Оглавление 231 232 233 234 235 — — — 270 

Германий (Germanium); ат. вес 72,60. Германий — один из наиболее рассеянных элементов. Минералы, содержащие германий в сколько-нибудь значительных количествах, крайне редки. Важнейшими из этих минералов являются аргиродит 4Ag2S • GeS2 и германит 6CuS • GeS2. В то же время в очень малых количествах соединения германия находятся во многих рудах. Общее содержание германия в земной коре составляет 4 • 10-4 весовых процента. Источником получения германия обычно служит зола каменных и бурых углей и отходы цинкового производства.

Совсем недавно германий почти не имел практического применения, но за последние годы он приобрел исключительное значение в электро- и радиотехнике в качестве полупроводника.

Полупроводники. Полупроводниками называют вещества, занимающие по величине электропроводности промежуточное положение между проводниками и изоляторами. Характерной особенностью полупроводников является то, что в обычных условиях они неэлектропроводны, но под влиянием внешних воздействий (тепло, свет и др.) приобретают способность проводить электрический ток. Контакт между полупроводниками определенного типа обладает свойством проводить ток только в одном направлении.

Качественное отличие полупроводников от металлов и изоляторов позволило современной электро- и радиотехнике решить с их помощью ряд технических проблем, представляющих огромное практическое значение.

Так, например, применяемые в радиотехнике хрупкие и сравнительно большие вакуумные радиолампы можно заменить миниатюрными» и долговечными кристаллическими германиевыми диодами и триодами; объем некоторых из них не превышает 0,01 см3. Это позволяет значительно уменьшить размеры радиоприемников, телевизоров, счетно-вычислительных машин, радиолокаторов и других приборов, существенно улучшить их работу, резко снизив при этом расход потребляемой ими электроэнергии. Германиевые усилители обладают высокой прочностью, работают без вакуума и не требуют, как электронные .лампы, затрат энергии на накал и времени на разогрев. Срок службы их очень велик.

Полупроводники широко применяются в различных приборах для автоматического регулирования многих производственных процессов. Электропромышленность применяет германиевые выпрямители для преобразования переменного тока большой мощности в постоянный ток. Полупроводники дают возможность прямого превращения тепловой и световой энергии в электрическую, причем их коэффициент полезного действия в этом процессе, достигнутый в настоящее время, составляет 8—10%. С помощью полупроводников энергия радиоактивного излучения может быть преобразована в электрический ток.

Кроме германия, полупроводниками являются кремний, серое олово, некоторые химические соединения и сплавы.

Применяемый для полупроводниковых приборов германий должен быть высокой степени чистоты, так как даже 1 атом примесей на 10 миллионов атомов германия увеличивает его электропроводность. Германий такой чистоты получают путем «зонной» плавки .

Германий — серебристо-белый, очень хрупкий металл уд веса 5,36, плавящийся при 959°. В компактном состоянии он не изменяется ни в сухом, ни во влажном воздухе, даже ори нагревании. Порошкообразный германий уже при умеренном нагревании переходит в двуокись GeO2.

Соляная и разбавленная серная кислоты не действуют на германий, азотная и концентрированная серная кислоты окисляют его в двуокись. В щелочах германий медленно растворяется. При температурах порядка 200—250° германий активно реагирует с галогенами и серой.

В своих соединениях германий двух- и четырехвалентен. Соединения двухвалентного германия сравнительно мало устойчивы; они легко окисляются, переходя в соединения четырехвалентного германия, вследствие чего являются хорошими восстановителями.

Окись германия GeO — черный кристаллический порошок. Очень нестойка. Получается при осторожном восстановлении двуокиси германия магнием или металлическим германием. Реагирует с галогеноводородными кислотами, образуя дигалогениды. Гидрат окиси германия Ge(OH)2 осаждается щелочами или аммиаком из раствора хлористого германия:

GeCl2 + 2NaOH = Ge(OH)2 + 2NaCд

Обладает амфотерными свойствами. Заметно растворяется в воде; водный раствор имеет кислую реакцию.

Соединения четырехвалентного германия наиболее характерны для этого элемента. Они более устойчив известны в большем числе и лучше изучены, чем производные двухвалентного германия.

Двуокись германия GeО2 — белое кристаллическое вещество уд. веса 4,703; заметно растворима в воде, причем раствор проводит электрический ток. Получается несколькими способами. В частности, она может быть получена нагреванием германия в кислороде или окислением его концентрированной азотной кислотой.

Двуокись германия — амфотерный окисел с сильно преобладающими кислотными свойствами, вследствие чего она легко растворяется в щелочах, образуя соли германиевой кислоты, — как правило, бесцветные. Калиевая и натриевая соли германиевой кислоты обладают хорошей растворимостью.

Двуокись германия применяется в технике для получения оптического стекла с очень большим коэффициентом преломления. Четыреххлористый германий GeCl4 получается при нагревании германия в токе хлора, а также при пропускании хлористого водорода в нагретую взвесь двуокиси германия в концентрированной соляной кислоте:

GeО2 + 4НСl ⇄ GeCl4 + 2Н2О

Реакция обратима и при избытке воды идет справа налево.

Четыреххлорный германий представляет собой бесцветную легкоподвижную жидкость уд. веса 1,874, кипящую при 83°. По свойствам он напоминает четыреххлористый кремний.

Двусернистый германий GeS2 известен в двух модификациях — аморфной и кристаллической. Влагой воздуха GeS2 разлагается с выделением сероводорода:

GeS2 + 2H2О = GeО2 + 2H2S

Двусернистый германий легко образует устойчивые тиосоли.

Германоводороды. Действуя на хлористый германий амальгамой натрия в токе водорода или же разлагая кислотами сплав германия с магнием, можно получить тетрагидрид германия GeH4. Это — бесцветный газ, который, аналогично мышьяковистому водороду, при нагревании разлагается, давая металлическое зеркало. Тетрагидрид германия имеет т. пл. —166° и т. кип. —88°.

При получении простейшего германоводорода образуются в небольшом количестве его гомологи Ge2Н6 и Ge3H8.

232 233 234

Вы читаете, статья на тему Германий (Germanium)