8.7.5: Хімія германію (Z = 32)

Last updated
Save as PDF

Page ID: 33559

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Германій, віднесений до категорії металоїдів у групі 14, сімейство Carbon, має п'ять природних ізотопів. Германій, багатий земною коркою, як кажуть, покращує імунну систему онкологічних хворих. Він також використовується в транзисторах, але найголовніше його застосування - в волоконно-оптичних системах і інфрачервоній оптиці.

Вступ

Металоїд був одним з елементів, передбачених Менделєєвим в 1871 році (екасилікон) для заповнення його періодичної таблиці і був відкритий в 1886 році Вінклером. У шахті поблизу Фрайберга, Саксонія, новий мінерал був знайдений в 1885 році. Спочатку мінерал називався аргіродит, але пізніше, коли Клеменс Вінклер дослідив цей мінерал, він виявив, що він схожий на сурму. Спочатку він хотів назвати його нептунієм, але через те, що це ім'я вже було прийнято, він назвав його германієм на честь своєї батьківщини Німеччини.

Положення про те, де германій повинен бути розміщений в таблиці Менделєєва, обговорювалося протягом часу через його схожість з миш'яком і сурмою. Завдяки прогнозуванню Менделєєва екасилікону місце германію в таблиці Менделєєва було підтверджено через аналогічні властивості, передбачені та подібні властивості, виведені при дослідженні мінералу.

Характеристика

Як і кремній, германій використовується при виготовленні напівпровідникових пристроїв. На відміну від кремнію, зустрічається досить рідко (всього близько 1 частини на 10 мільйонів частин в земній корі). Фізико-хімічні властивості германію тісно паралельні властивості кремнію. Германій (Ge), має атомний номер 32. Він сірувато-білий, блискучий, твердий і має схожі хімічні властивості з оловом і кремнієм. Германій крихкий і сріблясто-білий при стандартних умовах. Германій за цієї умови відомий як α-германій, який має алмазну кубічну кристалічну структуру. Коли германій перевищує 120 кілобарів, германій має інший алотроп, відомий як β-германій. Германій - одна з небагатьох речовин, таких як вода, яка розширюється, коли вона твердне.

Атомний номер:	32
Атомний символ:	Ге
Атомна вага:	72.59
Атомний радіус:	122.5 вечора
Серія:	Металоїд
Група:	14
Щільність:	5,353 г/см ³
Питома теплоємність:	0,32 Дж/кг
Електронна конфігурація:	[Ар] 4с ² 3d ¹⁰ 4р ²
Точка плавлення:	938,25 СМ
Точка кипіння:	2833 СМ
Загальні стани окислення:	4,2

Германій, напівпровідник, є першим металевим металом, який став надпровідником при наявності сильного електромагнітного поля.

Ізотопи

П'ять природних ізотопів германію мають атомні маси 70, 72, 73, 74 та 76. Германій 76 слабо радіоактивний і найменш поширений. Германій 74 є найпоширенішим ізотопом, що має найбільше природне достаток з п'яти. За умови бомбардування альфа-частинками Германій 72 генерує стабільний Se 77.

Хімічні властивості

При температурі 250° С германій повільно окислюється до\(GeO_2\). Германій повільно розчиняється в концентрованій сірчаній кислоті і не розчиняється в розведених кислотах і лугах. Він буде бурхливо реагувати з розплавленими лугами для отримання [ГеО ₃] ^2-. Загальний ступінь окислення, в якому зустрічається германій, становить +4 і +2. У рідкісних умовах германій також зустрічається в ступенях окислення +3, +1 і -4.

Існує дві форми оксидів германію, германію діоксиду (\(GeO_2\)) і окису германію (\(GeO\)). За допомогою обсмажування сульфіду германію можна отримати діоксид германію. Що стосується чадного оксиду германію, то його можна отримати високотемпературною реакцією діоксиду германію та металу германію. Діоксид германію має незвичайну властивість показника заломлення для світла, але прозорості до інфрачервоного світла.

Програми та використання

Як і кремній, германій використовується при виготовленні напівпровідникових пристроїв. На відміну від кремнію, зустрічається досить рідко (всього близько 1 частини на 10 мільйонів частин в земній корі). Хоча він утворює сполуку, діоксид германію, як і кремній, він, як правило, витягується з побічних продуктів рафінування цинку.

Германій використовується в основному для волоконно-оптичних систем і інфрачервоної оптики. Він також використовується для каталізаторів полімеризації, електроніки, а також люмінофорів, металургії та хіміотерапії. Оскільки діоксид германію має високий показник заломлення та низьку оптичну дисперсію, він корисний для ширококутних об'єктивів камер. Як говорилося раніше, це важливий напівпровідник, тому він використовується в транзисторах.

Дописувачі та атрибуція

Template:ContribMarsden