясь на изменении свойств известных элементов в его таблице.Его предсказания были очень близки к тому, что было обнаружено позже.

2. В 1886 году Клеменс Винклер обнаружил редкий минерал под названием аргиродит, который содержал серебро, серу и неизвестный элемент, который Винклер назвал германием в честь своей родины.

3. В чистом виде элемент слишком реакционноспособен, чтобы встречаться в природе, и часто встречается в составном состоянии или в минералах.

4. Германий довольно редко встречается на Земле в количестве примерно 1.6 частей на миллион. Наибольшая концентрация обнаружена в угольных пластах.

5. Ежегодно производится около 118 тонн германия, и, поскольку он пригоден для вторичной переработки, часть этого германия поступает из регенерированных источников.

6. Это одно из немногих веществ, которое расширяется при затвердевании, наряду с кремнием, галлием, висмутом, сурьмой и водой.

7. Германий содержит пять изотопов природного происхождения: 70Ge, 72Ge, 73Ge, 74Ge, 76Ge. 76Ge очень слабо радиоактивен с периодом полураспада 1.78 × 1021 y — это в 130 миллиардов раз больше возраста Вселенной.

8. До конца 1930-х годов германий не понимали и не приобретали особого значения до 1945 года, когда он стал широко использоваться в электронике в качестве полупроводника в транзисторах. После десятилетия полупроводниковой электроники, основанной на германии, ее заменил кремний сверхвысокой чистоты.

9. В настоящее время германий в основном используется в волоконно-оптических системах, инфракрасной оптике и устройствах солнечных батарей.Он также использовался в наноэлектронике при производстве нанопроволок.

10. Германий был обнаружен в атмосфере Юпитера и у далеких звезд.

Вот и германий, удивительный драгоценный металл, который был обнаружен по всей вселенной.

Вернитесь в следующем месяце, когда мы будем исследовать ближайшего соседа германия, олова.

Определение германия по Merriam-Webster

гер · ма · ни · ум | \ (ˌ) jər-ˈmā-nē-əm \ : серовато-белый твердый хрупкий металлоидный элемент, который напоминает кремний и используется, в частности, в оптических и полупроводниковых материалах, а также в качестве катализатора — см. Таблицу химических элементов.

Германий

Химический элемент германий относится к металлоидам.Он был открыт в 1886 году Клеменсом Винклером.

Зона данных

Классификация: Германий — металлоид
Цвет: серо-белый
Атомный вес: 72,64
Состояние: цельный
Температура плавления: 938 o C, 1210,6 K
Температура кипения: 2830 o C, 3103 K
Электронов: 32
Протоны: 32
Нейтроны в наиболее распространенном изотопе: 42
Электронные оболочки: 2,8,18,4
Электронная конфигурация: [Ar] 3d 10 4s 2 4p 2
Плотность при 20 o C: 5.323 г / см 3
Показать больше, в том числе: температуры, энергии, окисление,
реакции, соединения, радиусы, проводимости
Атомный объем: 13,6 см 3 / моль
Состав: ромбовидная структура
Твердость: 6 mohs
Удельная теплоемкость 0,32 Дж г -1 K -1
Теплота плавления 36.940 кДж моль -1
Теплота распыления 377 кДж моль -1
Теплота испарения 334,3 кДж моль -1
1 st энергия ионизации 762,1 кДж моль -1
2 nd энергия ионизации 1537,4 кДж моль -1
3 rd энергия ионизации 3301.7 кДж моль -1
Сродство к электрону 120 кДж моль -1
Минимальная степень окисления -4
Мин. общее окисление нет. -4
Максимальное число окисления 4
Макс. общее окисление нет. 4
Электроотрицательность (шкала Полинга) 2,01
Объем поляризуемости 6.1 Å 3
Реакция с воздухом мягкая, с высокой температурой ⇒ GeO 2
Реакция с 15 M HNO 3 мягкий, ⇒ Ge iv , NO x
Реакция с 6 M HCl нет
Реакция с 6 М NaOH нет
Оксид (ов) GeO, GeO 2
Гидрид (ы) GeH 4 , Ge 2 H 6 и др.
Хлорид (ы) GeCl 2 , GeCl 4
Атомный радиус 122.15:00
Ионный радиус (1+ ион)
Ионный радиус (2+ ионов) 87 вечера
Ионный радиус (3+ иона)
Ионный радиус (1-ионный)
Ионный радиус (2-ионный)
Ионный радиус (3-ионный)
Теплопроводность 60,2 Вт м -1 K -1
Электропроводность 3 См -1
Температура замерзания / плавления: 938 o С, 1210.6 К

Открытие германия

Доктор Дуг Стюарт

Германий был одним из элементов, существование которого было предсказано в 1869 году русским химиком Дмитрием Менделеевым после того, как он заметил разрыв между кремнием и оловом в своей периодической таблице. Менделеев условно назвал предсказанный элемент эка-кремнием.

Германий был обнаружен Клеменсом Винклером в 1886 году в Германии в образце минерала из серебряного рудника.

Анализ показал, что образец — довольно редкий минерал аргиродит — содержал 73-75% серебра, 17-18% серы, 0.2% ртути и 6-7% нового элемента, который Винклер назвал германием.

Менделеев предсказал, что плотность нового элемента будет 5,5 г / см 3 , а его атомный вес будет 70.
Его предсказания оказались довольно хорошими.

Название элемента по Винклеру происходит от латинского «Germania», что означает «Германия».

Германий. Изображение Ref. (1)

Окрестности Периодической таблицы германия

Внешний вид и характеристики

Вредные воздействия:

Германий не токсичен.

Характеристики:

Германий — блестящий твердый полуметаллический элемент серо-белого цвета с кристаллической и хрупкой структурой.

Это полупроводник.

Германий и оксид прозрачны для инфракрасного излучения.

Германий также обладает необычным свойством, заключающимся в том, что (как и вода) он расширяется при замерзании.

Четыре других элемента расширяются при замораживании; кремний, висмут, сурьма и галлий.

Использование германия

Германий чаще всего используют в качестве полупроводника.

Германий используется в транзисторах и интегральных схемах.

Используется как легирующий агент и как катализатор.

Он также используется в инфракрасных спектроскопах и инфракрасных детекторах.

Некоторые соединения германия полезны, потому что они токсичны для бактерий, но безвредны для млекопитающих.

Численность и изотопы

Изобилие земной коры: 1,5 частей на миллион по весу, 0,42 частей на миллион по молям

Солнечная система изобилия: 200 частей на миллиард по весу, 3 части на миллиард по молям

Стоимость, чистая: 360 долларов за 100 г

Стоимость, оптом: 120 долларов за 100 г

Источник: Основная руда германия — германит, который составляет около 7% германия.В промышленных масштабах германий получают как побочный продукт при рафинировании металлов и из некоторых угольных зол.

Изотопы: Германий имеет 24 изотопа, период полураспада которых известен, с массовыми числами от 58 до 85. Встречающийся в природе германий представляет собой смесь пяти изотопов, и они находятся в указанном процентном соотношении: 70 Ge (21,2%), 72 Ge (27,7%), 73 Ge (7,7%), 74 Ge (35,9%) и 76 Ge (7,4%). Наиболее распространенным является 74 Ge с концентрацией 35,9%.

Список литературы
  1. Фото: Gibe, Лицензия свободной документации GNU.
Цитируйте эту страницу

Для интерактивной ссылки скопируйте и вставьте одно из следующего:

  Германий 
 

или

  Факты об элементе германия 
 

Чтобы процитировать эту страницу в академическом документе, используйте следующую ссылку, соответствующую требованиям MLA:

 «Германий».
							

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *