Германій

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до навігації Перейти до пошуку
Германій (Ge)
Атомний номер 32
Зовнішній вигляд простої речовини світло-сірий металоїд
Властивості атома
Атомна маса (молярна маса) 72,61 а.о.м. (г/моль)
Радіус атома 137 пм
Енергія іонізації (перший електрон) 760,0(7,88) кДж/моль (еВ)
Електронна конфігурація [Ar] 3d10 4s2 4p2
Хімічні властивості
Ковалентний радіус 122 пм
Радіус іона (+4e)53 (+2e)73 пм
Електронегативність (за Полінгом) 2,01
Електродний потенціал 0
Ступені окиснення 4
Термодинамічні властивості
Густина 5,323 г/см³
Молярна теплоємність 0,322 Дж/(К·моль)
Теплопровідність 60,2 Вт/(м·К)
Температура плавлення 1210,6 К
Теплота плавлення 36,8 кДж/моль
Температура кипіння 3103 К
Теплота випаровування 328 кДж/моль
Молярний об'єм 13,6 см³/моль
Кристалічна ґратка
Структура ґратки типу алмазної
Період ґратки 5,660 Å
Відношення с/а n/a
Температура Дебая 360,00 К
H He
Li Be B C N O F Ne
Na Mg Al Si P S Cl Ar
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
Cs Ba * Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
Fr Ra ** Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og
* La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
** Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr
Германій у Вікісховищі?

Германій, Ґерманій, Ge (від лат. Germania — Німеччина) — хімічний елемент номер 32, крихкий сріблясто-білий металоїд. Найпоширеніший напівпровідник.

Кристалізується в кубічну ґратку типу алмазу. Металічний ґерманій стійкий на повітрі за кімнатної температури; швидко окислюється за температури розжарювання (600—700 °C). Поширеність у земній корі (1-2)×10−4 %. Ґерманій — розсіяний елемент. Як домішка зустрічається в мінералах кремнію, меншою мірою — у мінералах заліза і цинку. Власні мінерали дуже рідкісні: сульфосолі — аргіродит, ґерманіт, реньєрит та ін.; подвійний гідратований оксид ґерманію та заліза — штоттит; сульфати — ітоїт, флейшерит та ін. Промислового значення вони практично не мають.

Германій

Історія та походження назви[ред. | ред. код]

Вперше германій був передбачений Менделєєвим ще у 1871 році під назвою ека-силіцій[1].

У 1885 році, гірники шахти «Хіммельсфюрст» знайшли невідомий раніше мінерал, що отримав назву аргіродіт[en]. Наступного року, німецький хімік Клеменс Вінклер, професор неорганічної хімії гірничої академії Фрейберга, досліджуючи аргіродіт, виявив, що на 7 % той складається з невідомого елементу. 6 лютого 1886 року Вінклер виділив сульфід нового елементу, і зміг визначити його властивості, які збігалися з гіпотетично передбаченними властивостями ека-силіцію[2].

Германій став третім, після галію і скандію, відкритим елементом, існування якого було передбачено періодичним законом.

Спектр германію лежить в ультрафіолетовому діапазоні, тому, незважаючи на те, що спектральний аналіз на той час вже 25 років використовувався для відкриття нових елементів, германій був відкритий більш традиційними методами[3].

Вінклер хотів назвати нововідкритий елемент нептунієм, через те, що його існування було передбачено до відкриття, так само як було передбачено існування планети Нептун, проте з'ясувалося, що назва «нептуній» вже використовувалася для одного хибно відкритого елементу, тому було вирішено відмовитись від неї щоб уникнути негативних коннотацій. Іншою, жартівливою, пропозицією була назва «ангулярій» — той що викликає суперечки. Врешті елемент було названо на честь Німеччини (лат. Germania), батьківщини Вінклера[3].

Розповсюдженність[ред. | ред. код]

Частка германію у земній корі становить 1,5 мільйонних, що робить його 55-м по розповсюдженості[4]. Незважаючи на те, що германій є значно розповсюдженішим за такі елементи як золото, срібло, йод або ртуть його мінерали є вкрай рідкісними, бо він є розсіянним елементом. Серед власних мінералів германію можна назвати германіт, аргіродит і реньєрит, проте через рідкість вони не можуть задовільнити потреби у ньому. Германій зустрічається як домішка у мінералах кремнію, рідше — у мінералах свинцю, заліза і цинку[5]. Також, германій накопичується у рослинах, а через це і у вугіллі[6].

Природній германій представлений п'ятьма ізотопами:

Атомна масса Концентрація Період напіврозпаду
70 20.37 %
72 27.31 %
73 7.76 %
74 36.73 %
76 36.73 % 1.78×1021 років[7]

Усього відомо 38 ізотопів германію з атомними масами від 58 до 90, 5 з яких — метастабільні[8].

Германій утворюється під час s-процесу у AGB-зорях[9]. Його частка у Всесвіті становить 0,2 мільйонних.

Отримання[ред. | ред. код]

Джерелами ґерманію є поліметалічні руди, викопне вугілля і деякі типи вулканогенно-осадового залізняку. Три чверті ґерманію отримують як супутній продукт при виробництві цинку з сфалеритових концентратів, а решту — з надсмольних вод під час коксування вугілля, з попелу енергетичного вугілля[10]. Невелику частку добувають з магнетитових концентратів.

При певних умовах спалювання вугілля вміст германію у золі збільшується у 10 — 100 разів у порівнянні з вихідним. Для вилучення германію із золи використовується його властивість легкого перегону при температурі коксування. Після конденсації рідких продуктів коксування сполуки германію конденсуються у пірогенетичній воді і смолі. Крім того, висока концентрація германію спостерігається у генераторному пилу при газифікації вугілля.

Застосування[ред. | ред. код]

Ґерманій застосовують у радіоелектроніці й електротехніці як напівпровідник, у ядерній техніці, приладобудуванні, машинобудуванні та металургії.

Германій є важливим напівпровідниковим матеріалом із шириною забороненої зони 0,66 еВ. Основними донорами для германію є фосфор, літій, арсен; акцепторами — бор, алюміній, галій, індій. Германій — непрямозонний напівпровідник, що ускладнює його використання в оптичних пристроях.

У напівпровідникових приладах використовуються також сплави германію із кремнієм.

Примітки[ред. | ред. код]

Див. також[ред. | ред. код]

Література[ред. | ред. код]

  • Глосарій термінів з хімії // Й. Опейда, О. Швайка. Ін-т фізико-органічної хімії та вуглехімії ім. Л. М. Литвиненка НАН України, Донецький національний університет. — Донецьк: Вебер, 2008. — 758 с. — ISBN 978-966-335-206-0
  • Мала гірнича енциклопедія : у 3 т. / за ред. В. С. Білецького. — Д. : Східний видавничий дім, 2004—2013.
  • Координационные соединения германия (IV) с анионами лимонной, винной и ксиларовой кислот: монография / И. И. Сейфуллина, Е. Э. Марцинко ; М-во образования и науки Украины, Одес. нац. ун-т им. И. И. Мечникова. — Одесса: ОНУ, 2015. — 148 с. : табл., схемы, граф. — Библиогр.: с. 128—144 (149 назв.). — ISBN 978-617-689-115-4