Արդյո՞ք ձեր մարմինը բավարար չափով գերմանիում ունի. որո՞նք են միկրոտարրերի օգուտները, ինչպես բացահայտել անբավարարությունը կամ ավելցուկը: Գերմանիումը հազվագյուտ և օգտակար կիսամետաղ է:

Գերմանիումը պարբերական աղյուսակում 32 ատոմային համարով քիմիական տարր է, որը խորհրդանշվում է Ge (գերմաներեն) նշանով։ Գերմանիում).

Գերմանիումի հայտնաբերման պատմությունը

Սիլիցիումի անալոգային էկա-սիլիկոն տարրի գոյությունը կանխատեսել է Դ.Ի. Մենդելեևը դեռ 1871 թվականին: Իսկ 1886 թվականին Ֆրայբերգի հանքարդյունաբերության ակադեմիայի պրոֆեսորներից մեկը հայտնաբերել է նոր արծաթի միներալ՝ արգիրոդիտ: Այնուհետև այս հանքանյութը հանձնվել է տեխնիկական քիմիայի պրոֆեսոր Կլեմենս Ուինքլերին՝ ամբողջական վերլուծության համար։

Դա պատահական չի արվել՝ 48-ամյա Վինքլերը համարվում էր ակադեմիայի լավագույն վերլուծաբանը։

Շատ արագ նա պարզեց, որ հանքանյութը պարունակում է 74,72% արծաթ, 17,13% ծծումբ, 0,31% սնդիկ, 0,66% երկաթի օքսիդ և 0,22% ցինկի օքսիդ։ Իսկ նոր հանքանյութի զանգվածի գրեթե 7%-ը բաժին է ընկել ինչ-որ անհասկանալի տարրի, ամենայն հավանականությամբ, դեռ անհայտ: Վինքլերը մեկուսացրեց անհայտ բաղադրիչը argyrodpt, ուսումնասիրեց դրա հատկությունները և հասկացավ, որ նա իսկապես գտել է նոր տարր՝ Մենդելեևի կանխատեսած էսկափլիկիան: Սա 32 ատոմային համարով տարրի համառոտ պատմությունն է։

Այնուամենայնիվ, սխալ կլինի կարծել, որ Վինքլերի աշխատանքն ընթացել է հարթ, առանց խոչընդոտի: Ահա թե ինչ է գրում Մենդելեևն այս մասին «Քիմիայի հիմունքների» ութերորդ գլխի հավելումներում. «Սկզբում (1886 թ. փետրվար) նյութի բացակայությունը, այրիչի բոցում սպեկտրի բացակայությունը և գերմանիումի բազմաթիվ միացությունների լուծելիությունը ստիպեցին դրան. դժվար է Վինկլերի հետազոտության համար...» Ուշադրություն դարձրեք «բոցի սպեկտրի պակասին»: Ինչու այդպես? Ի վերջո, 1886 թվականին արդեն գոյություն ուներ սպեկտրալ վերլուծության մեթոդը. Այս մեթոդով Երկրի վրա արդեն հայտնաբերվել են ռուբիդիում, ցեզիում, թալիում և ինդիում, իսկ Արեգակի վրա՝ հելիում։ Գիտնականները հաստատ գիտեին, որ յուրաքանչյուր քիմիական տարր ունի բոլորովին անհատական ​​սպեկտր, և հանկարծ սպեկտր չկա:

Բացատրությունը եկավ ավելի ուշ. Գերմանիան ունի բնորոշ սպեկտրային գծեր՝ 2651.18, 3039.06 Ǻ ալիքի երկարություններով և մի քանի այլ: Բայց նրանք բոլորն ընկած են սպեկտրի անտեսանելի ուլտրամանուշակագույն մասում, և կարելի է բախտավոր համարել, որ Վինքլերի հավատարմությունը վերլուծության ավանդական մեթոդներին. դրանք հանգեցրին հաջողության:

Գերմանիումի մեկուսացման համար Վինքլերի կիրառած մեթոդը նման է թիվ 32 տարրի ստացման ներկայիս արդյունաբերական մեթոդներից մեկին։ Սկզբում արգարոդնիտի մեջ պարունակվող գերմանիումը վերածվեց երկօքսիդի, իսկ հետո այս սպիտակ փոշին տաքացրին մինչև 600...700°C ջրածնային մթնոլորտում։ Ռեակցիան ակնհայտ է՝ GeO 2 + 2H 2 → Ge + 2H 2 O:

Այսպես առաջին անգամ ստացվեց համեմատաբար մաքուր գերմանիում։ Վինքլերը ի սկզբանե մտադիր էր նոր տարրը անվանել նեպտունիում` Նեպտուն մոլորակի անունով: (Ինչպես #32 տարրը, այս մոլորակը կանխագուշակվել էր դեռևս նրա հայտնաբերումից առաջ): Բայց հետո պարզվեց, որ նման անուն նախկինում վերագրվել էր մեկ կեղծ հայտնաբերված տարրի, և, չցանկանալով զիջել իր հայտնագործությանը, Վինքլերը հրաժարվեց իր առաջին մտադրությունից։ Նա չընդունեց նաև նոր տարրը angularium անվանելու առաջարկը, այսինքն. «անկյունային, հակասական» (և այս բացահայտումը իսկապես շատ հակասություններ առաջացրեց): Ճիշտ է, նման միտք առաջ քաշած ֆրանսիացի քիմիկոս Ռայոն ավելի ուշ ասաց, որ իր առաջարկը ոչ այլ ինչ է, քան կատակ։ Վինկլերը նոր տարրը անվանեց գերմանիում իր երկրի պատվին, և անունը մնաց:

Բնության մեջ գերմանիումի որոնում

Հարկ է նշել, որ երկրակեղևի երկրաքիմիական էվոլյուցիայի ընթացքում զգալի քանակությամբ գերմանիում ցամաքի մակերևույթի մեծ մասից դուրս է բերվել օվկիանոսներ, ուստի ներկայումս հողում պարունակվող այս միկրոտարրի քանակը չափազանց աննշան է:

Գերմանիումի ընդհանուր պարունակությունը երկրակեղևում 7 × 10 −4% է զանգվածով, այսինքն՝ ավելի, քան, օրինակ, անտիմոնը, արծաթը, բիսմութը։ Երկրի ընդերքում իր աննշան պարունակության և որոշ տարածված տարրերի հետ երկրաքիմիական մերձեցման պատճառով գերմանիումը ցուցադրում է սեփական միներալներ ձևավորելու սահմանափակ կարողություն՝ ցրվելով այլ միներալների ցանցերում։ Հետևաբար, գերմանիումի սեփական հանքանյութերը չափազանց հազվադեպ են: Գրեթե բոլորը սուլֆասալեր են՝ գերմանիտ Cu 2 (Cu, Fe, Ge, Zn) 2 (S, As) 4 (6 - 10% Ge), արգիրոդիտ Ag 8 GeS 6 (3.6 - 7% Ge), կոնֆիլիտ Ag 8։ (Sn, Ge) S 6 (մինչև 2% Ge) և այլն: Գերմանիումի հիմնական մասը ցրված է երկրակեղևում՝ մեծ քանակությամբ ապարների և հանքանյութերի մեջ: Օրինակ՝ որոշ սֆալերիտներում գերմանիումի պարունակությունը հասնում է կիլոգրամի մեկ տոննայի, էնարգիտներում՝ մինչև 5 կգ/տ, պիրարգիրիտում՝ մինչև 10 կգ/տ, սուլվանիտում և ֆրանկեիտում՝ 1 կգ/տ, մյուս սուլֆիդներում և սիլիկատներում՝ հարյուրավոր և տասնյակ։ գ/տ. Գերմանիումը կենտրոնացած է բազմաթիվ մետաղների հանքավայրերում՝ գունավոր մետաղների սուլֆիդային հանքաքարերում, երկաթի հանքաքարերում, որոշ օքսիդային միներալներում (քրոմիտ, մագնետիտ, ռուտիլ և այլն), գրանիտներում, դիաբազներում և բազալտներում։ Բացի այդ, գերմանիումը առկա է գրեթե բոլոր սիլիկատներում, ածխի և նավթի որոշ հանքավայրերում:

Անդորրագիր Գերմանիա

Գերմանիումը հիմնականում ստացվում է գունավոր մետաղների հանքաքարերի վերամշակման ենթամթերքից (ցինկի խառնուրդ, ցինկ-պղինձ-կապար բազմամետաղային խտանյութեր), որոնք պարունակում են 0,001-0,1% գերմանիում։ Որպես հումք օգտագործվում է նաև ածխի այրման մոխիրը, գազի գեներատորների փոշին և կոքսի գործարանների թափոնները։ Թվարկված աղբյուրներից սկզբնական շրջանում գերմանիումի խտանյութը (2-10% Գերմանիա) ստացվում է տարբեր եղանակներով՝ կախված հումքի բաղադրությունից։ Խտանյութից գերմանիումի արդյունահանումը սովորաբար ներառում է հետևյալ քայլերը.

1) խտանյութի քլորացումը աղաթթվով, դրա խառնուրդը քլորի հետ ջրային միջավայրում կամ այլ քլորացնող նյութերով՝ տեխնիկական GeCl 4 ստանալու համար: GeCl 4-ը մաքրելու համար օգտագործվում է կեղտերի խտացում և արդյունահանում խտացված HCl-ով:

2) GeCl 4-ի հիդրոլիզը և հիդրոլիզի արտադրանքի կալցինացումը GeO 2 ստանալու համար:

3) Ջրածնով կամ ամոնիակով GeO 2-ի վերածումը մետաղի. Կիսահաղորդչային սարքերում օգտագործվող շատ մաքուր գերմանիումը մեկուսացնելու համար կատարվում է մետաղի զոնային հալեցում։ Միաբյուրեղային գերմանիումը, որն անհրաժեշտ է կիսահաղորդչային արդյունաբերության համար, սովորաբար ստացվում է զոնայի հալման կամ Չոխրալսկու մեթոդի միջոցով։

GeO 2 + 4H 2 = Ge + 2H 2 O

10 -3 -10 -4% կեղտոտ պարունակությամբ կիսահաղորդչային մաքրության գերմանիան ստացվում է ցնդող մոնոգերմանի GeH 4 գոտի հալման, բյուրեղացման կամ թերմոլիզացման արդյունքում:

GeH 4 = Ge + 2H 2,

որը ձևավորվում է թթուներով Ge-գերմանիդներով մետաղական ակտիվ միացությունների տարրալուծման ժամանակ.

Mg 2 Ge + 4HCl = GeH 4 – + 2MgCl 2

Գերմանիումը որպես անմաքրություն հանդիպում է բազմամետաղային, նիկելի և վոլֆրամի հանքաքարերում, ինչպես նաև սիլիկատներում։ Հանքաքարի հարստացման և կոնցենտրացիայի համար բարդ և աշխատատար գործողությունների արդյունքում գերմանիումը մեկուսացվում է GeO 2 օքսիդի տեսքով, որը ջրածնով 600 °C ջերմաստիճանում վերածվում է պարզ նյութի.

GeO 2 + 2H 2 = Ge + 2H 2 O:

Գերմանիումի միաբյուրեղները մաքրվում և աճեցվում են զոնա հալման մեթոդով:

Մաքուր գերմանիումի երկօքսիդը առաջին անգամ ստացվել է ԽՍՀՄ-ում 1941 թվականի սկզբին: Դրանից պատրաստվել է գերմանիումի ապակի՝ լույսի բեկման շատ բարձր ինդեքսով: Թիվ 32 տարրի և դրա հնարավոր արտադրության մեթոդների վերաբերյալ հետազոտությունները վերսկսվեցին պատերազմից հետո՝ 1947 թվականին: Այժմ գերմանիումը հետաքրքրում էր խորհրդային գիտնականներին հենց որպես կիսահաղորդիչ:

Ֆիզիկական հատկություններ Գերմանիա

Արտաքին տեսքով գերմանիումը հեշտությամբ կարելի է շփոթել սիլիցիումի հետ։

Գերմանիումը բյուրեղանում է խորանարդ ադամանդի տիպի կառուցվածքում, միավոր բջջային պարամետրը a = 5,6575 Å:

Այս տարրը այնքան ամուր չէ, որքան տիտանը կամ վոլֆրամը: Պինդ գերմանիումի խտությունը 5,327 գ/սմ 3 է (25°C); հեղուկ 5.557 (1000°C); t pl 937,5°C; եռման կետը մոտ 2700 ° C; ջերմային հաղորդունակության գործակիցը ~60 Վտ/(մ Կ) կամ 0,14 կկալ/(սմ վրկ աստիճան) 25°C-ում:

Գերմանիումը գրեթե նույնքան փխրուն է, որքան ապակին և կարող է համապատասխանաբար վարվել: Նույնիսկ սովորական ջերմաստիճանում, բայց 550°C-ից բարձր, այն ենթակա է պլաստիկ դեֆորմացման: Կարծրություն Գերմանիա հանքաբանական մասշտաբով 6-6,5; սեղմելիության գործակիցը (ճնշման տիրույթում 0-120 H/m 2, կամ 0-12000 kgf/mm 2) 1,4·10 -7 մ 2 /mn (1,4·10 -6 սմ 2 /կգֆ); Մակերեւութային լարվածությունը 0,6 ն/մ (600 դին/սմ): Գերմանիումը տիպիկ կիսահաղորդիչ է՝ 1,104·10 -19 Ջ կամ 0,69 էՎ (25°C) գոտիով: էլեկտրական դիմադրողականություն Գերմանիա բարձր մաքրություն 0,60 օմ մ (60 օմ սմ) 25°C-ում; էլեկտրոնների շարժունակություն 3900 և անցքերի շարժունակություն 1900 սմ 2 /վ վրկ (25°C) (10-8%-ից պակաս անմաքրության պարունակությամբ):

Բյուրեղային գերմանիումի բոլոր «անսովոր» փոփոխությունները էլեկտրական հաղորդունակությամբ գերազանցում են Ge-I-ին: Այս հատուկ հատկության հիշատակումը պատահական չէ. կիսահաղորդչային տարրի համար հատկապես կարևոր է էլեկտրական հաղորդունակության արժեքը (կամ դրա հակադարձ արժեքը՝ դիմադրողականությունը):

Քիմիական հատկություններ Գերմանիա

Քիմիական միացություններում գերմանիումը սովորաբար ցուցադրում է 4 կամ 2 վալենտություն: 4 վալենտություն ունեցող միացությունները ավելի կայուն են: Նորմալ պայմաններում այն ​​դիմացկուն է օդի և ջրի, ալկալիների և թթուների նկատմամբ, լուծվում է ջրային ռեգիաներում և ջրածնի պերօքսիդի ալկալային լուծույթում։ Օգտագործվում են գերմանիումի համաձուլվածքներ և ապակի՝ հիմնված գերմանիումի երկօքսիդի վրա։

Քիմիական միացություններում գերմանիումը սովորաբար ցուցադրում է 2 և 4 վալենտներ, իսկ 4-վալենտ գերմանի միացություններն ավելի կայուն են: Սենյակային ջերմաստիճանում գերմանիան դիմացկուն է օդի, ջրի, ալկալային լուծույթների և նոսր հիդրոքլորային և ծծմբական թթուների նկատմամբ, բայց հեշտությամբ լուծվում է ջրային ռեգիաում և ջրածնի պերօքսիդի ալկալային լուծույթում: Այն դանդաղորեն օքսիդանում է ազոտաթթուով։ Երբ օդում տաքացվում է մինչև 500-700°C, գերմանիումը օքսիդանում է մինչև GeO և GeO 2 օքսիդները։ Գերմանիա (IV) օքսիդ - սպիտակ փոշի հալման ջերմաստիճանով 1116°C; լուծելիությունը ջրում 4,3 գ/լ (20°C): Ըստ իր քիմիական հատկությունների՝ այն ամֆոտեր է, լուծելի է ալկալիներում և դժվարությամբ՝ հանքային թթուներում։ Այն ստացվում է հիդրատ նստվածքի (GeO 3 ·nH 2 O) կալցինացիայի միջոցով, որն ազատվում է GeCl 4 տետրաքլորիդի հիդրոլիզի ժամանակ։ GeO 2-ը միաձուլելով այլ օքսիդների հետ՝ կարելի է ստանալ գերմանական թթվի ածանցյալներ՝ մետաղական գերմանատներ (Li 2 GeO 3, Na 2 GeO 3 և այլն)՝ բարձր հալման ջերմաստիճան ունեցող պինդ նյութեր։

Երբ գերմանիումը փոխազդում է հալոգենների հետ, առաջանում են համապատասխան տետրահալիդներ։ Ռեակցիան առավել հեշտ է ընթանում ֆտորով և քլորով (արդեն սենյակային ջերմաստիճանում), այնուհետև բրոմով (ցածր տաքացում) և յոդով (700-800°C-ում CO-ի առկայության դեպքում)։ Գերմանական տետրաքլորիդ GeCl 4-ի ամենակարևոր միացություններից մեկը անգույն հեղուկ է. t pl -49,5°C; եռման կետ 83,1°C; խտությունը 1.84 գ/սմ 3 (20°C): Այն ուժեղ հիդրոլիզվում է ջրով, արտազատելով հիդրատացված օքսիդի նստվածք (IV): Այն ստացվում է մետաղական գերմանիումի քլորացման կամ GeO 2-ի խտացված HCl-ի հետ փոխազդելու միջոցով։ Հայտնի են նաև գերմանիումի դիհալիդները՝ GeX 2, GeCl մոնոքլորիդ, հեքսաքլորդիգերման Ge 2 Cl 6 և գերմանիումի օքսիքլորիդներ (օրինակ՝ CeOCl 2)։

Ծծումբը 900-1000°C ջերմաստիճանում ինտենսիվորեն փոխազդում է գերմանիումի հետ՝ ձևավորելով դիսուլֆիդ GeS 2՝ սպիտակ պինդ, հալման ջերմաստիճանը 825°C: Նկարագրված են նաև GeS մոնոսուլֆիդը և Գերմանիայի նմանատիպ միացությունները սելենի և թելուրի հետ, որոնք կիսահաղորդիչներ են։ Ջրածինը 1000-1100°C ջերմաստիճանում մի փոքր փոխազդում է գերմանիումի հետ՝ առաջացնելով բողբոջ (GeH) X՝ անկայուն և բարձր ցնդող միացություն։ Գերմանիդները նոսր աղաթթվի հետ փոխազդելով՝ կարելի է ստանալ Ge n H 2n+2-ից մինչև Ge 9 H 20 շարքի գերմանիդ ջրածիններ։ Հայտնի է նաև GeH 2 բաղադրության գերմիլենը։ Գերմանիումը ուղղակիորեն չի փոխազդում ազոտի հետ, սակայն կա Ge 3 N 4 նիտրիդ, որը ստացվում է գերմանիումի վրա ամոնիակի ազդեցությամբ 700-800°C ջերմաստիճանում։ Գերմանիումը չի փոխազդում ածխածնի հետ։ Գերմանիումը միացություններ է առաջացնում բազմաթիվ մետաղների հետ՝ գերմանիդներ։

Հայտնի են գերմանիումի բազմաթիվ բարդ միացություններ, որոնք գնալով ավելի կարևոր են դառնում ինչպես գերմանիումի անալիտիկ քիմիայում, այնպես էլ դրա պատրաստման գործընթացներում։ Գերմանիումը բարդ միացություններ է առաջացնում օրգանական հիդրօքսիլ պարունակող մոլեկուլների հետ (պոլիհիդրային սպիրտներ, պոլիբազային թթուներ և այլն)։ Ստացվել են Գերմանիայի հետերոպոլիաթթուներ։ Ինչպես IV խմբի մյուս տարրերը, գերմանիումը բնութագրվում է մետաղական օրգանական միացությունների ձևավորմամբ, որոնց օրինակն է տետրէթիլգերման (C 2 H 5) 4 Ge 3:

Երկվալենտ գերմանիումի միացություններ.

Գերմանիումի (II) հիդրիդ GeH 2. Սպիտակ անկայուն փոշի (օդում կամ թթվածնում այն ​​պայթուցիկորեն քայքայվում է): Փոխազդում է ալկալիների և բրոմի հետ։

Գերմանիում (II) մոնոհիդրիդ պոլիմեր (պոլիգերմին) (GeH2)n. Դարչնագույն-սև փոշի: Այն վատ է լուծվում ջրում, օդում ակնթարթորեն քայքայվում է և վակուումում կամ իներտ գազի մթնոլորտում մինչև 160 o C տաքացնելիս պայթում է։ Այն առաջանում է նատրիումի գերմանիդի NaGe էլեկտրոլիզի ժամանակ։

Գերմանիում (II) օքսիդ GeO. Հիմնական հատկություններով սև բյուրեղներ. 500°C-ում քայքայվում է GeO 2 և Ge. Դանդաղ օքսիդանում է ջրում։ Մի փոքր լուծելի է աղաթթվի մեջ: Ցույց է տալիս վերականգնող հատկություններ: Այն ստացվում է 700-900 o C տաքացված գերմանիումի մետաղի վրա CO 2-ի ազդեցությամբ, գերմանիումի (II) քլորիդի վրա ալկալիներով, Ge(OH) 2-ի կալցինացմամբ կամ GeO 2-ի վերականգնմամբ։

Գերմանիումի (II) հիդրօքսիդ Ge(OH) 2. Կարմիր-նարնջագույն բյուրեղներ. Երբ տաքացվում է, այն վերածվում է GeO-ի: Ցույց է տալիս ամֆոտերիկ բնույթ: Ստացվում է գերմանիումի (II) աղերը ալկալիներով մշակելով և գերմանիումի (II) աղերի հիդրոլիզով։

Գերմանիումի (II) ֆտորիդ GeF 2: Անգույն հիգրոսկոպիկ բյուրեղներ, հալման կետ =111°C: Ստացվում է GeF 4 գոլորշու ազդեցությամբ գերմանիումի մետաղի վրա, երբ տաքացվում է։

Գերմանիումի (II) քլորիդ GeCl 2: Անգույն բյուրեղներ. t pl =76,4°C, t եռալ =450°C: 460°C-ում այն ​​քայքայվում է GeCl 4-ի և մետաղական գերմանիումի։ Հիդրոլիզվում է ջրով, քիչ լուծվում է սպիրտի մեջ։ Ստացվում է GeCl 4 գոլորշու ազդեցությամբ գերմանիումի մետաղի վրա տաքացնելիս։

Գերմանիում (II) բրոմիդ GeBr 2. Թափանցիկ ասեղաձև բյուրեղներ։ t pl =122°C: Հիդրոլիզվում է ջրով։ Մի փոքր լուծելի է բենզոլում: Լուծվում է ալկոհոլի, ացետոնի մեջ։ Պատրաստված է գերմանիումի (II) հիդրօքսիդը հիդրոբրոմաթթվի հետ փոխազդելու միջոցով։ Երբ տաքացվում է, այն անհամաչափ է դառնում մետաղական գերմանիումի և գերմանիումի (IV) բրոմիդի:

Գերմանիում (II) յոդիդ GeI 2. Դեղին վեցանկյուն թիթեղներ, դիամագնիսական։ t pl =460 o C. Թեթևակի լուծելի է քլորոֆորմում և ածխածնի քառաքլորիդում: Երբ տաքացվում է 210°C-ից բարձր, այն քայքայվում է մետաղական գերմանիումի և գերմանիումի տետրայոդիդի: Ստացվում է գերմանիումի (II) յոդիդը հիպոֆոսֆորական թթվով վերականգնումով կամ գերմանիումի տետրայոդիդի ջերմային տարրալուծմամբ։

Գերմանիումի (II) սուլֆիդ GeS. Ստացվում են չոր - մոխրասև փայլուն ռոմբիկ անթափանց բյուրեղներ։ t pl =615°C, խտությունը՝ 4,01 գ/սմ 3։ Մի փոքր լուծվում է ջրի և ամոնիակի մեջ: Լուծվում է կալիումի հիդրօքսիդում։ Թաց եղանակով ստացված կարմիր շագանակագույն ամորֆ նստվածք է, խտությունը՝ 3,31 գ/սմ 3։ Լուծվում է հանքային թթուներում և ամոնիումի պոլիսուլֆիդում։ Ստացվում է գերմանիումը ծծմբով տաքացնելով կամ ջրածնի սուլֆիդն անցկացնելով գերմանիումի (II) աղի լուծույթով։

Քառավալենտ գերմանիումի միացություններ.

Գերմանիում (IV) հիդրիդ GeH4. Անգույն գազ (խտությունը 3,43 գ/սմ 3): Այն թունավոր է, շատ տհաճ հոտ է գալիս, եռում է -88 o C-ում, հալվում է մոտ -166 o C և ջերմային տարանջատվում է 280 o C-ից: պատերը. Այն ստացվում է եթերում գերմանիումի (IV) քլորիդի վրա LiAlH 4-ի ազդեցությամբ կամ գերմանիումի (IV) քլորիդի լուծույթը ցինկով և ծծմբաթթվով մշակելով։

Գերմանիումի (IV) օքսիդ GeO 2. Այն գոյություն ունի երկու բյուրեղային ձևափոխությունների տեսքով (վեցանկյուն՝ 4,703 գ/սմ 3 խտությամբ և քառասյուն՝ 6,24 գ/սմ 3 խտությամբ)։ Երկուսն էլ օդում կայուն են: Մի փոքր լուծելի է ջրի մեջ: t pl =1116 o C, t բարկանալ =1200 o C: Ցույց է տալիս ամֆոտերիկ բնույթ: Ալյումինի, մագնեզիումի և ածխածնի միջոցով այն վերածվում է մետաղական գերմանի, երբ տաքացվում է: Ստացվում է տարրերից սինթեզի, ցնդող թթուներով գերմանիումի աղերի կալցինացման, սուլֆիդների օքսիդացման, գերմանի տետրահալիդների հիդրոլիզի, ալկալիական մետաղների գերմանիտների թթուների և մետաղական գերմանիումի խտացված ծծմբական կամ ազոտական ​​թթուների մշակման արդյունքում։

Գերմանիում (IV) ֆտորիդ GeF4. Անգույն գազ, որը գոլորշի է գալիս օդում։ t pl = -15 o C, t բարկանալ = -37°C: Հիդրոլիզվում է ջրով։ Ստացվում է բարիումի տետրաֆտորոգերմանատի տարրալուծմամբ։

Գերմանիումի (IV) քլորիդ GeCl 4. Անգույն հեղուկ։ t pl = -50 o C, t եռում = 86 o C, խտությունը 1,874 գ/սմ 3: Հիդրոլիզվում է ջրով, լուծվում սպիրտում, եթերում, ածխածնի դիսուլֆիդում, ածխածնի քառաքլորիդում։ Այն պատրաստվում է գերմանիումը քլորով տաքացնելով և քլորաջրածինը գերմանիումի(IV) օքսիդի կախույթի միջով անցկացնելով։

Գերմանիում (IV) բրոմիդ GeBr 4: Ութանիստ անգույն բյուրեղներ: t pl =26 o C, t եռում =187 o C, խտությունը 3,13 գ/սմ 3: Հիդրոլիզվում է ջրով։ Լուծվում է բենզոլում, ածխածնի դիսուլֆիդում։ Այն ստացվում է տաքացված գերմանիումի մետաղի վրայով բրոմի գոլորշի անցնելու կամ գերմանիումի(IV) օքսիդի վրա հիդրոբրոմաթթվի ազդեցությամբ։

Գերմանիումի (IV) յոդիդ GeI 4. Դեղին-նարնջագույն ութանիստ բյուրեղներ, t pl = 146 o C, t bp = 377 o C, խտությունը 4,32 գ/սմ 3: 445 o C-ում քայքայվում է։ Այն լուծվում է բենզոլում, ածխածնի դիսուլֆիդում և հիդրոլիզվում ջրով։ Օդում աստիճանաբար քայքայվում է գերմանիումի (II) յոդիդի և յոդի։ Ավելացնում է ամոնիակ: Այն ստացվում է տաքացված գերմանիումով յոդի գոլորշի անցնելու կամ գերմանիումի (IV) օքսիդի վրա հիդրոիոդաթթվի ազդեցությամբ։

Գերմանիումի (IV) սուլֆիդ GeS 2. Սպիտակ բյուրեղային փոշի, t pl = 800 o C, խտությունը 3,03 գ/սմ 3: Այն փոքր-ինչ լուծելի է ջրում և դանդաղ հիդրոլիզվում է դրանում։ Լուծվում է ամոնիակի, ամոնիումի սուլֆիդի և ալկալիական մետաղների սուլֆիդներում։ Ստացվում է գերմանիումի (IV) օքսիդը ծծմբի երկօքսիդի հոսքի մեջ ծծմբի հետ տաքացնելով կամ ջրածնի սուլֆիդը գերմանիումի (IV) աղի լուծույթով անցկացնելով։

Գերմանիում (IV) սուլֆատ Ge(SO 4) 2. Անգույն բյուրեղներ, խտությունը 3,92 գ/սմ 3: Քայքայվում է 200 o C-ում: Ածխի կամ ծծմբի միջոցով վերածվում է սուլֆիդի: Փոխազդում է ջրի և ալկալային լուծույթների հետ։ Պատրաստվում է գերմանիումի (IV) քլորիդը ծծմբի (VI) օքսիդով տաքացնելով։

Գերմանիումի իզոտոպներ

Բնության մեջ հանդիպում են հինգ իզոտոպներ՝ 70 Ge (20,55% wt), 72 Ge (27,37%), 73 Ge (7,67%), 74 Ge (36,74%), 76 Ge (7,67%)։ Առաջին չորսը կայուն են, հինգերորդը (76 Գե) ենթարկվում է կրկնակի բետա քայքայման՝ 1,58×10 21 տարի կիսամյակով: Բացի այդ, կան երկու «երկարակյաց» արհեստականներ՝ 68 Գե (կիսաժամկետ՝ 270,8 օր) և 71 Գե (կիսամյակ՝ 11,26 օր)։

Գերմանիումի կիրառում

Գերմանիումը օգտագործվում է օպտիկայի արտադրության մեջ։ Սպեկտրի ինֆրակարմիր հատվածում իր թափանցիկության շնորհիվ գերբարձր մաքրության մետաղական գերմանիումը ռազմավարական նշանակություն ունի ինֆրակարմիր օպտիկայի համար օպտիկական տարրերի արտադրության մեջ: Ռադիոճարտարագիտության մեջ գերմանիումի տրանզիստորները և դետեկտորային դիոդներն ունեն սիլիցիումայինից տարբերվող բնութագրեր, ինչը պայմանավորված է գերմանիումի pn հանգույցի միացման ավելի ցածր լարմանով՝ 0,4 Վ-ի դիմաց սիլիկոնային սարքերի համար 0,6 Վ-ի դիմաց:

Լրացուցիչ մանրամասների համար տե՛ս գերմանիումի օգտագործման մասին հոդվածը:

Գերմանիումի կենսաբանական դերը

Գերմանիումը հանդիպում է կենդանական և բուսական օրգանիզմների մեջ։ Գերմանիումի փոքր քանակությունը բույսերի վրա ֆիզիոլոգիական ազդեցություն չունի, բայց մեծ քանակությամբ թունավոր է: Գերմանիումը թունավոր չէ կաղապարների համար:

Գերմանիումը ցածր թունավորություն ունի կենդանիների համար: Գերմանիումի միացությունները չունեն դեղաբանական ազդեցություն: Գերմանիումի և նրա օքսիդի թույլատրելի կոնցենտրացիան օդում 2 մգ/մ³ է, այսինքն՝ նույնքան, ինչ ասբեստի փոշու դեպքում։

Երկվալենտ գերմանիումի միացությունները շատ ավելի թունավոր են։

Օրգանական գերմանիումի բաշխումը օրգանիզմում բանավոր ընդունումից 1,5 ժամ անց որոշող փորձերի ժամանակ ստացվել են հետևյալ արդյունքները. մեծ քանակությամբ օրգանական գերմանիում պարունակվում է ստամոքսում, բարակ աղիքներում, ոսկրածուծում, փայծաղում և արյան մեջ: Ավելին, ստամոքսում և աղիքներում դրա բարձր պարունակությունը ցույց է տալիս, որ արյան մեջ դրա ներծծման գործընթացը երկարատև ազդեցություն է ունենում։

Արյան մեջ օրգանական գերմանիումի բարձր պարունակությունը թույլ տվեց բժիշկ Ասային առաջ քաշել մարդու օրգանիզմում դրա գործողության մեխանիզմի հետևյալ տեսությունը. Ենթադրվում է, որ արյան մեջ օրգանական գերմանիումը վարվում է հեմոգլոբինի նման, որը նույնպես կրում է բացասական լիցք և, ինչպես հեմոգլոբինը, մասնակցում է մարմնի հյուսվածքներում թթվածնի փոխանցման գործընթացին: Սա կանխում է թթվածնի անբավարարության (հիպոքսիայի) զարգացումը հյուսվածքների մակարդակում: Օրգանական գերմանիումը կանխում է այսպես կոչված արյան հիպոքսիայի զարգացումը, որը տեղի է ունենում, երբ նվազում է հեմոգլոբինի քանակությունը, որը կարող է միացնել թթվածինը (արյան թթվածնի հզորության նվազում) և զարգանում է արյան կորստի, ածխածնի երկօքսիդի թունավորման և ճառագայթահարման ժամանակ: Կենտրոնական նյարդային համակարգը, սրտի մկանները, երիկամների հյուսվածքը և լյարդը առավել զգայուն են թթվածնի անբավարարության նկատմամբ:

Փորձերի արդյունքում պարզվել է նաև, որ օրգանական գերմանիումը նպաստում է գամմա ինտերֆերոնների ինդուկտացիային, որոնք ճնշում են արագ բաժանվող բջիջների վերարտադրության գործընթացները և ակտիվացնում հատուկ բջիջները (T-killers): Մարմնի մակարդակում ինտերֆերոնների գործողության հիմնական ուղղություններն են հակավիրուսային և հակաուռուցքային պաշտպանությունը, լիմֆատիկ համակարգի իմունոմոդուլացնող և ռադիոպաշտպանիչ գործառույթները:

Հիվանդությունների առաջնային նշաններով պաթոլոգիական հյուսվածքների և հյուսվածքների ուսումնասիրման գործընթացում պարզվել է, որ դրանք միշտ բնութագրվում են թթվածնի պակասով և դրական լիցքավորված ջրածնային ռադիկալների առկայությամբ H +: H+ իոնները չափազանց բացասաբար են ազդում մարդու մարմնի բջիջների վրա՝ ընդհուպ մինչև մահ։ Թթվածնի իոնները, ունենալով ջրածնի իոնների հետ զուգակցվելու հատկություն, հնարավորություն են տալիս ընտրովի և տեղայնորեն փոխհատուցել ջրածնի իոնների կողմից բջիջների և հյուսվածքների վնասը։ Գերմանիումի ազդեցությունը ջրածնի իոնների վրա պայմանավորված է նրա օրգանական ձևով՝ sesquioxide ձևով։ Հոդվածը պատրաստելիս օգտագործվել են Ա. Ն. Սուպոնենկոյի նյութերը:

Խնդրում ենք նկատի ունենալ, որ մենք ստանում ենք գերմանիում ցանկացած քանակությամբ և ձևով, ներառյալ: ջարդոնի տեսքով։ Գերմանիում կարող եք վաճառել՝ զանգահարելով Մոսկվայի վերը նշված հեռախոսահամարով։

Գերմանիումը փխրուն, արծաթափայլ կիսամետաղ է, որը հայտնաբերվել է 1886 թվականին։ Այս հանքանյութը չի հայտնաբերվում իր մաքուր տեսքով: Այն գտնվում է սիլիկատներում, երկաթի և սուլֆիդային հանքաքարերում։ Նրա որոշ միացություններ թունավոր են։ Գերմանիումը լայնորեն օգտագործվում է էլեկտրաարդյունաբերության մեջ, որտեղ օգտակար են նրա կիսահաղորդչային հատկությունները։ Այն անփոխարինելի է ինֆրակարմիր և օպտիկամանրաթելային սարքերի արտադրության մեջ։

Ի՞նչ հատկություններ ունի գերմանիումը:

Այս հանքանյութի հալման ջերմաստիճանը կազմում է 938,25 աստիճան Ցելսիուս: Գիտնականները դեռևս չեն կարողանում բացատրել դրա ջերմային հզորության ցուցանիշները, ինչը այն դարձնում է անփոխարինելի շատ ոլորտներում։ Գերմանիումը հալվելիս ունի իր խտությունը մեծացնելու հատկություն։ Այն ունի գերազանց էլեկտրաֆիզիկական հատկություններ, ինչը այն դարձնում է հիանալի անուղղակի կիսահաղորդիչ:

Եթե ​​խոսենք այս կիսամետալի քիմիական հատկությունների մասին, ապա պետք է նշել, որ այն դիմացկուն է թթուների ու ալկալիների, ջրի ու օդի նկատմամբ։ Գերմանիումը լուծվում է ջրածնի պերօքսիդի և ջրային ռեգիայի լուծույթում։

Գերմանիայի հանքարդյունաբերություն

Այս կիսամետաղը ներկայումս արդյունահանվում է սահմանափակ քանակությամբ: Նրա հանքավայրերը զգալիորեն ավելի փոքր են՝ համեմատած բիսմութի, անտիմոնի և արծաթի հանքավայրերի հետ։

Շնորհիվ այն բանի, որ այս հանքանյութի մասնաբաժինը երկրի ընդերքում բավականին փոքր է, այն ձևավորում է իր սեփական հանքանյութերը՝ բյուրեղային ցանցերի մեջ այլ մետաղների ներմուծման պատճառով: Գերմանիումի ամենաբարձր պարունակությունը նկատվում է սֆալերիտներում, պիրարգիրիտում, սուլֆանիտներում, ինչպես նաև գունավոր և երկաթի հանքաքարերում։ Այն հայտնաբերվել է, բայց շատ ավելի հազվադեպ, նավթի և ածխի հանքավայրերում:

Գերմանիումի օգտագործումը

Չնայած այն հանգամանքին, որ գերմանիումը հայտնաբերվել է բավականին վաղուց, այն սկսել է օգտագործվել արդյունաբերության մեջ մոտ 80 տարի առաջ: Կիսամետաղն առաջին անգամ օգտագործվել է ռազմական արտադրության մեջ՝ որոշակի էլեկտրոնային սարքերի արտադրության համար: Այս դեպքում այն ​​գտել է կիրառություն որպես դիոդներ: Հիմա իրավիճակը որոշակիորեն փոխվել է։

Գերմանիումի կիրառման ամենատարածված ոլորտները ներառում են.

• օպտիկայի արտադրություն։ Կիսամետալը դարձել է անփոխարինելի օպտիկական տարրերի արտադրության մեջ, որոնք ներառում են օպտիկական սենսորային պատուհաններ, պրիզմաներ և ոսպնյակներ: Գերմանիումի թափանցիկության հատկությունները ինֆրակարմիր տարածաշրջանում օգտակար էին այստեղ: Կիսամետաղն օգտագործվում է ջերմային պատկերման տեսախցիկների, հրդեհային համակարգերի և գիշերային տեսողության սարքերի օպտիկայի արտադրության մեջ.
• ռադիոէլեկտրոնիկայի արտադրություն։ Այս ոլորտում կիսամետաղն օգտագործվել է դիոդների և տրանզիստորների արտադրության մեջ: Այնուամենայնիվ, 70-ականներին գերմանական սարքերը փոխարինվեցին սիլիկոնայիններով, քանի որ սիլիցիումը հնարավորություն տվեց զգալիորեն բարելավել արտադրված արտադրանքի տեխնիկական և գործառնական բնութագրերը: Բարձրացել են ջերմաստիճանի ազդեցության նկատմամբ դիմադրության ցուցանիշները։ Բացի այդ, գերմանական սարքերը շահագործման ընթացքում մեծ աղմուկ են բարձրացրել։

Գերմանիումի հետ կապված ներկայիս իրավիճակը

Ներկայումս կիսամետաղն օգտագործվում է միկրոալիքային սարքերի արտադրության մեջ։ Գերմանիումի տելերիդը լավ է ապացուցել իրեն որպես ջերմաէլեկտրական նյութ: Գերմանիումի գներն այժմ բավականին բարձր են։ Գերմանիումի մեկ կիլոգրամ մետաղի արժեքը 1200 դոլար է։

Գնելով Գերմանիա

Արծաթագույն-մոխրագույն գերմանիումը հազվադեպ է: Փխրուն կիսամետաղն ունի կիսահաղորդչային հատկություններ և լայնորեն օգտագործվում է ժամանակակից էլեկտրական սարքեր ստեղծելու համար: Այն նաև օգտագործվում է բարձր ճշգրտության օպտիկական գործիքների և ռադիոսարքավորումների ստեղծման համար։ Գերմանիումը մեծ արժեք ունի ինչպես մաքուր մետաղի, այնպես էլ երկօքսիդի տեսքով։

Goldform ընկերությունը մասնագիտացած է գերմանիումի, մետաղի տարբեր ջարդոնի և ռադիո բաղադրիչների գնման մեջ: Մենք առաջարկում ենք օգնություն նյութի գնահատման և տեղափոխման հարցում: Դուք կարող եք փոստով ուղարկել գերմանիում և ստանալ ձեր գումարը ամբողջությամբ:

1870 թվականին Դ.Ի. Պարբերական օրենքի հիման վրա Մենդելեևը կանխատեսել է IV խմբի դեռևս չբացահայտված տարրը՝ այն անվանելով էկա-սիլիկոն և նկարագրել նրա հիմնական հատկությունները։ 1886 թվականին գերմանացի քիմիկոս Կլեմենս Վինկլերը հայտնաբերել է այս քիմիական տարրը արգիրոդիտ հանքանյութի քիմիական վերլուծության ժամանակ։ Ի սկզբանե Ուինքլերը ցանկանում էր նոր տարրը անվանել «նեպտունիում», սակայն այս անվանումն արդեն տրվել էր առաջարկվող տարրերից մեկին, ուստի տարրն անվանվեց ի պատիվ գիտնականի հայրենիքի՝ Գերմանիայի։

Լինելով բնության մեջ, ստանալով.

Գերմանիումը հանդիպում է սուլֆիդային հանքաքարերում, երկաթի հանքաքարում և հանդիպում է գրեթե բոլոր սիլիկատներում։ Գերմանիում պարունակող հիմնական միներալներն են՝ արգիրոդիտ Ag 8 GeS 6, կոնֆիլիտ Ag 8 (Sn, Ce)S 6, ստոտիտ FeGe(OH) 6, գերմանիտ Cu 3 (Ge,Fe,Ga)(S,As) 4, ռենիերիտ Cu։ 3 (Fe,Ge,Zn)(S,As) 4.
Հանքաքարի հարստացման և կոնցենտրացիայի բարդ և աշխատատար գործողությունների արդյունքում գերմանիումը մեկուսացվում է GeO 2 օքսիդի տեսքով, որը 600°C-ում ջրածնով վերածվում է պարզ նյութի։
GeO 2 + 2H 2 =Ge + 2H 2 O
Գերմանիումը մաքրվում է զոնային հալման մեթոդով, ինչը այն դարձնում է քիմիապես ամենամաքուր նյութերից մեկը:

Ֆիզիկական հատկություններ:

Մոխրագույն-սպիտակ պինդ մետաղական փայլով (mp 938°C, bp 2830°C)

Քիմիական հատկություններ.

Նորմալ պայմաններում գերմանիումը դիմացկուն է օդի և ջրի, ալկալիների և թթուների նկատմամբ և լուծվում է ջրային ռեգիաում և ջրածնի պերօքսիդի ալկալային լուծույթում։ Գերմանիումի օքսիդացման վիճակները նրա միացություններում՝ 2, 4.

Ամենակարևոր կապերը.

Գերմանիումի (II) օքսիդ, GeO, գորշ-սև, մի փոքր լուծվող։ b-in, երբ տաքացվում է անհամաչափ՝ 2GeO = Ge + GeO 2
Գերմանիումի (II) հիդրօքսիդ Ge(OH) 2, կարմիր-նարնջագույն: քրիստոս,
Գերմանիում (II) յոդիդ, GeI 2, դեղին. կր., սոլ. ջրի մեջ, հիդրոլ. ցտեսություն
Գերմանիումի (II) հիդրիդ, GeH 2, tv. սպիտակ ծակոտիներ, հեշտությամբ օքսիդացող: և քայքայվել։

Գերմանիումի (IV) օքսիդ, GeO 2, սպիտակ բյուրեղային, ամֆոտերային, ստացված գերմանիումի քլորիդի, սուլֆիդի, հիդրիդի հիդրոլիզից կամ գերմանիումի ազոտական ​​թթվի ռեակցիայից։
Գերմանիումի (IV) հիդրօքսիդ (գերմանական թթու), H 2 GeO 3, թույլ. undef. երկկողմանի օրինակ, բողբոջային աղեր, օրինակ. նատրիումի գերմանատ, Na 2 GeO 3, սպիտակ բյուրեղյա, սոլ. ջրի մեջ; հիգրոսկոպիկ. Կան նաև Na 2 հեքսահիդրոքսոգերմանատներ (օրթո–գերմանատներ) և պոլիգերմանատներ
Գերմանիում (IV) սուլֆատ, Ge(SO 4) 2, անգույն։ բյուրեղներ, հիդրոլիզացված ջրով մինչև GeO 2, ստացված գերմանիումի (IV) քլորիդը ծծմբային անհիդրիդով տաքացնելով 160°C ջերմաստիճանում. GeCl 4 + 4SO 3 = Ge(SO 4) 2 + 2SO 2 + 2Cl 2
Գերմանիում (IV) հալոգենիդներ, ֆտորիդ GeF 4 - լավագույնները: գազ, հում հիդրոլ, փոխազդում է HF-ի հետ՝ առաջացնելով H 2 - ֆտորաթթու՝ GeF 4 + 2HF = H 2,
քլորիդ GeCl 4, անգույն: հեղուկ, հիդր., բրոմիդ GeBr 4, մոխրագույն քր. կամ անգույն հեղուկ, լուծ. օրգ. միաբանություն,
յոդիդ GeI 4, դեղին-նարնջագույն: քր., դանդաղ. հիդր., սոլ. օրգ. միաբանություն
Գերմանիում (IV) սուլֆիդ, GeS 2, սպիտակ քր., վատ լուծվող: ջրում, հիդրոլ., արձագանքում է ալկալիների հետ.
3GeS 2 + 6NaOH = Na 2 GeO 3 + 2Na 2 GeS 3 + 3H 2 O, առաջացնելով գերմանատներ և թիոգերմանատներ:
Գերմանիում (IV) հիդրիդ, «գերման», GeH 4 , անգույն գազ, օրգանական ածանցյալներ tetramethylgermane Ge(CH 3) 4, tetraethylgermane Ge(C 2 H 5) 4 - անգույն: հեղուկներ.

Դիմում:

Ամենակարևոր կիսահաղորդչային նյութը, կիրառման հիմնական ոլորտները՝ օպտիկա, ռադիոէլեկտրոնիկա, միջուկային ֆիզիկա։

Գերմանիումի միացությունները մի փոքր թունավոր են: Գերմանիումը հետք տարր է, որը մարդու օրգանիզմում բարձրացնում է օրգանիզմի իմունային համակարգի արդյունավետությունը, պայքարում է քաղցկեղի դեմ և նվազեցնում ցավը: Նշվում է նաև, որ գերմանիան նպաստում է թթվածնի տեղափոխմանը մարմնի հյուսվածքներին և հանդիսանում է հզոր հակաօքսիդանտ՝ օրգանիզմում ազատ ռադիկալների արգելափակում:
Մարդու օրգանիզմի օրական պահանջը 0,4–1,5 մգ է։
Սննդամթերքի մեջ գերմանիումի պարունակության չեմպիոնը սխտորն է (750 մկգ գերմանիում 1 գ մեխակի չոր քաշի համար):

Նյութը պատրաստել են Տյումենի պետական ​​համալսարանի ֆիզիկայի և քիմիայի ինստիտուտի ուսանողները
Դեմչենկո Յու.Վ., Բորնովոլոկովա Ա.Ա.
Աղբյուրներ:
Germanium//Wikipedia./ URL՝ http://ru.wikipedia.org/?oldid=63504262 (մուտքի ամսաթիվ՝ 06/13/2014):
Germanium//Allmetals.ru/URL՝ http://www.allmetals.ru/metals/germanium/ (մուտքի ամսաթիվ՝ 06/13/2014):

ՍԱՀՄԱՆՈՒՄ

Գերմանիում- Պարբերական աղյուսակի երեսուն երկրորդ տարրը: Նշանակումը - Ge լատիներեն «germanium» բառից: Գտնվում է չորրորդ շրջանում՝ IVA խումբ։ Վերաբերում է կիսամետաղներին։ Միջուկային լիցքը 32 է։

Իր կոմպակտ վիճակում գերմանիումն ունի արծաթափայլ գույն (նկ. 1) և արտաքին տեսքով նման է մետաղին։ Սենյակային ջերմաստիճանում դիմացկուն է օդի, թթվածնի, ջրի, հիդրոքլորային և նոսր ծծմբաթթուների նկատմամբ։

Բրինձ. 1. Գերմանիում. Արտաքին տեսք.

Գերմանիումի ատոմային և մոլեկուլային զանգված

ՍԱՀՄԱՆՈՒՄ

Նյութի հարաբերական մոլեկուլային զանգվածը (Mr)թիվ է, որը ցույց է տալիս, թե տվյալ մոլեկուլի զանգվածը քանի անգամ է մեծ ածխածնի ատոմի զանգվածի 1/12-ից, և տարրի հարաբերական ատոմային զանգված (A r)— Քիմիական տարրի ատոմների միջին զանգվածը քանի անգամ է մեծ ածխածնի ատոմի զանգվածի 1/12-ից։

Քանի որ գերմանիումը գոյություն ունի ազատ վիճակում՝ մոնատոմային Ge-ի մոլեկուլների տեսքով, նրա ատոմային և մոլեկուլային զանգվածների արժեքները համընկնում են։ Դրանք հավասար են 72.630-ի։

Գերմանիումի իզոտոպներ

Հայտնի է, որ բնության մեջ գերմանիումը կարելի է գտնել հինգ կայուն իզոտոպների տեսքով՝ 70 Ge (20,55%), 72 Ge (20,55%), 73 Ge (7,67%), 74 Ge (36,74%) և 76 Ge (7,67%)։ ). Նրանց զանգվածային թիվը համապատասխանաբար 70, 72, 73, 74 և 76 է։ Գերմանիումի 70 Ge իզոտոպի ատոմի միջուկը պարունակում է երեսուներկու պրոտոն և երեսունութ նեյտրոններ, որոնցից տարբերվում են միայն նեյտրոնների քանակով։

Գոյություն ունեն գերմանիումի արհեստական ​​անկայուն ռադիոակտիվ իզոտոպներ՝ 58-ից 86 զանգվածային թվերով, որոնց թվում ամենաերկարակյաց իզոտոպը՝ 68 Ge-ն՝ 270,95 օր կիսամյակ։

Գերմանիումի իոններ

Գերմանիումի ատոմի արտաքին էներգիայի մակարդակը ունի չորս էլեկտրոն, որոնք վալենտային էլեկտրոններ են.

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

Քիմիական փոխազդեցության արդյունքում գերմանիումը հրաժարվում է իր վալենտային էլեկտրոններից, այսինքն. նրանց դոնորն է և վերածվում է դրական լիցքավորված իոնի.

Ge 0 -2e → Ge 2+ ;

Ge 0 -4e → Ge 4+.

Գերմանիումի մոլեկուլ և ատոմ

Ազատ վիճակում գերմանիումը գոյություն ունի միատոմային Ge մոլեկուլների տեսքով։ Ահա մի քանի հատկություններ, որոնք բնութագրում են գերմանիումի ատոմը և մոլեկուլը.

Խնդիրների լուծման օրինակներ

ՕՐԻՆԱԿ 1

ՕՐԻՆԱԿ 2

Զորավարժություններ	Հաշվե՛ք այն տարրերի զանգվածային բաժինները, որոնք կազմում են գերմանիումի (IV) օքսիդը, եթե նրա մոլեկուլային բանաձևը GeO 2 է։
Լուծում	Ցանկացած մոլեկուլի բաղադրության մեջ տարրի զանգվածային բաժինը որոշվում է բանաձևով. ω (X) = n × Ar (X) / Mr (HX) × 100%.

Գերմանիումը (լատիներեն Germanium-ից), որը նշանակված է «Ge», Դմիտրի Իվանովիչ Մենդելեևի քիմիական տարրերի պարբերական աղյուսակի IV խմբի տարր է. տարրի ատոմային թիվը 32 է, ատոմային զանգվածը՝ 72,59։ Գերմանիումը պինդ նյութ է՝ մետաղական փայլով և մոխրագույն-սպիտակ գույնով։ Չնայած գերմանիումի գույնը բավականին հարաբերական հասկացություն է, ամեն ինչ կախված է նյութի մակերեսային մշակումից: Երբեմն այն կարող է լինել պողպատի պես մոխրագույն, երբեմն արծաթագույն, երբեմն էլ՝ ամբողջովին սև։ Գերմանիումը արտաքինից բավականին մոտ է սիլիցիումին։ Այս տարրերը ոչ միայն նման են միմյանց, այլեւ հիմնականում ունեն նույն կիսահաղորդչային հատկությունները: Նրանց էական տարբերությունն այն է, որ գերմանիումը ավելի քան երկու անգամ ավելի ծանր է, քան սիլիցիումը:

Բնության մեջ հայտնաբերված գերմանիումը հինգ կայուն իզոտոպների խառնուրդ է՝ 76, 74, 73, 32, 70 զանգվածային թվերով: Դեռևս 1871 թվականին հայտնի քիմիկոս, պարբերական համակարգի «հայր» Դմիտրի Իվանովիչ Մենդելեևը կանխատեսել էր հատկությունները և գերմանիումի առկայությունը. Նա այդ ժամանակ անհայտ տարրը անվանեց «էկազիլիկոն», քանի որ. Նոր նյութի հատկությունները շատ առումներով նման էին սիլիցիումին: 1886 թվականին, արգիրդիտ միներալն ուսումնասիրելուց հետո, քառասունութամյա գերմանացի քիմիկոս Կ.Վինքլերը բնական խառնուրդում հայտնաբերեց բոլորովին նոր քիմիական տարր։

Սկզբում քիմիկոսն ուզում էր տարրը անվանել նեպտունիում, քանի որ Նեպտուն մոլորակը նույնպես կանխատեսվել էր շատ ավելի վաղ, քան հայտնաբերվել էր, բայց հետո իմացավ, որ այս անվանումն արդեն օգտագործվել է տարրերից մեկի կեղծ հայտնաբերման ժամանակ, ուստի Վինկլերը որոշեց. հրաժարվել այս անունը. Գիտնականին խնդրել են անվանել angularium տարրը, որը թարգմանաբար նշանակում է «վիճահարույց, անկյունային», սակայն Վինքլերը նույնպես համաձայն չէր այս անվան հետ, թեև թիվ 32 տարրը իսկապես շատ հակասությունների տեղիք տվեց։ Գիտնականը ազգությամբ գերմանացի էր, ուստի, ի վերջո, որոշեց տարրը անվանել գերմանիում, ի պատիվ իր հայրենի երկրի՝ Գերմանիայի:

Ինչպես պարզվեց ավելի ուշ, գերմանիումը ոչ այլ ինչ է, քան նախկինում հայտնաբերված «էկազիլիկոնը»: Մինչև քսաներորդ դարի երկրորդ կեսը գերմանիումի գործնական օգտակարությունը բավականին նեղ և սահմանափակ էր։ Մետաղի արդյունաբերական արտադրությունը սկսվել է միայն կիսահաղորդչային էլեկտրոնիկայի արդյունաբերական արտադրության մեկնարկի արդյունքում։

Գերմանիումը կիսահաղորդչային նյութ է, որը լայնորեն օգտագործվում է էլեկտրոնիկայի և տեխնոլոգիայի, ինչպես նաև միկրոսխեմաների և տրանզիստորների արտադրության մեջ: Ռադարային համակարգերում օգտագործվում են գերմանիումի բարակ թաղանթներ, որոնք նստում են ապակու վրա և օգտագործվում որպես դիմադրողներ: Գերմանիումով և մետաղներով համաձուլվածքներ օգտագործվում են դետեկտորներում և սենսորներում:

Տարրը չունի այնպիսի ուժ, ինչպիսին է վոլֆրամը կամ տիտանը, այն չի ծառայում որպես էներգիայի անսպառ աղբյուր, ինչպիսին է պլուտոնիումը կամ ուրանը, նյութի էլեկտրական հաղորդունակությունը նույնպես հեռու է ամենաբարձրից, իսկ արդյունաբերական տեխնոլոգիայի մեջ հիմնական մետաղը երկաթն է: Չնայած դրան, գերմանիան մեր հասարակության տեխնիկական առաջընթացի կարևորագույն բաղադրիչներից է, քանի որ այն նույնիսկ ավելի վաղ, քան սիլիցիումը սկսեց օգտագործվել որպես կիսահաղորդչային նյութ:

Այս առումով տեղին կլինի հարցնել. Ի՞նչ են կիսահաղորդչությունը և կիսահաղորդիչները: Նույնիսկ մասնագետները չեն կարող ճշգրիտ պատասխանել այս հարցին, քանի որ... կարելի է խոսել կիսահաղորդիչների հատուկ դիտարկված հատկության մասին։ Կա նաև ստույգ սահմանում, բայց միայն բանահյուսության ոլորտից՝ կիսահաղորդիչը երկու մեքենայի հաղորդիչ է։

Գերմանիումի մեկ սալիկը գրեթե նույնն է, ինչ ոսկու սալիկը: Մետաղը շատ փխրուն է, գրեթե ապակու նման, այնպես որ, եթե նման ձուլակտոր գցեք, մեծ է հավանականությունը, որ մետաղը պարզապես կկոտրվի։

Գերմանիում մետաղ, հատկություններ

Կենսաբանական հատկություններ

Բժշկական նպատակներով գերմանիումը առավել լայնորեն օգտագործվում էր Ճապոնիայում։ Կենդանիների և մարդկանց վրա օրգանոգերմանիումի միացությունների փորձարկման արդյունքները ցույց են տվել, որ դրանք կարող են բարերար ազդեցություն ունենալ օրգանիզմի վրա։ 1967 թվականին ճապոնացի դոկտոր Կ. Ասայը հայտնաբերեց, որ օրգանական գերմանիումն ունի լայն կենսաբանական ազդեցություն:

Նրա բոլոր կենսաբանական հատկությունների թվում պետք է նշել.

• - ապահովելով թթվածնի փոխանցումը մարմնի հյուսվածքներին.
• - բարձրացնել մարմնի իմունային կարգավիճակը;
• - հակաուռուցքային գործունեության դրսեւորում.

Այնուհետև ճապոնացի գիտնականները ստեղծեցին գերմանիում պարունակող աշխարհում առաջին բժշկական արտադրանքը՝ «Germanium - 132»:

Ռուսաստանում օրգանական գերմանիում պարունակող առաջին կենցաղային դեղամիջոցը հայտնվեց միայն 2000 թվականին։

Երկրակեղևի մակերեսի կենսաքիմիական էվոլյուցիայի գործընթացները լավագույնս չեն ազդել նրանում գերմանիումի պարունակության վրա։ Տարրերի մեծ մասը ցամաքից լվացվել է օվկիանոսներ, ուստի դրա պարունակությունը հողում մնում է բավականին ցածր:

Գերմանիումը հողից կլանելու հատկություն ունեցող բույսերից առաջատարը ժենշենն է (գերմանիումը՝ մինչև 0,2%)։ Գերմանիում կա նաև սխտորի, կամֆորի և հալվեի մեջ, որոնք ավանդաբար օգտագործվում են մարդու տարբեր հիվանդությունների բուժման համար։ Բուսականության մեջ գերմանիումը հանդիպում է կարբոքսիէթիլ կիսաօքսիդի տեսքով։ Այժմ հնարավոր է սինթեզել սեսկիոքսանները պիրիմիդինի բեկորով՝ գերմանիումի օրգանական միացություններով։ Այս միացությունն իր կառուցվածքով մոտ է բնականին, ինչպես ժենշենի արմատը։

Գերմանիումը կարելի է դասակարգել որպես հազվագյուտ հետքի տարր: Այն առկա է մեծ քանակությամբ տարբեր ապրանքների մեջ, բայց րոպեական չափաբաժիններով։ Օրգանական գերմանիումի օրական ընդունումը սահմանվում է 8-10 մգ: 125 պարենային ապրանքների գնահատումը ցույց է տվել, որ օրական մոտ 1,5 մգ գերմանիում սննդի հետ միասին մտնում է օրգանիզմ։ 1 գ հում մթերքում միկրոտարրերի պարունակությունը կազմում է մոտ 0,1 – 1,0 մկգ: Գերմանիումը պարունակվում է կաթում, լոլիկի հյութում, սաղմոնում և լոբիում։ Սակայն գերմանիումի ամենօրյա պահանջը բավարարելու համար պետք է օրական խմել 10 լիտր լոլիկի հյութ կամ ուտել մոտ 5 կիլոգրամ սաղմոն։ Այս արտադրատեսակների ինքնարժեքի, մարդու ֆիզիոլոգիական հատկությունների և ողջախոհության տեսանկյունից նույնպես անհնար է գերմանիում պարունակող արտադրանքի նման քանակությամբ սպառումը։ Ռուսաստանում բնակչության մոտ 80-90%-ը գերմանիումի պակաս ունի, ինչի պատճառով էլ մշակվել են հատուկ պատրաստուկներ։

Գործնական ուսումնասիրությունները ցույց են տվել, որ օրգանիզմում գերմանիումը ամենաշատն առկա է աղիքներում, ստամոքսում, փայծաղում, ոսկրածուծում և արյան մեջ: Աղիքներում և ստամոքսում միկրոտարրերի բարձր պարունակությունը վկայում է արյան մեջ դեղամիջոցի ներծծման երկարատև ազդեցության մասին: Ենթադրություն կա, որ օրգանական գերմանիումը արյան մեջ վարվում է մոտավորապես նույն կերպ, ինչ հեմոգլոբինը, այսինքն. ունի բացասական լիցք և մասնակցում է թթվածնի տեղափոխմանը հյուսվածքներ: Այսպիսով, այն կանխում է հիպոքսիայի զարգացումը հյուսվածքային մակարդակում։

Կրկնվող փորձերի արդյունքում ապացուցվել է գերմանիումի կարողությունը՝ ակտիվացնելու T-մարդասպան բջիջները և խթանելու գամմա ինտերֆերոնների ինդուկցիան, որոնք ճնշում են արագ բաժանվող բջիջների վերարտադրության գործընթացը։ Ինտերֆերոնների գործողության հիմնական ուղղությունը հակաուռուցքային և հակավիրուսային պաշտպանությունն է, ավշային համակարգի ռադիոպաշտպանիչ և իմունոմոդուլացնող գործառույթները:

Գերմանիումը սեսկվիօքսիդի տեսքով ունի ջրածնի H+ իոնների վրա ազդելու հատկություն՝ հարթեցնելով դրանց կործանարար ազդեցությունը մարմնի բջիջների վրա։ Մարդու մարմնի բոլոր համակարգերի գերազանց աշխատանքի երաշխիքը արյան և բոլոր հյուսվածքների թթվածնի անխափան մատակարարումն է։ Օրգանական գերմանիումը ոչ միայն թթվածին է մատակարարում մարմնի բոլոր կետերին, այլև նպաստում է դրա փոխազդեցությանը ջրածնի իոնների հետ:

• - Գերմանիումը մետաղ է, բայց նրա փխրունությունը կարելի է համեմատել ապակու հետ։
• - Որոշ տեղեկատու գրքեր պնդում են, որ գերմանիումը ունի արծաթափայլ գույն: Բայց դա չի կարելի ասել, քանի որ գերմանիումի գույնը ուղղակիորեն կախված է մետաղի մակերեսի մշակման մեթոդից: Երբեմն այն կարող է գրեթե սև երևալ, երբեմն այն ունի պողպատե գույն, իսկ երբեմն կարող է լինել արծաթափայլ։
• - Գերմանիումը հայտնաբերվել է արևի մակերեսին, ինչպես նաև տիեզերքից ընկած երկնաքարերում։
• - Գերմանիումի առաջին օրգանոտարրային միացությունը ստացվել է 1887 թվականին գերմանիումի տետրաքլորիդից տարրի հայտնաբերող Կլեմենս Ուինքլերի կողմից, դա տետրէթիլգերմանիումն էր։ Ներկա փուլում ստացված գերմանիումի բոլոր օրգան-տարրային միացություններից ոչ մեկը թունավոր չէ։ Միևնույն ժամանակ, օրգանական և կապարի միկրոտարրերի մեծ մասը, որոնք իրենց ֆիզիկական հատկություններով գերմանիումի անալոգներ են, թունավոր են։
• - Դմիտրի Իվանովիչ Մենդելեևը կանխագուշակել է երեք քիմիական տարրեր դեռևս դրանց հայտնաբերումից առաջ, այդ թվում՝ գերմանիումը՝ տարրը կոչելով էկասիլիկոն՝ սիլիցիումի նմանության պատճառով: Հայտնի ռուս գիտնականի կանխատեսումն այնքան ճշգրիտ էր, որ ուղղակի ապշեցրեց գիտնականներին, ներառյալ. և Վինքլերը, ով հայտնաբերեց գերմանիումը: Ատոմային քաշը ըստ Մենդելեևի 72 էր, իրականում՝ 72,6; տեսակարար կշիռը, ըստ Մենդելեևի, իրականում 5,5 էր՝ 5,469; ատոմային ծավալը, ըստ Մենդելեևի, իրականում 13 էր՝ 13,57; Ամենաբարձր օքսիդը ըստ Մենդելեևի EsO2-ն է, իրականում՝ GeO2, նրա տեսակարար կշիռը ըստ Մենդելեևի եղել է 4,7, իրականում՝ 4,703; քլորիդ միացությունը ըստ Մենդելեևի EsCl4 - հեղուկ, եռման ջերմաստիճանը մոտավորապես 90°C, իրականում քլորիդային միացություն GeCl4 - հեղուկ, եռման կետը 83°C, ջրածնի հետ միացությունը ըստ Մենդելեևի EsH4 գազային է, իրականում ջրածնի հետ միացություն - GeH4 գազային; Օրգանմետաղական միացություն՝ ըստ Մենդելեևի Es(C2H5)4, եռման ջերմաստիճանը 160 °C, իրական օրգանոմետաղական միացությունը Ge(C2H5)4 եռման ջերմաստիճանը 163,5 °C։ Ինչպես երևում է վերևում քննարկված տեղեկություններից, Մենդելեևի կանխատեսումը զարմանալիորեն ճշգրիտ էր։
• - 1886 թվականի փետրվարի 26-ին Կլեմենս Վինկլերը Մենդելեևին ուղղված նամակ սկսեց «Հարգելի պարոն» բառերով։ Բավական քաղաքավարի կերպով նա ռուս գիտնականին պատմեց գերմանիում կոչվող նոր տարրի հայտնաբերման մասին, որն իր հատկություններով ոչ այլ ինչ էր, քան Մենդելեևի նախկինում կանխատեսված «էկազիլիկոնը»: Պակաս քաղաքավարի չէր Դմիտրի Իվանովիչ Մենդելեևի պատասխանը. Գիտնականը համաձայնվել է իր գործընկերոջ հայտնագործության հետ՝ անվանելով գերմանիումը «իր պարբերական համակարգի պսակը», իսկ Վինքլերին՝ տարրի «հայրը», որն արժանի է կրելու այս «թագը»։
• - Գերմանիումը, որպես դասական կիսահաղորդիչ, դարձել է գերհաղորդիչ նյութերի ստեղծման խնդրի լուծման բանալին, որոնք գործում են հեղուկ ջրածնի, բայց ոչ հեղուկ հելիումի ջերմաստիճանում: Ինչպես հայտնի է, ջրածինը գազային վիճակից վերածվում է հեղուկ վիճակի, երբ հասնում է –252,6°C կամ 20,5°K ջերմաստիճանի։ 70-ականներին ստեղծվել է գերմանիումի և նիոբիումի թաղանթ, որի հաստությունը կազմում էր ընդամենը մի քանի հազար ատոմ։ Այս թաղանթն ի վիճակի է պահպանել գերհաղորդականությունը նույնիսկ այն դեպքում, երբ ջերմաստիճանը հասնում է 23,2 °K-ի և ցածր:
• - Գերմանիումի միաբյուրեղ աճեցնելիս հալված գերմանիումի մակերեսին տեղադրվում է գերմանիումի բյուրեղ՝ «սերմ», որը աստիճանաբար բարձրացվում է ավտոմատ սարքի միջոցով, և հալման ջերմաստիճանը մի փոքր ավելի բարձր է, քան գերմանիումի հալման կետը (937): ° C): «Սերմը» այնպես է պտտվում, որ միաբյուրեղը, ինչպես ասում են, բոլոր կողմերից հավասարապես «մսով աճում է»։ Հարկ է նշել, որ նման աճի ժամանակ տեղի է ունենում նույնը, ինչ գոտու հալման ժամանակ, այսինքն. Գրեթե միայն գերմանն է անցնում պինդ փուլ, և բոլոր կեղտերը մնում են հալված վիճակում:

Պատմություն

Գերմանիումի նման տարրի գոյությունը կանխատեսել էր դեռևս 1871 թվականին Դմիտրի Իվանովիչ Մենդելեևի կողմից՝ սիլիցիումի հետ իր նմանության պատճառով, տարրը ստացել է էկա-սիլիցիումի անվանումը։ 1886 թվականին Ֆրայբերգի հանքարդյունաբերության ակադեմիայի պրոֆեսորը հայտնաբերել է արգիրոդիտ՝ արծաթի նոր հանքանյութ։ Այնուհետև այս միներալը բավականին ուշադիր հետազոտվեց տեխնիկական քիմիայի պրոֆեսոր Կլեմենս Ուինքլերի կողմից՝ կատարելով հանքանյութի ամբողջական վերլուծություն։ Քառասունութամյա Վինքլերը իրավամբ համարվում էր Ֆրայբերգի հանքարդյունաբերության ակադեմիայի լավագույն վերլուծաբանը, ինչի պատճառով էլ նրան հնարավորություն տրվեց ուսումնասիրել արգիրոդիտը։

Բավականին կարճ ժամանակում պրոֆեսորը կարողացավ հաշվետվություն ներկայացնել սկզբնական միներալում տարբեր տարրերի տոկոսի մասին. արծաթն իր բաղադրության մեջ կազմում էր 74,72%; ծծումբ - 17,13%; երկաթի օքսիդ - 0,66%; սնդիկ – 0,31%; ցինկի օքսիդ՝ 0,22% Բայց գրեթե յոթ տոկոս՝ սա ինչ-որ անհայտ տարրի մասնաբաժինն էր, որը, կարծես թե, դեռ չէր հայտնաբերվել այդ հեռավոր ժամանակ։ Դրա հետ կապված՝ Ուինքլերը որոշեց առանձնացնել արգիրոդպտի անհայտ բաղադրիչը, ուսումնասիրել դրա հատկությունները, և հետազոտության ընթացքում նա հասկացավ, որ իրականում գտել է բոլորովին նոր տարր՝ դա էսկապլիկիան էր, որը կանխատեսել էր Դ.Ի. Մենդելեևը։

Այնուամենայնիվ, սխալ կլինի կարծել, թե Վինքլերի աշխատանքը հարթ է անցել։ Դմիտրի Իվանովիչ Մենդելեևը, բացի իր «Քիմիայի հիմունքները» գրքի ութերորդ գլխից, գրում է. միացություններ, լրջորեն խոչընդոտեցին Վինկլերի հետազոտությունը...» Արժե ուշադրություն դարձնել «սպեկտրի բացակայություն» բառերին։ Բայց ինչպե՞ս։ 1886 թվականին արդեն գոյություն ուներ սպեկտրային վերլուծության լայնորեն կիրառվող մեթոդ։ Օգտագործելով այս մեթոդը, հայտնաբերվեցին այնպիսի տարրեր, ինչպիսիք են թալիումը, ռուբիդիումը, ինդիումը, ցեզիումը Երկրի վրա և հելիումը Արեգակի վրա: Գիտնականներն արդեն հաստատ գիտեին, որ յուրաքանչյուր քիմիական տարր, առանց բացառության, ունի անհատական ​​սպեկտր, բայց հանկարծ սպեկտր չկա:

Այս երեւույթի բացատրությունը հայտնվեց մի փոքր ուշ։ Գերմանիումն ունի բնորոշ սպեկտրային գծեր։ Նրանց ալիքի երկարությունը 2651,18 է; 3039.06 Ǻ և ևս մի քանիսը: Այնուամենայնիվ, նրանք բոլորը գտնվում են սպեկտրի ուլտրամանուշակագույն անտեսանելի մասում, կարելի է բախտավոր համարել, որ Վինքլերը վերլուծության ավանդական մեթոդների կողմնակից է, քանի որ հենց այս մեթոդներն են նրան հաջողության հասցրել:

Հանքանյութից գերմանիում ստանալու Վինկլերի մեթոդը բավականին մոտ է 32 տարրի մեկուսացման ժամանակակից արդյունաբերական մեթոդներից մեկին։ Նախ՝ գերմանիումը, որը պարունակվում էր արգարոդնիտի մեջ, վերածվեց երկօքսիդի։ Այնուհետև ստացված սպիտակ փոշին ջեռուցվում է մինչև 600-700 °C ջերմաստիճանի ջրածնի մթնոլորտում։ Այս դեպքում ռեակցիան ակնհայտ էր՝ GeO 2 + 2H 2 → Ge + 2H 2 O:

Հենց այս մեթոդով առաջին անգամ ստացվեց համեմատաբար մաքուր թիվ 32 տարրը՝ գերմանիումը։ Սկզբում Վինքլերը մտադիր էր անվանել վանադիումի նեպտունիում` ի պատիվ համանուն մոլորակի, քանի որ Նեպտունը, ինչպես և գերմանիան, սկզբում գուշակվել է և միայն հետո հայտնաբերվել: Բայց հետո պարզվեց, որ այս անվանումն արդեն մեկ անգամ օգտագործվել է կեղծ հայտնաբերված քիմիական տարրը կոչվում էր նեպտունի: Ուինքլերը նախընտրեց չզիջել իր անունը և հայտնագործությունը և հրաժարվեց նեպտունիումից: Մի ֆրանսիացի գիտնական Ռայոն առաջարկեց, սակայն հետո նա ընդունեց, որ իր առաջարկը կատակ էր, նա առաջարկեց տարրը անվանել angularium, այսինքն. «հակասական, անկյունային», բայց այս անունը նույնպես դուր չեկավ Վինկլերին: Արդյունքում, գիտնականն ինքնուրույն ընտրեց անուն իր տարրի համար և այն անվանեց գերմանիում, ի պատիվ իր հայրենի երկրի Գերմանիայի, ժամանակի ընթացքում այս անունը հաստատվեց:

Մինչև 2-րդ խաղակես. XX դար Գերմանիումի գործնական օգտագործումը մնաց բավականին սահմանափակ։ Արդյունաբերական մետաղների արտադրությունն առաջացել է միայն կիսահաղորդիչների և կիսահաղորդչային էլեկտրոնիկայի զարգացման հետ կապված։

Բնության մեջ լինելը

Գերմանիումը կարելի է դասակարգել որպես հետքի տարր: Բնության մեջ տարրն ընդհանրապես ազատ ձևով չի առաջանում։ Մեր մոլորակի երկրակեղևում մետաղի ընդհանուր պարունակությունը զանգվածով 7 × 10 −4% է։ Սա ավելին է, քան քիմիական տարրերի պարունակությունը, ինչպիսիք են արծաթը, անտիմոնը կամ բիսմութը: Սակայն գերմանիումի սեփական հանքանյութերը բավականին քիչ են և շատ հազվադեպ են հանդիպում բնության մեջ: Գրեթե բոլոր այս միներալները սուլֆոսաղեր են, օրինակ՝ գերմանիտ Cu 2 (Cu, Fe, Ge, Zn) 2 (S, As) 4, կոնֆիլդիտ Ag 8 (Sn,Ce)S 6, արգիրոդիտ Ag8GeS6 և այլն։

Երկրի ընդերքում ցրված գերմանիումի հիմնական մասը պարունակում է հսկայական քանակությամբ ապարներ, ինչպես նաև բազմաթիվ հանքանյութեր՝ գունավոր մետաղների սուլֆիտ հանքաքարեր, երկաթի հանքաքարեր, որոշ օքսիդային հանքանյութեր (քրոմիտ, մագնետիտ, ռուտիլ և այլն), գրանիտներ, դիաբազներ և բազալտներ: Որոշ սֆալերիտներում տարրի պարունակությունը կարող է հասնել մի քանի կիլոգրամի մեկ տոննայի համար, օրինակ՝ ֆրանկեիտում և սուլվանիտում 1 կգ/տ, էնարգիտում գերմանիումը՝ 5 կգ/տ, պիրարգիրիտում՝ մինչև 10 կգ/տ, և այլ սիլիկատներում և սուլֆիդներում՝ տասնյակ և հարյուրավոր գ/տ. Գերմանիումի փոքր մասն առկա է գրեթե բոլոր սիլիկատներում, ինչպես նաև նավթի և ածխի որոշ հանքավայրերում:

Տարրի հիմնական միներալը գերմանիումի սուլֆիտն է (GeS2 բանաձև)։ Հանքանյութը որպես կեղտ հայտնաբերված է ցինկի սուլֆիտներում և այլ մետաղներում: Գերմանիումի ամենակարևոր հանքանյութերն են՝ գերմանիտ Cu 3 (Ge,Fe,Ga)(S,As) 4, plumbogermanite (Pb,Ge,Ga) 2 SO 4 (OH) 2 2H 2 O, ստոտիտ FeGe(OH) 6, ռենիերիտ Cu 3 (Fe,Ge,Zn)(S,As) 4 և արգիրոդիտ Ag 8 GeS6:

Գերմանիան ներկա է բոլոր պետությունների տարածքներում՝ առանց բացառության։ Բայց աշխարհի արդյունաբերական զարգացած երկրներից ոչ մեկը չունի այս մետաղի արդյունաբերական հանքավայրեր։ Գերմանիումը շատ, շատ ցրված է: Երկրի վրա այս մետաղի հանքանյութերը համարվում են շատ հազվադեպ, եթե դրանք պարունակում են ավելի քան 1% գերմանիում: Այդպիսի միներալներից են գերմանիտը, արգիրոդիտը, ուլտրաբազիտը և այլն, այդ թվում՝ վերջին տասնամյակների ընթացքում հայտնաբերված հանքանյութերը՝ շտոտիտ, ռեներիտ, պլումբոգերմանիտ և կոնֆիլդիտ։ Այս բոլոր օգտակար հանածոների հանքավայրերը չեն կարողանում բավարարել ժամանակակից արդյունաբերության կարիքները այս հազվագյուտ և կարևոր քիմիական տարրի համար։

Գերմանիումի հիմնական մասը ցրված է այլ քիմիական տարրերի միներալներում, ինչպես նաև հանդիպում է բնական ջրերում, ածուխներում, կենդանի օրգանիզմներում և հողում: Օրինակ՝ սովորական ածխի մեջ գերմանիումի պարունակությունը երբեմն հասնում է ավելի քան 0,1%-ի։ Բայց նման ցուցանիշը բավականին հազվադեպ է, սովորաբար գերմանիումի մասնաբաժինը ավելի ցածր է: Բայց անտրացիտի մեջ գերմանիում գրեթե չկա:

Անդորրագիր

Գերմանիումի սուլֆիդը մշակելիս ստացվում է GeO 2 օքսիդ, որը ջրածնի օգնությամբ կրճատվում է ազատ գերմանիում ստանալու համար։

Արդյունաբերական արտադրության մեջ գերմանիումն արդյունահանվում է հիմնականում որպես գունավոր մետաղների հանքաքարերի (ցինկի խառնուրդ, 0,001-0,1% գերմանիում պարունակող ցինկ-պղինձ-կապար պոլիմետաղային խտանյութ), ածխի այրումից մոխրի և որոշ կոքսի քիմիական նյութերի վերամշակման կողմնակի արտադրանք։ ապրանքներ.

Սկզբում գերմանիումի խտանյութը (2%-ից մինչև 10% գերմանիում) մեկուսացվում է վերը քննարկված աղբյուրներից տարբեր ձևերով, որոնց ընտրությունը կախված է հումքի բաղադրությունից։ Բռնցքամարտի ածուխների մշակման ժամանակ գերմանիումը մասամբ նստեցնում է (5%-ից մինչև 10%) խեժ ջրի և խեժի մեջ, այնտեղից այն արդյունահանում են տանինի հետ միասին, որից հետո այն չորացնում և այրում են 400-500°C ջերմաստիճանում։ . Ստացվում է խտանյութ, որը պարունակում է մոտ 30-40% գերմանիում, որից գերմանիումը մեկուսացված է GeCl 4-ի տեսքով: Նման խտանյութից գերմանիումի արդյունահանման գործընթացը, որպես կանոն, ներառում է նույն փուլերը.

1) Խտանյութը քլորացվում է աղաթթվի, ջրային միջավայրում թթվի և քլորի խառնուրդի կամ այլ քլորացնող նյութերի միջոցով, ինչը կարող է առաջացնել տեխնիկական GeCl 4: GeCl 4-ը մաքրելու համար օգտագործվում է կեղտերի խտացում և արդյունահանում խտացված աղաթթվով:

2) կատարվում է GeCl 4-ի հիդրոլիզ, հիդրոլիզի արգասիքները կալցինացվում են՝ ստանալով GeO 2 օքսիդ.

3) GeO-ն ջրածնով կամ ամոնիակով վերածվում է մաքուր մետաղի:

Կիսահաղորդչային տեխնիկական սարքավորումներում օգտագործվող ամենամաքուր գերմանիումի ստացման ժամանակ կատարվում է մետաղի զոնային հալեցում։ Կիսահաղորդիչների արտադրության համար պահանջվող միաբյուրեղային գերմանիումը սովորաբար ստացվում է զոնային հալման կամ Չոխրալսկու մեթոդի միջոցով։

Կոքսի բույսերի խեժային ջրերից գերմանիումի մեկուսացման մեթոդները մշակվել են խորհրդային գիտնական Վ.Ա. Նազարենկո. Այս հումքը պարունակում է ոչ ավելի, քան 0,0003% գերմանիում, սակայն, օգտագործելով կաղնու էքստրակտ, հեշտ է գերմանիումը նստեցնել տաննիդային համալիրի տեսքով:

Տանինի հիմնական բաղադրիչը գլյուկոզայի էսթերն է, որը պարունակում է մետա-դիգալաթթու ռադիկալ, որը կապում է գերմանիումը, նույնիսկ եթե տարրի կոնցենտրացիան լուծույթում շատ ցածր է։ Նստվածքից հեշտությամբ կարելի է ստանալ մինչև 45% գերմանիումի երկօքսիդ պարունակող խտանյութ:

Հետագա փոխակերպումները քիչ բան կախված կլինեն հումքի տեսակից: Գերմանիումը կրճատվում է ջրածնով (ինչպես 19-րդ դարում Վինքլերի դեպքում), սակայն գերմանիումի օքսիդը նախ պետք է մեկուսացված լինի բազմաթիվ կեղտերից։ Գերմանիումի մեկ միացության որակների հաջող համադրությունը շատ օգտակար է այս խնդրի լուծման համար։

Գերմանիումի տետրաքլորիդ GeCl4. ցնդող հեղուկ է, որը եռում է ընդամենը 83,1°C-ում: Հետևաբար, այն բավականին հարմար կերպով զտվում է թորման և ուղղման միջոցով (փաթեթավորմամբ քվարցային սյունակներում):

GeCl4-ը գրեթե չի լուծվում աղաթթվի մեջ: Սա նշանակում է, որ այն մաքրելու համար կարելի է օգտագործել կեղտերի տարրալուծումը HCl-ով։

Մաքրված գերմանիումի տետրաքլորիդը մշակվում է ջրով և մաքրվում՝ օգտագործելով իոնափոխանակման խեժեր: Պահանջվող մաքրության նշան է ջրի դիմադրողականության բարձրացումը մինչև 15-20 միլիոն Օմ սմ:

GeCl4-ի հիդրոլիզը տեղի է ունենում ջրի ազդեցության տակ.

GeCl4 + 2H2O → GeO2 + 4HCl.

Դուք կարող եք նկատել, որ մեր առջև դրված է գերմանիումի տետրաքլորիդի առաջացման ռեակցիայի հավասարումը «հետընթաց գրված»:

Դրան հաջորդում է GeO2-ի կրճատումը մաքրված ջրածնի միջոցով.

GeO2 + 2 H2O → Ge + 2 H2O:

Արդյունքը փոշիացված գերմանիումն է, որը միաձուլվում և այնուհետև զտվում է գոտիների հալման միջոցով: Մաքրման այս մեթոդը մշակվել է դեռևս 1952 թվականին՝ հատուկ գերմանիումի մաքրման համար:

Գերմանիումին մեկ տեսակի հաղորդունակություն հաղորդելու համար անհրաժեշտ կեղտերը ներմուծվում են արտադրության վերջին փուլերում, մասնավորապես՝ գոտու հալման ժամանակ, ինչպես նաև մեկ բյուրեղի աճի ժամանակ։

Դիմում

Գերմանիումը կիսահաղորդչային նյութ է, որն օգտագործվում է էլեկտրոնիկայի և տեխնոլոգիայի մեջ միկրոսխեմաների և տրանզիստորների արտադրության մեջ: Գերմանիումի ամենաբարակ թաղանթները տեղադրվում են ապակու վրա և օգտագործվում են որպես դիմադրություն ռադարային կայանքներում: Դետեկտորների և սենսորների արտադրության մեջ օգտագործվում են գերմանիումի համաձուլվածքներ տարբեր մետաղներով։ Գերմանիումի երկօքսիդը լայնորեն օգտագործվում է ինֆրակարմիր ճառագայթում փոխանցող ակնոցների արտադրության մեջ։

Գերմանիումի տելուրիդը երկար ժամանակ ծառայել է որպես կայուն ջերմաէլեկտրական նյութ, ինչպես նաև որպես ջերմաէլեկտրական համաձուլվածքների բաղադրիչ (ջերմային նշանակության emf 50 μV/K գերմաքրությամբ գերմանիան բացառիկ ռազմավարական դեր է խաղում պրիզմաների և ոսպնյակների արտադրության մեջ): ինֆրակարմիր օպտիկա. Գերմանիումի ամենամեծ սպառողը ինֆրակարմիր օպտիկա է, որն օգտագործվում է համակարգչային տեխնոլոգիաների, տեսողության և հրթիռների ուղղորդման համակարգերի, գիշերային տեսողության սարքերի, արբանյակներից երկրագնդի մակերեսի քարտեզագրման և ուսումնասիրության մեջ: Գերմանիումը լայնորեն կիրառվում է նաև օպտիկամանրաթելային համակարգերում (գերմանիումի տետրաֆտորիդի ավելացում ապակե մանրաթելերին), ինչպես նաև կիսահաղորդչային դիոդներում։

Գերմանիումը, որպես դասական կիսահաղորդիչ, դարձել է գերհաղորդիչ նյութերի ստեղծման խնդրի լուծման բանալին, որոնք գործում են հեղուկ ջրածնի, բայց ոչ հեղուկ հելիումի ջերմաստիճանում: Ինչպես գիտեք, ջրածինը գազային վիճակից վերածվում է հեղուկ վիճակի, երբ հասնում է -252,6°C կամ 20,5°K ջերմաստիճանի։ 70-ականներին ստեղծվել է գերմանիումի և նիոբիումի թաղանթ, որի հաստությունը կազմում էր ընդամենը մի քանի հազար ատոմ։ Այս թաղանթն ի վիճակի է պահպանել գերհաղորդականությունը նույնիսկ այն դեպքում, երբ ջերմաստիճանը հասնում է 23,2 °K-ի և ցածր:

Ինդիումը միաձուլելով HES ափսեի մեջ, այդպիսով ստեղծելով, այսպես կոչված, անցքի հաղորդունակությամբ տարածք, ստացվում է ուղղիչ սարք, այսինքն. դիոդ. Դիոդն ունի էլեկտրական հոսանք մեկ ուղղությամբ փոխանցելու հատկություն՝ անցքի հաղորդունակությամբ շրջանից էլեկտրոնային շրջան։ Հիդրոէլեկտրական ափսեի երկու կողմերում ինդիումը միաձուլելուց հետո այս թիթեղը վերածվում է տրանզիստորի հիմքի։ Աշխարհում առաջին անգամ գերմանիումից պատրաստված տրանզիստորը ստեղծվել է դեռևս 1948 թվականին, իսկ ընդամենը քսան տարի անց նմանատիպ սարքեր արտադրվել են հարյուր միլիոններով։

Գերմանիումի վրա հիմնված դիոդները և տրիոդները լայնորեն օգտագործվում են հեռուստացույցներում և ռադիոներում, չափիչ սարքավորումների և համակարգիչների լայն տեսականիում:

Գերմանիումը օգտագործվում է նաև ժամանակակից տեխնոլոգիայի այլ հատկապես կարևոր ոլորտներում՝ ցածր ջերմաստիճանները չափելիս, ինֆրակարմիր ճառագայթման հայտնաբերման ժամանակ և այլն։

Այս բոլոր ծրագրերում ավելն օգտագործելու համար անհրաժեշտ է շատ բարձր քիմիական և ֆիզիկական մաքրության գերմանիում: Քիմիական մաքրությունը այնպիսի մաքրություն է, որի դեպքում վնասակար կեղտերի քանակը չպետք է լինի ավելի քան տասը միլիոներորդ տոկոսը (10–7%): Ֆիզիկական մաքրություն նշանակում է նյութի բյուրեղային կառուցվածքի նվազագույն տեղաշարժեր, նվազագույն խանգարումներ: Դրան հասնելու համար հատուկ աճեցվում է մեկ բյուրեղյա գերմանիում: Այս դեպքում ամբողջ մետաղական ձուլակտորը ընդամենը մեկ բյուրեղ է:

Դրա համար գերմանիումի բյուրեղը՝ «սերմը», դրվում է հալած գերմանիումի մակերեսին, որն աստիճանաբար բարձրացվում է ավտոմատ սարքի միջոցով, մինչդեռ հալման ջերմաստիճանը մի փոքր ավելի բարձր է գերմանիումի հալման կետից (937 °C): «Սերմը» այնպես է պտտվում, որ միաբյուրեղը, ինչպես ասում են, բոլոր կողմերից հավասարապես «մսով աճում է»։ Հարկ է նշել, որ նման աճի ժամանակ տեղի է ունենում նույնը, ինչ գոտու հալման ժամանակ, այսինքն. Գրեթե միայն գերմանն է անցնում պինդ փուլ, և բոլոր կեղտերը մնում են հալված վիճակում:

Ֆիզիկական հատկություններ

Հավանաբար, այս հոդվածի ընթերցողներից քչերն են հնարավորություն ունեցել տեսողականորեն տեսնել վանադիումը։ Տարրն ինքնին բավականին սակավ է և սպառողական ապրանքներ չեն պատրաստվում դրանից, և դրանց լցոնումը, որը կարելի է գտնել էլեկտրական սարքերում, այնքան փոքր է, որ հնարավոր չէ տեսնել մետաղը:

Որոշ տեղեկատու գրքերում նշվում է, որ գերմանիումը ունի արծաթափայլ գույն։ Բայց դա չի կարելի ասել, քանի որ գերմանիումի գույնը ուղղակիորեն կախված է մետաղի մակերեսի մշակման մեթոդից: Երբեմն այն կարող է գրեթե սև երևալ, երբեմն այն ունի պողպատե գույն, իսկ երբեմն կարող է լինել արծաթափայլ։

Գերմանիումը այնքան հազվագյուտ մետաղ է, որ նրա ձուլակտորների արժեքը կարելի է համեմատել ոսկու արժեքի հետ։ Գերմանիումը բնութագրվում է աճող փխրունությամբ, որը կարելի է համեմատել միայն ապակու հետ: Գերմանիումը արտաքինից բավականին մոտ է սիլիցիումին։ Այս երկու տարրերը երկուսն էլ մրցակիցներ են ամենակարևոր կիսահաղորդչի և անալոգների կոչման համար: Թեև տարրերի որոշ տեխնիկական հատկություններ հիմնականում նման են, ներառյալ նյութերի արտաքին տեսքը, շատ հեշտ է տարբերել գերմանիումը սիլիցիումից ավելի քան երկու անգամ ավելի ծանր: Սիլիցիումի խտությունը 2,33 գ/սմ3 է, իսկ գերմանին՝ 5,33 գ/սմ3։

Բայց գերմանիումի խտության մասին չենք կարող միանշանակ խոսել, քանի որ 5.33 գ/սմ3 ցուցանիշը վերաբերում է գերմանիում-1-ին: Այն 32-րդ տարրի հինգ ալոտրոպ մոդիֆիկացիաների ամենակարևոր և ամենատարածված փոփոխություններից մեկն է։ Դրանցից չորսը բյուրեղային են, իսկ մեկը՝ ամորֆ։ Գերմանիում-1-ը չորս բյուրեղայիններից ամենաթեթև ձևափոխումն է: Նրա բյուրեղները կառուցված են ճիշտ այնպես, ինչպես ադամանդի բյուրեղները՝ a = 0,533 նմ: Այնուամենայնիվ, եթե ածխածնի համար այս կառուցվածքը հնարավորինս խիտ է, ապա գերմանիումի համար կան նաև ավելի խիտ փոփոխություններ: Չափավոր տաքացումը և բարձր ճնշումը (մոտ 30 հազար մթնոլորտ 100 °C-ում) գերմանիում-1-ը վերածում է գերմանիում-2-ի, որի բյուրեղային ցանցի կառուցվածքը ճիշտ նույնն է, ինչ սպիտակ թիթեղինը։ Նմանատիպ մեթոդով ստանում են գերմանիում-3 և գերմանիում-4, որոնք էլ ավելի խիտ են։ Այս բոլոր «ոչ այնքան սովորական» փոփոխությունները գերազանցում են գերմանիում-1-ին ոչ միայն խտությամբ, այլև էլեկտրական հաղորդունակությամբ:

Հեղուկ գերմանիումի խտությունը 5,557 գ/սմ3 է (1000°C-ում), մետաղի հալման կետը՝ 937,5°C; եռման կետը մոտ 2700 ° C է; Ջերմային հաղորդունակության գործակիցի արժեքը մոտավորապես 60 Վտ / (մ (Կ) է կամ 0,14 կկալ / (սմ (վրկ (աստիճան)) 25 ° C ջերմաստիճանի դեպքում: Սովորական ջերմաստիճանում նույնիսկ մաքուր գերմանիումը փխրուն է, բայց երբ այն հասնում է 550 ° C-ի, այն սկսում է տալ պլաստիկ դեֆորմացիա Միներալոգիական մասշտաբով գերմանիումի կոշտությունը 6-ից 6,5 է (ճնշման միջակայքում 0-ից 120 GN/m2, կամ 0-ից): մինչև 12000 կգ/մմ) կազմում է 1,4 10-7 մ 2 /մն (կամ 1,4·10-6 սմ 2/կգֆ) 0,6 ն/մ (կամ 600 դին/սմ):

Գերմանիումը տիպիկ կիսահաղորդիչ է՝ 1,104·10 -19 կամ 0,69 էՎ (25 °C ջերմաստիճանի դեպքում) տիրույթի չափով; բարձր մաքրության գերմանիումն ունի 0,60 օմ (մ (60 օհմ (սմ)) (25 °C) հատուկ էլեկտրական դիմադրողականություն, էլեկտրոնների շարժունակությունը՝ 3900, իսկ անցքերի շարժունակությունը՝ 1900 սմ 2/վ. վրկ (25 °C և պարունակության դեպքում։ 8% կեղտեր): Ինֆրակարմիր ճառագայթների համար, որոնց ալիքի երկարությունը 2 միկրոն է, մետաղը թափանցիկ է:

Գերմանիումը բավականին փխրուն է, այն չի կարող աշխատել տաք կամ սառը ճնշման տակ 550 °C-ից ցածր ջերմաստիճանում, բայց եթե ջերմաստիճանը բարձրանում է, մետաղը ճկուն է: Մետաղի կարծրությունը հանքաբանական մասշտաբով 6,0-6,5 է (գերմանիումը սղոցվում է թիթեղների մեջ՝ օգտագործելով մետաղական կամ ադամանդե սկավառակ և հղկող նյութ)։

Քիմիական հատկություններ

Գերմանիումը, երբ հայտնաբերվում է քիմիական միացություններում, սովորաբար ցուցադրում է երկրորդ և չորրորդ արժեքները, սակայն քառավալենտ գերմանիումի միացությունները ավելի կայուն են: Գերմանիումը սենյակային ջերմաստիճանում դիմացկուն է ջրի, օդի, ինչպես նաև ալկալային լուծույթների և ծծմբի կամ աղաթթվի նոսր խտանյութերի նկատմամբ, բայց տարրը բավականին հեշտությամբ լուծվում է ջրային ռեգիաում կամ ջրածնի պերօքսիդի ալկալային լուծույթում: Ազոտական ​​թթվի ազդեցությամբ տարրը դանդաղորեն օքսիդանում է։ Երբ օդի ջերմաստիճանը հասնում է 500-700 °C, գերմանիումը սկսում է օքսիդանալ՝ դառնալով GeO 2 և GeO օքսիդներ։ (IV) գերմանիումի օքսիդը սպիտակ փոշի է, որի հալման կետը 1116 ° C է և ջրի մեջ լուծելիությունը 4,3 գ/լ (20 ° C ջերմաստիճանում): Ըստ իր քիմիական հատկությունների՝ նյութը ամֆոտեր է, լուծելի ալկալիներում և դժվարությամբ՝ հանքային թթուներում։ Այն ստացվում է հիդրացիոն նստվածքի ներթափանցմամբ, որն ազատվում է հիդրոլիզի ժամանակ, օրինակ՝ մետաղական գերմանատները (Na 2 GeO 3, Li 2 GeO 3 և այլն) հալման բարձր կետերով։ , կարելի է ստանալ GeO 2-ի և այլ օքսիդների միաձուլման միջոցով։

Գերմանիումի և հալոգենների փոխազդեցության արդյունքում կարող են առաջանալ համապատասխան տետրահալիդներ։ Ռեակցիան կարող է ամենահեշտ ընթանալ քլորի և ֆտորի հետ (նույնիսկ սենյակային ջերմաստիճանում), այնուհետև յոդով (700-800 °C ջերմաստիճան, CO-ի առկայություն) և բրոմով (ցածր ջերմության դեպքում): Գերմանիումի ամենակարեւոր միացություններից է տետրաքլորիդը (բանաձեւ GeCl 4): Այն անգույն հեղուկ է, հալման ջերմաստիճանը 49,5 °C, եռման ջերմաստիճանը 83,1 °C, խտությունը՝ 1,84 գ/սմ3 (20 °C-ում)։ Նյութը ուժեղ հիդրոլիզացվում է ջրի միջոցով՝ արտազատելով հիդրատացված օքսիդի նստվածք (IV): Տետրաքլորիդը ստացվում է գերմանիումի մետաղի քլորացման կամ GeO 2 օօքսիդի և խտացված աղաթթվի փոխազդեցության միջոցով։ Հայտնի են նաև գերմանիումի դիհալիդներ՝ GeX 2 ընդհանուր բանաձեւով, հեքսաքլորդիգերման Ge 2 Cl 6, GeCl մոնոքլորիդ, ինչպես նաև գերմանիումի օքսիքլորիդներ (օրինակ՝ CeOCl 2)։

Երբ հասնում է 900-1000 °C, ծծումբն ակտիվորեն փոխազդում է գերմանիումի հետ՝ առաջացնելով GeS 2 դիսուլֆիդ։ Այն սպիտակ պինդ նյութ է, որի հալման ջերմաստիճանը 825 °C է։ Հնարավոր է նաև մոնոսուլֆիդ GeS-ի և գերմանիումի նմանատիպ միացությունների առաջացումը թելուրիումի և սելենի հետ, որոնք կիսահաղորդիչներ են։ 1000-1100 °C ջերմաստիճանում ջրածինը փոքր-ինչ փոխազդում է գերմանիումի հետ՝ առաջացնելով սերմ (GeH) X, որն անկայուն և խիստ ցնդող միացություն է։ Ge n H 2n + 2-ից Ge 9 H 20 շարքի ջրածնային գերմանիդները կարող են առաջանալ գերմանիդների նոսր HCl-ի հետ փոխազդելու միջոցով։ Հայտնի է նաև GeH 2 բաղադրությամբ գերմիլենը։ Գերմանիումը ուղղակիորեն չի փոխազդում ազոտի հետ, բայց կա Ge 3 N 4 նիտրիդ, որը ստացվում է, երբ գերմանիումը ենթարկվում է ամոնիակի (700-800 ° C): Գերմանիումը չի արձագանքում ածխածնի հետ: Բազմաթիվ մետաղներով գերմանիումը ձևավորում է տարբեր միացություններ՝ գերմանիդներ։

Հայտնի են գերմանիումի բազմաթիվ բարդ միացություններ, որոնք գնալով մեծ նշանակություն են ստանում գերմանիում տարրի անալիտիկ քիմիայում, ինչպես նաև քիմիական տարրի ստացման գործընթացներում։ Գերմանիումը ընդունակ է բարդ միացություններ առաջացնել հիդրօքսիլ պարունակող օրգանական մոլեկուլներով (պոլիհիդրային սպիրտներ, պոլիբազային թթուներ և այլն)։ Կան նաև գերմանիումի հետերոպոլիաթթուներ։ Ինչպես IV խմբի մյուս տարրերը, գերմանիումը սովորաբար ձևավորում է մետաղական օրգանական միացություններ: Օրինակ՝ տետրաէթիլգերման (C 2 H 5) 4 Ge 3: