Germanium valence electron. Ang iyong katawan ba ay may sapat na germanium: ano ang mga pakinabang ng microelement, kung paano makilala ang isang kakulangan o labis

Ang katawan ng tao ay naglalaman ng isang malaking halaga ng mga micro- at macroelement, kung wala ang buong paggana ng lahat ng mga organo at sistema ay magiging imposible lamang. Naririnig ng mga tao ang tungkol sa ilan sa kanila sa lahat ng oras, habang ang iba ay ganap na walang kamalayan sa kanilang pag-iral, ngunit lahat sila ay may papel sa mabuting kalusugan. Kasama rin sa huling grupo ang germanium, na nakapaloob sa katawan ng tao sa organikong anyo. Anong uri ng elemento ito, kung anong mga proseso ang responsable para sa at kung anong antas nito ang itinuturing na pamantayan - basahin.

Paglalarawan at katangian

Sa pangkalahatang pag-unawa, ang germanium ay isa sa mga elemento ng kemikal na ipinakita sa kilalang periodic table (kabilang sa ikaapat na pangkat). Sa kalikasan, lumilitaw ito bilang isang solid, kulay-abo-puting sangkap na may metal na kinang, ngunit sa katawan ng tao ito ay matatagpuan sa organikong anyo.

Dapat sabihin na hindi ito matatawag na napakabihirang, dahil ito ay matatagpuan sa iron at sulfide ores at silicates, bagaman ang germanium ay halos hindi bumubuo ng sarili nitong mga mineral. Ang nilalaman ng elemento ng kemikal sa crust ng Earth ay lumampas sa konsentrasyon ng pilak, antimony at bismuth nang maraming beses, at sa ilang mga mineral ang halaga nito ay umabot sa 10 kg bawat tonelada. Ang tubig ng mga karagatan sa mundo ay naglalaman ng humigit-kumulang 6 10-5 mg/l ng germanium.

Maraming mga halaman na tumutubo sa iba't ibang mga kontinente ay may kakayahang sumipsip ng maliit na halaga ng elementong kemikal na ito at ang mga compound nito mula sa lupa, pagkatapos ay maaari silang makapasok sa katawan ng tao. Sa organikong anyo, ang lahat ng naturang mga sangkap ay direktang kasangkot sa iba't ibang mga proseso ng metabolic at pagpapanumbalik, na tatalakayin sa ibaba.

Alam mo ba?Ang elementong kemikal na ito ay unang napansin noong 1886, at nalaman nila ang tungkol dito salamat sa mga pagsisikap ng German chemist na si K. Winkler. Totoo, hanggang sa puntong ito ay nagsalita din si Mendeleev tungkol sa pagkakaroon nito (noong 1869), na sa una ay may kondisyong tinawag itong "eca-silicon."

Mga tungkulin at tungkulin sa katawan

Hanggang sa kamakailan lamang, naniniwala ang mga siyentipiko na ang germanium ay ganap na walang silbi para sa mga tao at, sa prinsipyo, ay ganap na walang pag-andar sa katawan ng mga nabubuhay na organismo. Gayunpaman, ngayon ay tiyak na kilala na ang mga indibidwal na organikong compound ng elementong kemikal na ito ay maaaring matagumpay na magamit kahit na bilang mga panggamot na compound, kahit na masyadong maaga upang pag-usapan ang kanilang pagiging epektibo.

Ang mga eksperimento na isinagawa sa mga daga ng laboratoryo ay nagpakita na kahit na ang isang maliit na halaga ng germanium ay maaaring tumaas ang pag-asa sa buhay ng mga hayop ng 25-30%, at ito mismo ay isang magandang dahilan upang isipin ang tungkol sa mga benepisyo nito para sa mga tao.
Nagsagawa na ng mga pag-aaral ng papel ng organikong germanium sa katawan ng tao na nagpapahintulot sa amin na makilala ang mga sumusunod na biological function ng elementong kemikal na ito:

• pag-iwas sa gutom sa oxygen ng katawan sa pamamagitan ng paglilipat ng oxygen sa mga tisyu (ang panganib ng tinatawag na "blood hypoxia", na nagpapakita ng sarili kapag bumababa ang halaga ng hemoglobin sa mga pulang selula ng dugo);
• pagpapasigla ng pag-unlad ng mga pag-andar ng proteksiyon ng katawan sa pamamagitan ng pagsugpo sa mga proseso ng paglaganap ng mga microbial cell at pag-activate ng mga partikular na immune cell;
• aktibong antifungal, antiviral at antibacterial effect dahil sa paggawa ng interferon, na nagpoprotekta sa katawan mula sa mga nakakapinsalang microorganism;
• malakas na epekto ng antioxidant, na ipinahayag sa pagharang sa mga libreng radikal;
• pagkaantala sa pagbuo ng mga tumor ng tumor at pagpigil sa pagbuo ng mga metastases (sa kasong ito, ang germanium ay neutralisahin ang epekto ng mga negatibong sisingilin na mga particle);
• gumaganap bilang isang regulator ng mga sistema ng balbula ng panunaw, ang venous system at peristalsis;
• Sa pamamagitan ng paghinto sa paggalaw ng mga electron sa mga nerve cells, ang germanium compounds ay nakakatulong na mabawasan ang iba't ibang pagpapakita ng sakit.

Mahalaga! Hindi mo dapat subukan ang epekto ng elementong kemikal na ito sa iyong sarili, dahil ang hindi tamang pagkalkula ng dosis ay maaaring humantong sa malubhang pagkalason.

Ano ang nilalaman ng germanium: mga mapagkukunan ng pagkain

Ang anumang microelement sa ating katawan ay gumaganap ng isang tiyak na pag-andar, samakatuwid, para sa mabuting kalusugan at pagpapanatili ng tono, napakahalagang tiyakin ang pinakamainam na antas ng ilang mga bahagi. Nalalapat din ito sa Alemanya. Maaari mong lagyang muli ang mga reserba nito araw-araw sa pamamagitan ng pagkain ng bawang (ito ang pinakamaraming makikita), wheat bran, legumes, porcini mushroom, kamatis, isda at pagkaing-dagat (lalo na, hipon at tahong), at maging ang ligaw na bawang at aloe.
Ang epekto ng germanium sa katawan ay maaaring mapahusay sa tulong ng selenium. Marami sa mga produktong ito ay madaling mahanap sa tahanan ng bawat maybahay, kaya walang mga paghihirap na dapat lumitaw.

Pang-araw-araw na pangangailangan at pamantayan

Hindi lihim na ang labis na kahit na kapaki-pakinabang na mga sangkap ay maaaring hindi gaanong nakakapinsala kaysa sa kanilang kakulangan, samakatuwid, bago magpatuloy sa muling pagdadagdag ng nawawalang halaga ng germanium, mahalagang malaman ang tungkol sa pinapayagan na pang-araw-araw na paggamit nito. Karaniwan ang halagang ito ay umaabot mula 0.4 hanggang 1.5 mg at depende sa edad ng tao at sa kasalukuyang kakulangan sa microelement.

Ang katawan ng tao ay mahusay na nakayanan ang pagsipsip ng germanium (ang pagsipsip ng elementong kemikal na ito ay 95%) at ipinamamahagi ito nang medyo pantay-pantay sa mga tisyu at organo (hindi mahalaga kung pinag-uusapan natin ang tungkol sa extracellular o intracellular space). Ang Germanium ay pinalabas kasama ng ihi (hanggang sa 90% ay inilabas).

Kakulangan at labis

Tulad ng nabanggit namin sa itaas, ang anumang sukdulan ay hindi mabuti. Iyon ay, ang parehong kakulangan at labis na germanium sa katawan ay maaaring negatibong makaapekto sa mga functional na katangian nito. Kaya, na may kakulangan ng isang microelement (na nagreresulta mula sa limitadong pagkonsumo nito sa pagkain o isang paglabag sa mga proseso ng metabolic sa katawan), ang pagbuo ng osteoporosis at demineralization ng tissue ng buto ay posible, at ang posibilidad ng mga kondisyon ng oncological ay tataas nang maraming beses.

Ang labis na dami ng germanium ay may nakakalason na epekto sa katawan, at ang mga compound ng biennial na elemento ay itinuturing na partikular na mapanganib. Sa karamihan ng mga kaso, ang labis nito ay maaaring ipaliwanag sa pamamagitan ng paglanghap ng mga purong singaw sa ilalim ng mga kondisyong pang-industriya (ang pinakamataas na pinapayagang konsentrasyon sa hangin ay maaaring 2 mg/cub.m). Sa direktang pakikipag-ugnay sa germanium chloride, posible ang lokal na pangangati ng balat, at ang pagpasok nito sa katawan ay madalas na puno ng pinsala sa atay at bato.

Alam mo ba?Para sa mga layuning medikal, ang mga Hapon ay unang naging interesado sa inilarawan na elemento, at ang isang tunay na tagumpay sa direksyong ito ay ang pananaliksik ni Dr. Asai, na natuklasan ang isang malawak na hanay ng mga biological na epekto ng germanium.

Germanium(Latin Germanium), Ge, elemento ng kemikal ng pangkat IV ng periodic system ng Mendeleev; serial number 32, atomic mass 72.59; kulay abo-puting solid na may metal na kinang. Ang Natural Germanium ay isang pinaghalong limang stable isotopes na may mass number na 70, 72, 73, 74 at 76. Ang pag-iral at mga katangian ng Germanium ay hinulaan noong 1871 ni D.I. Mendeleev at pinangalanan itong hindi pa kilalang elementong eca-silicon dahil sa pagkakapareho nito. mga katangian na may silikon. Noong 1886, natuklasan ng German chemist na si K. Winkler ang isang bagong elemento sa mineral argyrodite, na pinangalanan niyang Germanium bilang parangal sa kanyang bansa; Ang Germanium ay naging magkapareho sa eca-silicon. Hanggang sa ikalawang kalahati ng ika-20 siglo, ang praktikal na aplikasyon ng Alemanya ay nanatiling limitado. Ang produksyong pang-industriya sa Germany ay lumitaw na may kaugnayan sa pag-unlad ng semiconductor electronics.

Ang kabuuang nilalaman ng germanium sa crust ng lupa ay 7·10 -4% ayon sa masa, iyon ay, higit sa, halimbawa, antimony, pilak, bismuth. Gayunpaman, ang sariling mga mineral ng Alemanya ay napakabihirang. Halos lahat ng mga ito ay sulfosalts: germanite Cu 2 (Cu, Fe, Ge, Zn) 2 (S, As) 4, argyrodite Ag 8 GeS 6, confieldite Ag 8 (Sn, Ge) S 6 at iba pa. Ang karamihan ng Alemanya ay nakakalat sa crust ng lupa sa isang malaking bilang ng mga bato at mineral: sa sulfide ores ng mga non-ferrous na metal, sa iron ores, sa ilang mga oxide mineral (chromite, magnetite, rutile at iba pa), sa granite, diabases. at basalts. Bilang karagdagan, ang Germanium ay naroroon sa halos lahat ng silicates, sa ilang mga deposito ng karbon at langis.

Mga pisikal na katangian Germany. Nag-crystallize ang Germanium sa isang cubic na uri ng diamante na istraktura, ang parameter ng unit cell a = 5.6575 Å. Ang density ng solid germanium ay 5.327 g/cm 3 (25°C); likido 5.557 (1000°C); t pl 937.5°C; punto ng kumukulo tungkol sa 2700°C; thermal conductivity coefficient ~60 W/(m K), o 0.14 cal/(cm sec deg) sa 25°C. Kahit na ang napakadalisay na germanium ay malutong sa ordinaryong temperatura, ngunit sa itaas ng 550°C ito ay madaling kapitan sa plastic deformation. Hardness Germany sa mineralogical scale 6-6.5; compressibility coefficient (sa hanay ng presyon 0-120 H/m 2, o 0-12000 kgf/mm 2) 1.4·10 -7 m 2 /mn (1.4·10 -6 cm 2 /kgf); pag-igting sa ibabaw 0.6 n/m (600 dynes/cm). Ang Germanium ay isang tipikal na semiconductor na may band gap na 1.104·10 -19 J o 0.69 eV (25°C); electrical resistivity Germany mataas na kadalisayan 0.60 ohm m (60 ohm cm) sa 25°C; electron mobility 3900 at hole mobility 1900 cm 2 /v sec (25°C) (na may impurity content na mas mababa sa 10 -8%). Transparent sa infrared ray na may wavelength na higit sa 2 microns.

Mga katangian ng kemikal sa Alemanya. Sa mga kemikal na compound, ang germanium ay karaniwang nagpapakita ng mga valence ng 2 at 4, na may mga compound ng 4-valent germanium na mas matatag. Sa temperatura ng silid, ang Germanium ay lumalaban sa hangin, tubig, mga solusyon sa alkali at maghalo ng mga hydrochloric at sulfuric acid, ngunit madaling natutunaw sa aqua regia at isang alkaline na solusyon ng hydrogen peroxide. Dahan-dahan itong na-oxidized ng nitric acid. Kapag pinainit sa hangin sa 500-700°C, ang germanium ay na-oxidize sa mga oxide na GeO at GeO 2. Germany (IV) oxide - puting pulbos na may punto ng pagkatunaw 1116°C; solubility sa tubig 4.3 g/l (20°C). Ayon sa mga kemikal na katangian nito, ito ay amphoteric, natutunaw sa alkalis at may kahirapan sa mga mineral na acid. Nakukuha ito sa pamamagitan ng calcination ng hydrate precipitate (GeO 3 ·nH 2 O) na inilabas sa panahon ng hydrolysis ng GeCl 4 tetrachloride. Sa pamamagitan ng pagsasama ng GeO 2 sa iba pang mga oxide, maaaring makuha ang mga derivatives ng germanic acid - metal germanates (Li 2 GeO 3, Na 2 GeO 3 at iba pa) - mga solidong sangkap na may mataas na mga punto ng pagkatunaw.

Kapag ang germanium ay tumutugon sa mga halogens, ang kaukulang tetrahalide ay nabuo. Ang reaksyon ay nagpapatuloy nang pinakamadaling sa fluorine at chlorine (nasa temperatura ng silid), pagkatapos ay sa bromine (mababang pag-init) at sa yodo (sa 700-800 ° C sa pagkakaroon ng CO). Ang isa sa pinakamahalagang compound ng Germany tetrachloride GeCl 4 ay isang walang kulay na likido; t pl -49.5°C; punto ng kumukulo 83.1°C; density 1.84 g/cm 3 (20°C). Ito ay malakas na na-hydrolyzed sa tubig, na naglalabas ng precipitate ng hydrated oxide (IV). Nakukuha ito sa pamamagitan ng pag-chlorinate ng metal na germanium o pag-react sa GeO 2 na may puro HCl. Kilala rin ang Germanium dihalides ng pangkalahatang formula na GeX 2, GeCl monochloride, hexachlorodigermane Ge 2 Cl 6 at Germanium oxychlorides (halimbawa, CeOCl 2).

Masiglang tumutugon ang sulfur sa Germanium sa 900-1000°C upang bumuo ng disulfide GeS 2 - isang puting solid, melting point na 825°C. Inilalarawan din ang GeS monosulfide at mga katulad na compound ng Germany na may selenium at tellurium, na mga semiconductor. Ang hydrogen ay bahagyang tumutugon sa Germanium sa 1000-1100°C upang bumuo ng germine (GeH) X, isang hindi matatag at lubhang pabagu-bagong tambalan. Sa pamamagitan ng pagtugon sa germanides na may dilute hydrochloric acid, ang germanide hydrogens ng seryeng Ge n H 2n+2 hanggang Ge 9 H 20 ay maaaring makuha. Ang Germylene ng komposisyon na GeH 2 ay kilala rin. Ang Germanium ay hindi direktang tumutugon sa nitrogen, gayunpaman, mayroong isang nitride Ge 3 N 4, na nakuha sa pamamagitan ng pagkilos ng ammonia sa Germanium sa 700-800°C. Ang Germanium ay hindi nakikipag-ugnayan sa carbon. Ang Germanium ay bumubuo ng mga compound na may maraming mga metal - germanides.

Maraming mga kumplikadong compound ng Germanium ang kilala, na nagiging lalong mahalaga kapwa sa analytical chemistry ng Germanium at sa mga proseso ng paghahanda nito. Ang Germanium ay bumubuo ng mga kumplikadong compound na may mga organikong molekulang naglalaman ng hydroxyl (polyhydric alcohol, polybasic acid at iba pa). Ang mga heteropolyacid ng Alemanya ay nakuha. Tulad ng iba pang mga elemento ng pangkat IV, ang germanium ay nailalarawan sa pamamagitan ng pagbuo ng mga organometallic compound, isang halimbawa nito ay tetraethylgermane (C 2 H 5) 4 Ge 3.

Resibo Germany. Sa pang-industriya na kasanayan, ang Germanium ay pangunahing nakukuha mula sa mga by-product ng pagproseso ng non-ferrous metal ores (zinc blende, zinc-copper-lead polymetallic concentrates) na naglalaman ng 0.001-0.1% Germanium. Ang mga abo mula sa pagkasunog ng karbon, alikabok mula sa mga generator ng gas at basura mula sa mga halaman ng coke ay ginagamit din bilang hilaw na materyales. Sa una, ang germanium concentrate (2-10% Germany) ay nakuha mula sa mga nakalistang mapagkukunan sa iba't ibang paraan, depende sa komposisyon ng mga hilaw na materyales. Ang pagkuha ng Germany mula sa concentrate ay kadalasang kinabibilangan ng mga sumusunod na yugto: 1) chlorination ng concentrate na may hydrochloric acid, isang halo nito sa chlorine sa isang aqueous medium o iba pang chlorinating agent upang makakuha ng teknikal na GeCl 4 . Upang linisin ang GeCl 4, ang pagwawasto at pagkuha ng mga impurities na may puro HCl ay ginagamit. 2) Hydrolysis ng GeCl 4 at calcination ng mga produktong hydrolysis para makuha ang GeO 2. 3) Pagbawas ng GeO 2 na may hydrogen o ammonia sa metal. Upang ihiwalay ang napakadalisay na germanium, na ginagamit sa mga aparatong semiconductor, ang pagtunaw ng zone ng metal ay isinasagawa. Ang single-crystalline Germanium, na kinakailangan para sa industriya ng semiconductor, ay karaniwang nakukuha sa pamamagitan ng zone melting o sa pamamaraang Czochralski.

Application Germany. Ang Germanium ay isa sa pinakamahalagang materyales sa modernong teknolohiya ng semiconductor. Ito ay ginagamit upang gumawa ng mga diode, triodes, crystal detector at power rectifier. Ginagamit din ang monocrystalline Germanium sa mga dosimetric na instrumento at instrumento na sumusukat sa lakas ng pare-pareho at alternating magnetic field. Ang isang mahalagang lugar ng aplikasyon sa Alemanya ay infrared na teknolohiya, lalo na ang paggawa ng mga infrared radiation detector na tumatakbo sa rehiyon na 8-14 microns. Maraming mga haluang metal na naglalaman ng germanium, baso batay sa GeO 2 at iba pang mga compound ng germanium ay nangangako para sa praktikal na paggamit.

Noong 1870 D.I. Batay sa pana-panahong batas, hinulaan ni Mendeleev ang isang hindi pa natuklasang elemento ng pangkat IV, na tinatawag itong eca-silicon, at inilarawan ang mga pangunahing katangian nito. Noong 1886, natuklasan ng German chemist na si Clemens Winkler ang kemikal na elementong ito sa panahon ng pagsusuri ng kemikal ng mineral argyrodite. Sa una, nais ni Winkler na tawagan ang bagong elemento na "neptunium," ngunit ang pangalang ito ay naibigay na sa isa sa mga iminungkahing elemento, kaya ang elemento ay pinangalanan bilang parangal sa tinubuang-bayan ng siyentipiko, ang Alemanya.

Ang pagiging likas, tumatanggap ng:

Ang Germanium ay matatagpuan sa sulfide ores, iron ore, at matatagpuan sa halos lahat ng silicates. Ang mga pangunahing mineral na naglalaman ng germanium ay: argyrodite Ag 8 GeS 6 , confieldite Ag 8 (Sn,Ce)S 6 , stottite FeGe(OH) 6 , germanite Cu 3 (Ge,Fe,Ga)(S,As) 4 , renierite Cu 3 ( Fe,Ge,Zn)(S,As) 4 .
Bilang resulta ng kumplikado at masinsinang mga operasyon para sa pagpapayaman at konsentrasyon ng ore, ang germanium ay nakahiwalay sa anyo ng GeO 2 oxide, na nababawasan ng hydrogen sa 600°C sa isang simpleng sangkap.
GeO 2 + 2H 2 =Ge + 2H 2 O
Ang Germanium ay dinadalisay gamit ang zone melting method, na ginagawa itong isa sa mga pinaka-chemically purong materyales.

Mga katangiang pisikal:

Gray-white solid na may metal na kinang (mp 938°C, bp 2830°C)

Mga katangian ng kemikal:

Sa ilalim ng normal na mga kondisyon, ang germanium ay lumalaban sa hangin at tubig, alkalis at acids, at natutunaw sa aqua regia at sa isang alkaline na solusyon ng hydrogen peroxide. Mga estado ng oksihenasyon ng germanium sa mga compound nito: 2, 4.

Ang pinakamahalagang koneksyon:

Germanium(II) oxide, GeO, kulay abo-itim, bahagyang natutunaw. b-in, kapag pinainit ito ay hindi katimbang: 2GeO = Ge + GeO 2
Germanium(II) hydroxide Ge(OH) 2, pula-kahel. Kristo.,
Germanium(II) iodide, GeI 2, dilaw. cr., sol. sa tubig, hydrol. paalam.
Germanium(II) hydride, GeH 2, tv. puti pores, madaling ma-oxidized. at pagkabulok.

Germanium(IV) oxide, GeO 2 , puti kristal, amphoteric, nakuha sa pamamagitan ng hydrolysis ng germanium chloride, sulfide, hydride, o ang reaksyon ng germanium na may nitric acid.
Germanium(IV) hydroxide (germanic acid), H 2 GeO 3 , mahina. undef. biaxial halimbawa, germanate salts, halimbawa. sodium germanate, Na 2 GeO 3 , puti kristal, sol. sa tubig; hygroscopic. Mayroon ding Na 2 hexahydroxogermanates (ortho-germanates), at polygermanates
Germanium(IV) sulfate, Ge(SO 4) 2, walang kulay. mga kristal, na-hydrolyzed ng tubig sa GeO 2, na nakuha sa pamamagitan ng pagpainit ng germanium(IV) chloride na may sulfuric anhydride sa 160°C: GeCl 4 + 4SO 3 = Ge(SO 4) 2 + 2SO 2 + 2Cl 2
Germanium(IV) halides, fluoride GeF 4 - pinakamahusay. gas, hilaw hydrol., tumutugon sa HF, na bumubuo ng H 2 - hydrofluoric acid: GeF 4 + 2HF = H 2,
klorido GeCl 4, walang kulay. likido, hyd., bromide GeBr 4, kulay abo cr. o walang kulay likido, sol. sa org. conn.,
iodide GeI 4, dilaw-kahel cr., mabagal. hydr., sol. sa org. conn.
Germanium(IV) sulfide, GeS 2, puti cr., mahinang natutunaw. sa tubig, hydrol., ay tumutugon sa alkalis:
3GeS 2 + 6NaOH = Na 2 GeO 3 + 2Na 2 GeS 3 + 3H 2 O, na bumubuo ng germanates at thiogermanates.
Germanium(IV) hydride, "germane", GeH 4, walang kulay. gas, organic derivatives tetramethylgermane Ge(CH 3) 4, tetraethylgermane Ge(C 2 H 5) 4 - walang kulay. mga likido.

Application:

Ang pinakamahalagang materyal na semiconductor, pangunahing mga lugar ng aplikasyon: optika, radio electronics, nuclear physics.

Ang mga compound ng Germanium ay bahagyang nakakalason. Ang Germanium ay isang trace element na sa katawan ng tao ay nagpapataas ng kahusayan ng immune system ng katawan, lumalaban sa kanser, at nakakabawas ng sakit. Nabanggit din na ang germanium ay nagtataguyod ng paglipat ng oxygen sa mga tisyu ng katawan at isang malakas na antioxidant - isang blocker ng mga libreng radical sa katawan.
Ang pang-araw-araw na pangangailangan ng katawan ng tao ay 0.4-1.5 mg.
Ang kampeon sa nilalaman ng germanium sa mga produktong pagkain ay bawang (750 mcg ng germanium bawat 1 g ng tuyong timbang ng mga clove ng bawang).

Ang materyal ay inihanda ng mga mag-aaral ng Institute of Physics and Chemistry ng Tyumen State University
Demchenko Yu.V., Bornovolokova A.A.
Mga Pinagmulan:
Germanium//Wikipedia./ URL: http://ru.wikipedia.org/?oldid=63504262 (petsa ng access: 06/13/2014).
Germanium//Allmetals.ru/URL: http://www.allmetals.ru/metals/germanium/ (petsa ng access: 06/13/2014).

DEPINISYON

Germanium- tatlumpu't dalawang elemento ng Periodic Table. Pagtatalaga - Ge mula sa Latin na "germanium". Matatagpuan sa ikaapat na yugto, pangkat ng IVA. Tumutukoy sa semimetal. Ang nuclear charge ay 32.

Sa compact na estado nito, ang germanium ay may kulay-pilak na kulay (Larawan 1) at katulad ng hitsura sa metal. Sa temperatura ng silid ito ay lumalaban sa hangin, oxygen, tubig, hydrochloric at dilute sulfuric acids.

kanin. 1. Germanium. Hitsura.

Atomic at molekular na masa ng germanium

DEPINISYON

Relatibong molecular mass ng substance (Mr) ay isang numero na nagpapakita kung gaano karaming beses ang mass ng isang partikular na molekula ay mas malaki kaysa sa 1/12 ng mass ng isang carbon atom, at relatibong atomic mass ng isang elemento (A r)— kung gaano karaming beses ang average na masa ng mga atom ng isang elemento ng kemikal ay mas malaki kaysa sa 1/12 ng masa ng isang carbon atom.

Dahil ang germanium ay umiiral sa malayang estado sa anyo ng mga molekula ng monatomic Ge, ang mga halaga ng atomic at molekular na masa nito ay nag-tutugma. Ang mga ito ay katumbas ng 72.630.

Isotopes ng germanium

Alam na sa kalikasan ang germanium ay matatagpuan sa anyo ng limang matatag na isotopes 70 Ge (20.55%), 72 Ge (20.55%), 73 Ge (7.67%), 74 Ge (36.74%) at 76 Ge (7.67%). ). Ang kanilang mga mass number ay 70, 72, 73, 74 at 76, ayon sa pagkakabanggit. Ang nucleus ng isang atom ng germanium isotope 70 Ge ay naglalaman ng tatlumpu't dalawang proton at tatlumpu't walong neutron; ang ibang isotopes ay naiiba lamang dito sa bilang ng mga neutron.

May mga artipisyal na hindi matatag na radioactive isotopes ng germanium na may mass number mula 58 hanggang 86, kung saan ang pinakamahabang buhay na isotope na 68 Ge na may kalahating buhay na 270.95 araw.

Mga ion ng Germanium

Ang panlabas na antas ng enerhiya ng germanium atom ay may apat na electron, na mga valence electron:

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 2 .

Bilang resulta ng pakikipag-ugnayan ng kemikal, ibinibigay ng germanium ang mga valence electron nito, i.e. ang kanilang donor, at nagiging isang positibong sisingilin na ion:

Ge 0 -2e → Ge 2+ ;

Ge 0 -4e → Ge 4+ .

Molekyul at atom ng Germanium

Sa malayang estado, umiiral ang germanium sa anyo ng mga molekulang monatomic na Ge. Narito ang ilang katangian ng germanium atom at molecule:

Mga halimbawa ng paglutas ng problema

HALIMBAWA 1

HALIMBAWA 2

GERMANIUM, Ge (mula sa Latin Germania - Germany * a. germanium; n. Germanium; f. germanium; i. germanio), ay isang kemikal na elemento ng pangkat IV ng periodic system ng Mendeleev, atomic number 32, atomic mass 72.59. Ang natural na germanium ay binubuo ng 4 na matatag na isotopes 70 Ge (20.55%), 72 Ge (27.37%), 73 Ge (7.67%), 74 Ge (36.74%) at isang radioactive 76 Ge (7. 67%) na may kalahating buhay ng 2.10 6 na taon. Natuklasan noong 1886 ng German chemist na si K. Winkler sa mineral argyrodite; ay hinulaan noong 1871 ni D. N. Mendeleev (exasilicon).

Germanium sa kalikasan

Pag-aari ang Germanium. Ang kasaganaan ng germanium ay (1-2).10 -4%. Ito ay matatagpuan bilang isang karumihan sa mga mineral na silikon, at sa isang mas mababang lawak sa mga mineral at. Ang mga sariling mineral ng Germanium ay napakabihirang: sulfosalts - argyrodite, germanite, renerite at ilang iba pa; double hydrated oxide ng germanium at iron - schottite; sulfates - itoite, fleischerite at ilang iba pa. Ang mga ito ay halos walang kahalagahang pang-industriya. Ang Germanium ay nag-iipon sa mga proseso ng hydrothermal at sedimentary, kung saan ang posibilidad ng paghihiwalay nito mula sa silikon ay natanto. Ito ay matatagpuan sa tumaas na dami (0.001-0.1%) sa, at. Kabilang sa mga pinagmumulan ng germanium ang polymetallic ores, fossil coal, at ilang uri ng volcanic-sedimentary deposits. Ang pangunahing halaga ng germanium ay nakuha bilang isang by-product mula sa tubig ng tar sa panahon ng coking ng mga uling, mula sa abo ng thermal coals, sphalerite at magnetite. Ang Germanium ay nakuha sa pamamagitan ng acid, sublimation sa isang pagbabawas na kapaligiran, pagsasanib sa caustic soda, atbp. Ang Germanium concentrates ay ginagamot ng hydrochloric acid kapag pinainit, ang condensate ay dinadalisay at sumasailalim sa hydrolytic decomposition upang bumuo ng dioxide; ang huli ay binabawasan ng hydrogen sa metallic germanium, na dinadalisay ng fractional at directional crystallization na mga pamamaraan at zone melting.

Paglalapat ng germanium

Ang Germanium ay ginagamit sa radio electronics at electrical engineering bilang semiconductor material para sa paggawa ng mga diode at transistors. Ang mga lente para sa IR optics, photodiodes, photoresistors, nuclear radiation dosimeters, X-ray spectroscopy analyzer, radioactive decay energy converter sa electrical energy, atbp. ay ginawa mula sa germanium. Ang mga haluang metal ng germanium na may ilang partikular na metal, na nailalarawan sa pamamagitan ng tumaas na pagtutol sa acidic na agresibong kapaligiran, ay ginagamit sa paggawa ng instrumento, mechanical engineering at metalurhiya. Ang ilang mga haluang metal ng germanium na may iba pang mga elemento ng kemikal ay mga superconductor.