Германий основноеСтатьи по теме Соли , минералы
ГЕРМАНИЙ (Germanium; от лат. Germania — Германия), Ge — хим. элемент IV группы периодической системы элементов; ат. н. 32, ат. м. 72,59. Серебристо-серое вещество с металлическим блеском. В хим. соединениях проявляет степени окисления + 2 и +4. Соединения со степенью окисления +4 более стойки. Природный германий состоит из четырех стабильных изотопов с массовыми числами 70 (20,55%), 72 (27,37%), 73(7, 67%) и 74 (36,74%) и одного радиоактивного изотопа с массовым числом 76 (7,67%) и периодом полураспада 2 • 106 лет. Искусственно (с помощью различных ядерных реакций) получено много радиоактивных изотопов; наибольшее значение имеет изотоп 71 Ge с периодом полураспада 11,4 дня.
 
Существование и св-ва германия (под названием «экаси-лиций») предсказал в 1871 рус ученый Д. И. Менделеев. Однако лишь в 1886 нем. химик К. Винклер обнаружил в минерале аргиродите неизвестный элемент, св-ва к-рого совпадали со св-вами «экасилиция». Начало пром. произ-ва германий относится к 40-м гг. 20 в., когда он получил применение в качестве полупроводникового материала. Содержание германия в земной коре (1—2) 10~4 %. Германий относится к рассеянным элементам и редко встречается в виде собственных минералов. Известно семь минералов, в к-рых его концентрация больше 1 %, среди них: германит Cu2 (Си, Ge, Ga, Fe, Zn)2 • (S, As)4X X (6,2-10,2% Ge), рениерит (Cu, Fe)2 (Cu, Fe, Ge, Ga, Zn)2 X X (S, As)4 (5,46-7,80% Ge) и аргиродит Ag8GeS6 (3/55—6,93% Ge). Г. накапливается также в каустобиолитах (гумусовых углях, горючих сланцах, нефти). Стойкая при обычных условиях кристаллическая модификация Г. имеет кубическую структуру типа алмаза, с периодом а = 5,65753 A (Gel).
 
Плотность германия    (т-ра    25° С)    5,3234    г/см3, tпл 937,2° С; tкип 2852° С; теплота плавления 104,7 кал/г, теплота сублимации  1251   кал/г,   теплоемкость (т-ра 25° С) 0,077 кал/г • град; коэфф. теплопроводности, (т-ра 0° С) 0,145 кал/см • сек • град, температурный коэфф. линейного расширения       (т-ра     0—260° С),5,8 х 10-6 град-1. При плавлении германий уменьшается в объеме (примерно на 5,6%), плотность его увеличивается на 4% ч При высоком давлении алмазо-подобная модификация. Германий претерпевает полиморфные превращения, образуя кристаллические модификации: тетрагональную структуру типа B-Sn (GeII), объемноцентрированную тетрагональную структуру с периодами а = 5,93 А, с = 6,98 A (GeIII) и объемноцентрированную кубическую  структуру  с   периодом  а = 6,92 A(GeIV). Эти модификации по сравнению с GeI отличаются большими плотностью и электропроводностью.
 
Аморфный германий может быть получен в виде пленок (толщиной примерно 10—3 см) при конденсации пара. Плотность его меньше плотности кристаллического  Г. Структура энергетических зон в кристалле Г. обусловливает его полупроводниковые св-ва. Ширина запрещенной зоны Г.  равна 0,785 эв (т-ра 0 К), удельное электрическое   сопротивление (т-ра 20° С) 60 ом · см и с повышением т-ры значительно понижается  по экспоненциальному закону. Примеси придают Г. т. н. примесную проводимость электронного (примеси мышьяка, сурьмы, фосфора) или дырочного (примеси галлия, алюминия, индия)    типа.    Подвижность носителей   зарядов   в   Г.     (т-ра 25° С) для     электронов  —  около 3600    см2/в   сек,    для    дырок — 1700  см2/в · сек,   собственная   концентрация      носителей зарядов (т-ра 20° С) 2,5 . 10 13 см-3. Г. диамагнитен. При плавлении переходит в металлическое состояние. Германий очень хрупок, твердость его по Моосу 6,0, микротвердость 385 кгс/мм2, предел прочности  на сжатие  (т-ра  20° С) 690 кгс/см2. С повышением т-ры твердость снижается, выше т-ры 650° С он становится пластичным, поддается мех. обработке. Германий практически инертен к воздуху, кислороду и к неокисляющим электролитам  (если нет растворенного кислорода) при т-ре до 100° С. Стойкий к действию соляной и разбавленной серной к-т; медленно растворяется в концентрированных серной и азотной к-тах при нагревании (образующаяся при этом   пленка   двуокиси  замедляет растворение), хорошо растворяется в «царской водке», в растворах ги-похлоритов или гидроокисей щелочных металлов (при наличии перекиси водорода), в расплавах щелочей, перекисей, нитратов    и    карбонатов   щелочных   металлов.  
 
Выше т-ры 600° С окисляется на  воздухе и в токе кислорода, образуя с кислородом окись GeO и двуокись (Ge02). Окись   германия— темно-серый   порошок, возгоняющийся при т-ре 710° С, незначительно растворяется в воде с образованием   слабой   германитной к-ты (H2Ge02), соли к-рой (германиты) малостойки. В к-тах GeO легко растворяется с образованием   солей двухвалентного  Г.  Двуокись германия— порошок белого цвета, существует в нескольких   полиморфных  модификациях, сильно различающихся по хим. св-вам:  гексагональная модификация двуокиси сравнительно хорошо растворяется в воде (4,53 zU при т-ре 25° С), растворах щелочей и к-т, тетрагональная модификация практически нерастворима в воде и инертна к к-там. Растворяясь в щелочах, двуокись и ее гидрат образуют соли метагерманатной (H2Ge03) и ортогерманатной (H4Ge04) к-т — германаты. Германаты щелочных металлов растворяются в воде, остальные германаты практически нерастворимы;   свежеосажденные  растворяются в минеральных  к-тах.  Г. легко соединяется с галогенами, образуя при нагревании (около т-ры 250° С) соответствующие тетрагало-гениды — несолеобразные   соединения, легко гидролизующиеся водой. Известны сульфиды Г.— темно-коричневый   (GeS)  и  белый  (GeS2).
 

Для германия характерны соединения с азотом — коричневый нитрид (Ge3N4) и черный нитрид (Ge3N2), отличающийся меньшей  хим.  стойкостью. С фосфором Г. образует малостойкий фосфид (GeP) черного цвета. С углеродом не взаимодействует и не сплавляется, с кремнием образует непрерывный ряд твердых растворов. Для германий, как аналога углерода и кремния, характерна способность образовывать  германоводороды   типа GenH2n + 2 (германы), а также твердые соединения типов GeH и GeH2 (гермены).Германий образует металлические   соединения   (германиды)   и сплавы со мн. металлами.  Извлечение Г. из сырья заключается в получении богатого германиевого концентрата, а из него — вещества высокой чистоты. В пром. масштабе германий получают из тетрахлорида, используя при очистке его высокую летучесть (для выделения из концентрата), малую растворимость в концентрированной соляной к-те и высокую растворимость в органических растворителях (для очистки от примесей).  Часто для обогащения используют высокую летучесть низших сульфида и окисла Г., к-рые легко сублимируются.
 
Для получения полупроводникового германий применяют направленную кристаллизацию и зонную перекристаллизацию. Монокристаллический германий получают вытягиванием из расплава. В процессе выращивания Г. легируют спец. добавками,  регулируя те  или иные св-ва монокристалла. Г. поставляют в виде слитков  длиной 380— 660 мм и поперечным сечением до 6,5 см2. Германий применяют в радиоэлектронике и электротехнике как полупроводниковый материал для изготовления  диодов   и  транзисторов. Из него изготовляют линзы для приборов инфракрасной оптики, дозиметры ядерных излучений, анализаторы рентгеновской спектроскопии, датчики, использующие эффект Холла, преобразователи энергии радиоактивного распада в электрическую. Германий используют в микроволновых аттенюаторах, термометрах сопротивления, эксплуатируемых при т-ре жидкого гелия. Пленка Г., нанесенная на рефлектор, отличается высокой отражательной способностью, хорошей   коррозионной    стойкостью. Сплавы германия с некоторыми металлами, отличающиеся   повышенной   стойкостью    к    кислым    агрессивным средам, используют в приборостроении, машиностроении и металлургии. Сплавы гемания с золотом образуют низкоплавкую эвтектику и расширяются при охлаждении. Двуокись Г. применяют для изготовления спец. стекол,   характеризующихся   высоким коэфф.    преломления   и   прозрачностью в инфракрасной части спектра, стеклянных электродов и термисторов, а также эмалей и декоративных глазурей. Германаты используют в качестве активаторов фосфоров и люминофоров.
 
Германий — химический элемент периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева . И обозначается символом Ge , германий это простое вещество серо-белого цвета и имеет твердые характеристики как для метала .
 
Cодержание в земной коре 7.10—4% по массе . относится к рассеянным элементам , из за сваей реакционной способности к окислению в свободном состоянии как чистый метал не встречается .
 
Нахождение германия в природе .
Германий — один из трёх химических элементов , предсказанных Д.И. Менделеевым на основании их положения в периодической системы (1871 г ).
Он относится к редким рассеянным элементам .
В настоящее время основными источниками промышленного получения германия являются отходы цинкового производства , коксования углей , зола некоторых некоторых видов углей , в примесях силикатов , осадочных породах железа , в никелевых и вольфрамовый рудах , торфе , нефти , геотермальных водах и в некоторых водорослях .
 
Основные минералы содержащие германий .
Плюмбогерматит (PbGeGa)2SO4(OH)2+H2O  содержание до 8.18 %
германит Cu(GeFeGa)(SAs)4 содержит от 6 до 10% германия .
яргиродит AgGeS6 содержит от 3.65 до 6.93 % германия .
рениерит Cu3(FeGeZn)(SAs)4 содержит от 5.5 до 7.8% германия .
 
В некоторых странах получение германия является побочным продуктом переработки некоторых руд таких как цинк-свинец-медь . Также германий получают в производстве кокса , а также в золе бурого угля с содержанием от 0.0005 до 0.3% и в золе каменных углей с содержанием от 0.001 до 1 -2 % .
 
Германий как металл очень устойчив к действию кислорода воздуха , кислорода , воды некоторых кислот , разбавленной серной и соляной кислоты . Но сконцентрированной серной кислотой реагирует очень медленно .
Германий реагирует с азотной кислотой HNO3  и царской водкой , медленно реагирует едкими щелочами с образованием соли германата , но при добавлении перекиси водорода H2O2 реакция протекает очень быстро . 
При воздействии высоких температур свыше 700 °С германий легко окисляется на воздухе с образованием GeO2 , легко вступает в реакцию с галогенами , получая при этом тетрагалогениты .
С водородом , кремнием , азотом и углеродом не вступает в реакцию .
 
Известны летучие соединения германия с характеристиками :
Германия гексагидрид -дигерман , Ge2H6 — горючий газ , при длительном хранении на свету разлагается , окрашиваясь в желтый затем в коричневый цвет превращаясь в твёрдое вещество тёмно — коричневого цвета , разлагается водой и щелочами .
Германия тетрагидрид , моногерман — GeH4 .
 
Применение германия
Германий , как кремний и некоторые другие вещества , имеет свойства так называемых полупроводников . Все вещества по их электропроводности делятся на три группы : проводники , полупроводники и изоляторы ( диэлектрики ) . Удельная электропроводность металлов находиться в интервале 10В4 — 10В6 Ом .смВ-1 , приведённое деление условно . Однако можно указать принципиальное различие в электрофизических свойствах проводников и полупроводников . У первых электропроводность с повышением температуры падает , у полупроводников — возрастает . При температуре , близкой к абсолютному нулю , полупроводники превращаются в изоляторы . Как известно , металлические проводники проявляют в таких условиях свойства сверхпроводимости .
 
Полупроводниками могут быть различные вещества . К ним относятся простые вещества : бор , углерод ( графит или алмаз ) , кремний , германий , олово . Собственная их электропроводность их электропроводность чрезвычайно мала и практически не может быть использована . Полупроводники используются в виде ультра чистых веществ , к которым специально добавляют незначительное количество веществ , повышающих электропроводность полупроводниковой системы и придающих ей определённый характер требуемой данной конструкции .
 
В ультрачистом германии процент примесей не должен превышать в среднем 10—7% по массе  
Германий очень высокой чистоты для полупроводниковой техники получают , используя специальные методы . Они заключаются в предварительном получении германия , максимально освобождённого от примесей химическими методами . Затем германий доводят до ультрачистого состояния методом зонной плавки .
 
Германий как полупроводниковый материал , в основном используется в виде монокристаллов для изготовления диодов , транзисторов , фотодиодов и фоторезисторов . также из него делают линзы для приборов ИК- излучений , датчики Холла , в производстве термометров сопротивления которые эксплуатируются при температуре жидкого гелия He .
Сплавы германия с золотом обладают высокой прочностью и используются в ювелирном и зубопротезном деле . Некоторые сплавы германия применяются как припои с золотом , кремнием и алюминием .
 
Так же германий нашёл широкое применение для производства оптоволокна  все знают что он служить для передачи информации с большими скоростями , что сразу стало использоваться в интернете , между городами и даже странами протянулись своеобразные информационные кабеля .
 
Лит: Ломашов И. П. Германий и кремний — важнейшие полупроводниковые материалы.
 
В основном с этим также ищут .
Вы читаете, статья на тему германий