Germanio -Geschichte, Eigenschaften, Struktur, erhalten, verwendet, verwendet
![Germanio -Geschichte, Eigenschaften, Struktur, erhalten, verwendet, verwendet](https://learnaboutworld.com/storage/img/images/germanio-historia-propiedades-estructura-obtencin-usos.jpg)
- 4556
- 1412
- Said Ganzmann
Er Germanium Es handelt. Es ist unter Silizium und teilt so viele seiner physikalischen und chemischen Eigenschaften; So sehr, dass sein Name Ekasilicio war, vorhergesagt von Dmitri Mendelev selbst.
Sein aktueller Name wurde von Clemens gegeben. Winkler zu Ehren seiner Heimatdeutschland. Daher ist das Germanio mit diesem Land verbunden, und es ist das erste Bild, das den Geist erinnert, der es nicht zu sehr weißt.
![](https://learnaboutworld.com/storage/img/images/germanio-historia-propiedades-estructura-obtencin-usos.jpg)
Das Germanio wie Silizium. Ebenso kann es in monochystalliner Form gefunden werden, in der seine Körner groß oder polyristalin sind und aus Hunderten kleiner Kristalle bestehen.
Es ist ein Halbleiterelement bei Umgebungsdruck, aber wenn es über dem 120 kbar steigt, wird es zu einem Metall -Alotrop; Das heißt, die GE-GE-Bindungen sind möglicherweise kaputt und ihre sind einzeln im Meer ihrer Elektronen eingewickelt.
Es wird als nicht -toxisches Element angesehen, da es ohne Schutzkleidung manipuliert werden kann; Obwohl seine Inhalation und die übermäßige Aufnahme zu klassischen Symptomen der Reizung bei Individuen führen können. Ihr Dampfdruck ist sehr niedrig, daher ist es unwahrscheinlich, dass Ihr Rauch ein Feuer verursachen kann.
Anorganische Deutsche (Salze) und Organic können jedoch für den Organismus gefährlich sein, obwohl ihre GE -Atome auf mysteriöse Weise mit biologischen Matrizen interagieren.
Es ist nicht wirklich bekannt, ob organisches Germanio als wundersame Heilung angesehen werden kann, um bestimmte Störungen als alternative Medizin zu behandeln. Wissenschaftliche Studien unterstützen diese Aussagen jedoch nicht, sondern lehnen sie ab und nennen dieses Element auch als krebserregend.
Germanio ist nicht nur eine Halbleiterin, ein Begleit von Silizium, Selen, Gallium und einer ganzen Reihe von Elementen in der Welt der Halbleitermaterialien und deren Anwendungen. Aber es ist auch für Infrarotstrahlung transparent, daher ist es für die Herstellung von Wärmedetektoren verschiedener Quellen oder Regionen nützlich.
[TOC]
Geschichte
Mendeleev -Vorhersagen
Das Germanio war eines der Elemente, deren Existenz 1869 vom russischen Chemiker Dmitri Mendeleev in seinem periodischen Tisch vorhergesagt wurde. Vorläufig Ekasilicio bezeichnet und in einen Raum im Periodenzüchter zwischen Zinn und Silizium platziert.
1886 Clemens a. Winkler entdeckte Germanio in einer Mineralprobe einer Silbermine in der Nähe von Freiberg, Sachsen. Es war das Mineral namens Argirodita für seinen hohen Silbergehalt und wurde 1885 neu entdeckt.
Die Argirodite-Stichprobe enthielt 73-75% Silber, 17-18% Schwefel, 0,2% Quecksilber und 6-7% eines neuen Elements, das später Winkler namens Germanio namens.
Mendeleev hatte vorausgesagt, dass die zu entdeckende Dichte des Elements 5,5 g/cm betragen muss3 und sein Atomgewicht um 70. Seine Vorhersagen erwiesen sich als ziemlich nahe an den von Germanio vorgestellten.
Isolation und Name
1886 war Winkler in der Lage, das neue Metall zu isolieren und fand es ähnlich wie das Antimon, überdurchschnittlich und erkannte, dass das von ihm entdeckte Element dem Ekasilicio entsprach.
Winkler nannte das 'Germanio' Element, das aus dem lateinischen Wort 'Germania' stammt, ein Wort, mit dem sie Deutschland bezeichneten. Aus diesem Grund ernannte Winkler das neue Element zu Ehren seines Heimatlandes, Deutschland.
Bestimmung seiner Eigenschaften
Im Jahr 1887 bestimmte Winkler die chemischen Eigenschaften von Germanio und fand ein Atomgewicht von 72,32 durch eine Analyse von reinem Germanio -Tetrachlorid (GECL4).
Inzwischen leitete Lecoq de Boisbaudran ein Atomgewicht von 72,3, indem er das Funkenspektrum des Elements untersuchte. Winkler herstellte mehrere neue Germaniumverbindungen, darunter Fluoride, Chloride, Sulfide und Dioxide.
In den 1920er Jahren führte die Forschung zu den elektrischen Eigenschaften von Germanio zur Entwicklung von monochronem Germanio mit hoher Reinheit.
Diese Entwicklung ermöglichte die Verwendung von Germanio in Dioden, Gleichrichter und Mikrowellenradarrezeptoren während des Zweiten Weltkriegs.
Entwicklung Ihrer Anwendungen
Die erste industrielle Anwendung ereignete.
Kann Ihnen dienen: Neutrales AtomIm Jahr 1954 wechselten Hochreinheit -Siliziumtransistoren aufgrund der elektronischen Vorteile, die sie besaßen. Und für die 1960er Jahre waren die Deutschlandtransistoren praktisch verschwunden.
Das Germanio erwies sich als Schlüsselkomponente bei der Ausarbeitung von Infrarotlinsen und Fenstern (IR). In den 1970er Jahren wurden Voltaic -Zellen (PVC) von Silicium und Germanio (SIGE) produziert, die für Satellitenoperationen von entscheidender Bedeutung sind.
In den neunziger Jahren erhöhte die Entwicklung und Expansion der Faseroptik die Nachfrage von Germanio. Das Element wird verwendet, um den Glaskern von Glasfaserkabeln zu bilden.
Ab dem Jahr 2000 führten hocheffiziente PVCs und leichte Dioden (LED), die Germanio verwenden, zu einem Anstieg der Produktion und des Verbrauchs von Germanio.
Physikalische und chemische Eigenschaften
Aussehen
Silber und hellweiß. Wenn ihr Feststoff durch viele Kristalle (polyristalin) gebildet wird, sieht es eine schemme oder faltige Oberfläche aus, voller Visionen und Schatten aussieht. Manchmal kann man sogar den Anschein geben, so grau oder schwarz wie Silizium zu sein.
Unter Standardbedingungen handelt es sich.
Germanio ist Halbleiter, nicht sehr duktil. Es verfügt über einen hohen Brechungsindex für sichtbares Licht, ist jedoch für die Infrarotstrahlung transparent und wird in Gerätefenstern verwendet, um diese Strahlung zu erkennen und zu messen.
Standard Atomgewicht
72.63 u
Atomnummer (z)
32
Schmelzpunkt
938,25 ºC
Siedepunkt
2.833 ºC
Dichte
Bei Raumtemperatur: 5.323 g/cm3
Am Schmelzpunkt (Flüssigkeit): 5,60 g/cm3
Germanio sowie Silizium, Gallium, Wismut, Antimon und Wasser dehnen sich aus. Aus diesem Grund ist seine Dichte im flüssigen Zustand größer als im Feststoff.
Fusionshitze
36,94 kJ/mol
Verdampfungswärme
334 kJ/mol
Molkalorienkapazität
23.222 j/(mol · k)
Dampfdruck
Bei einer Temperatur 1.644 K Ihr Dampfdruck ist nur 1 PA. Dies bedeutet, dass Ihre Flüssigkeit kaum Dämpfe bei dieser Temperatur ausgibt, sodass sie kein Risiko impliziert.
Elektronegativität
2.01 auf der Paulingskala
Ionisationsenergien
-Erstens: 762 kJ/mol
-Zweitens: 1.537 kJ/mol
-Dritte: 3.302.1 kJ/mol
Wärmeleitfähigkeit
60,2 W/(M · k)
Elektrischer widerstand
1 Ω · m bis 20 ° C
Elektrische Leitfähigkeit
3 s cm-1
Magnetische Ordnung
Diamagnetisch
Härte
6.0 auf der MOHS -Skala
Stabilität
Relativ Stabil. Es wird bei Raumtemperatur nicht durch Luft betroffen und oxidiert bei Temperaturen von mehr als 600 ºC.
Oberflächenspannung
6 · 10-1 N/m a 1.673.1 k
Reaktivität
Oxidiert bei Temperaturen von mehr als 600 ° C, um Germanios Dioxid (GEO) zu bilden2). Germanio stammt aus zwei Oxidenformen: Germanios Dioxid (Geo2) und Germanio (Geo) Monoxid.
Die Germaniumverbindungen zeigen im Allgemeinen den Oxidationszustand + 4, obwohl in vielen Verbindungen das Germanio mit dem Oxidationszustand +2 präsentiert wird. Der Oxidationszustand - 4 wird vorgestellt, zum Beispiel im deutschen Magnesium (Mg2GE).
Germanio reagiert mit Halogenen, um Tetrahaluros zu bilden: Germanio Tetrafluorid (GEF4), gasförmige Verbindung; Germanio Tetrayoduro (GHG4), feste Verbindung; Germanio Tetrachlorid (GECL4und Germanio Tetrabromuro (GEBR4) Beide flüssigen Verbindungen.
Germanio ist gegen Salzsäure inert; Aber es wird durch Salpetersäure und Schwefelsäure angegriffen. Obwohl Wasserlösunghydroxide auf Germanio nur geringe Auswirkungen haben, löst sie sich leicht in geschmolzenen Hydroxiden auf, um Germanate zu bilden.
Elektronische Struktur und Konfiguration
Deutsch und seine Links
Das Deutsch hat vier Elektronen Valencia gemäß seiner elektronischen Konfiguration:
[Ar] 3d10 4s2 4p2
Wie Kohlenstoff und Silizium hybridisieren seine Atome seine 4S- und 4P -Orbitale, um vier SP -Hybridorbitale zu bilden3. Mit diesen Orbitalen sind sie miteinander verbunden, um den Oktett von Valencia zu erfüllen, und haben folglich die gleiche Anzahl von Elektronen wie das edle Gas des gleichen Zeitraums (Kripton).
Auf diese Weise entstehen die kovalenten GE-GE-Bindungen, und für jedes Atom werden vier tetraedrabische Umgebungen definiert (mit einem GE in der Mitte und den anderen in den Eckpunkten). Somit wird ein dreidimensionales Netzwerk aufgrund der Verschiebung dieser Tetraeder entlang des kovalenten Glas festgelegt; das verhält sich so, als wäre es ein riesiges Molekül.
Alotropes
Das kovalente Glas von Germanio nimmt die gleiche kubische Struktur an, die sich auf den Diamantgesichtern (und Silizium) konzentriert. Dieses Alotrop ist als α-GE bekannt. Wenn der Druck bis zu 120 kbar steigt (ca. 118.000 atm), die kristalline Struktur von α-GE wird zu einem tetragonalen, der auf dem Körper zentriert ist (BCT).
Es kann Ihnen dienen: Natriumcyanid (NACN): Struktur, Eigenschaften, Risiken, verwendetDiese BCT-Kristalle entsprechen dem zweiten Alotrop von Germanio: dem β-GE, wo die GE-GE-Verbindungen gebrochen und isoliert sind, wie es bei Metallen passiert. Somit ist α-GE semimetallisch; während β-GE metallisch ist.
Oxidationszahlen
Das Deutsch kann durchaus seine vier Elektronen von Valencia verlieren oder vier weitere gewinnen, um mit dem Kripton isoliert zu werden.
Wenn es in seinen Verbindungen Elektronen verliert, wird gesagt. Unter diesen haben wir +2 (Ge2+), Die +3 (Ge3+) und die +4 (Ge4+).
Zum Beispiel haben die folgenden Verbindungen Germanio mit positiven Oxidationszahlen: GEO (GE)2+ENTWEDER2-), Get (Ge2+Tee2-), Ge2Cl6 (Ge23+Cl6-), Geo2 (Ge4+ENTWEDER22-) und Ges2 (Ge4+S22-).
Während die Elektronen in seinen Verbindungen Gewinne erhalten, hat sie negative Oxidationszahlen. Unter ihnen ist der häufigste ist -4; das heißt die Existenz der GE4-. In den Germanos geschieht dies, und als Beispiele von ihnen haben wir das Li4GE (li4+Ge4-) und mg2GE (mg22+Ge4-).
Wo ist es und erhalten
Schwefelmineralien
![](https://learnaboutworld.com/storage/img/images/germanio-historia-propiedades-estructura-obtencin-usos_2.jpg)
Germanio ist ein relativ seltenes Element in der Erdkruste. Es gibt nur wenige Mineralien, die eine nennenswerte Menge davon enthalten, unter denen wir erwähnen können: Argirodita (4Ag2S · GES2), Germanita (7cus · Fest2), Briartita (cu2Feges4), Renierita und Canfieldita.
Sie alle haben etwas gemeinsam: Sie sind Schwefel oder Schwefelmineralien. Daher überwiegt Germanio in der Natur (oder zumindest hier auf der Erde) als Geste2 Und nicht Geo2 (Im Gegensatz zu seinem Gegenstück Sio2, Kieselsäure, weit verbreitet).
Zusätzlich zu den oben genannten Mineralien wurde Germanio auch in Massenkonzentrationen von 0,3% in Kohlevorkommen gefunden. Außerdem können einige Mikroorganismen es verarbeiten, um kleine Mengen an GEH zu erzeugen2(CH3)2 und Geh3(CH3), die zu Flüssen und Meeren verdrängt werden.
Germanio ist ein sekundäres Produkt der Metallverarbeitung wie Zink und Kupfer. Um dies zu erhalten, müssen Sie eine Reihe von chemischen Reaktionen erleiden, um Ihr Sulfid im entsprechenden Metall zu reduzieren. das heißt, nimm die GES weg2 seine Schwefelatome so, dass es einfach GE ist.
Getoastet
Die schwefelförmigen Mineralien sind einem gerösteten Verfahren ausgesetzt, bei dem sie sich mit der Luft erwärmen, damit Oxidationen auftreten:
Gees2 + 3 o2 → Geo2 + 2 Also2
Um Germanio von den Rückständen zu trennen, wird es zu seinem jeweiligen Chlorid, der destilliert werden kann:
Geo2 + 4 HCl → GECL4 + 2 h2ENTWEDER
Geo2 + 2 Cl2 → Gecl4 + ENTWEDER2
Wie zu sehen ist, kann die Transformation unter Verwendung von Salzsäure oder Chlorgas durchgeführt werden. Die Gecl4 Es wird dann erneut nach Geo hydrolysiert2, So schlägt sich wie ein weißlicher Feststoff aus. Schließlich reagiert Oxid mit Wasserstoff, um das metallische Germanium zu reduzieren:
Geo2 + 2 h2 → Ge + 2 h2ENTWEDER
Reduzierung, die auch mit Kohle erfolgen kann:
Geo2 + C → Ge + Co2
Das erhaltene Germanio besteht aus einem Pulver, das in Metallstäben geformt oder Apisona ist, von denen Germanio -Kristalle wachsen können.
Isotope
Germanio besitzt in der Natur kein Isotop von großer Fülle. Stattdessen hat es fünf Isotope, deren Häufigkeit relativ niedrig ist: 70GE (20,52%), 72GE (27,45%), 73GE (7,76%), 74GE (36,7%) und 76GE (7,75%). Beachten Sie, dass das Atomgewicht 72.630 U beträgt, was alle Atommassen mit den jeweiligen Häufigkeiten von Isotopen durchschnittlich beträgt.
Das Isotop 76GE ist tatsächlich radioaktiv; Aber sein halbes Leben ist so großartig (großartig (T1/2= 1.78 × 10einundzwanzig Jahre), die praktisch zu den fünf stabilsten Germanium -Isotopen zählen. Andere Radioisotope, wie z 68Ge und 71GE, beide synthetisch, haben kürzere halbe Lebenszeiten (270,95 Tage bzw. 11,3 Tage).
Kann Ihnen dienen: 20 Beispiele für chemische Sublimation und EigenschaftenRisiken
Elementare und anorganische Germanio
Die deutschen Umgebungen sind etwas umstritten. Als leicht schweres Metall könnte eine Ausbreitung seiner Ionen aus wasserlöslichen Salzen gegen das Ökosystem verstoßen. Das heißt, Tiere und Pflanzen können durch den Verzehr des GE betroffen sein3+.
Elementar Germanio ist kein Risiko, solange es nicht pulverisiert ist. Wenn es pulverisiert ist, kann ein Luftstrom ihn auf die Heizquellen oder die stark oxidierenden Substanzen ziehen. Und folglich besteht ein Feuer- oder Explosionsrisiko. Außerdem können ihre Kristalle in der Lunge oder Augen enden und starke Reizungen verursachen.
Eine Person kann leise ein deutsches Album in seinem Büro manipulieren, ohne sich um einen Unfall zu kümmern. Gleiches gilt jedoch nicht von seinen anorganischen Verbindungen; das heißt, ihre Salze, Oxide und Hydride. Zum Beispiel die GEH4 oder Deutsch (analog zu Cho4 Und ja4), Es ist ein ziemlich irritierendes und brennbares Gas.
Bio -Deutsch
Jetzt gibt es organische Germaniumquellen; Unter ihnen kann es in 2-Carboxyethylestilmasquioxan oder Germanio-132 erwähnt werden, alternativer Ergänzungsmittel, die für die Behandlung bestimmter Krankheiten bekannt sind; obwohl mit Beweisen Zweifel festgelegt wurde.
Einige der medizinischen Wirkungen, die auf Germanio-132 zurückzuführen sind, besteht darin, das Immunsystem zu stärken. Daher hilft es bei der Bekämpfung von Krebs, HIV und AIDS. Regularisiert die Körperfunktionen sowie den Grad der Sauerstoffversorgung im Blut, beseitigt freie Radikale. Und heilt auch Arthritis, Glaukom und Herzerkrankungen.
Das organische Germanio wurde jedoch mit schwerwiegenden Schäden an Nieren, Leber und Nervensystem in Verbindung gebracht. Deshalb besteht ein latentes Risiko beim Verzehr dieses Deutsch -Supplements. Während es diejenigen gibt, die es für eine wundersame Heilung betrachten, gibt es andere, die warnen, dass es keinen wissenschaftlich nachgewiesenen Nutzen bietet.
Anwendungen
Infrarot -Optik
![](https://learnaboutworld.com/storage/img/images/germanio-historia-propiedades-estructura-obtencin-usos_3.jpg)
Germanio ist transparent für Infrarotstrahlung; Das heißt, sie können es übertragen, ohne absorbiert zu werden.
Dank diesem wurden Germanio -Objektive und Glas für optische Infrarotgeräte gebaut. Zum Beispiel in Verbindung mit einem IR -Detektor für die spektroskopische Analyse in Linsen, die in entfernten räumlichen Infrarot -Teleskopen verwendet werden, um die weitesten Sterne des Universums oder in Licht- und Temperatursensoren zu untersuchen.
Infrarotstrahlung sind mit molekularen Schwingungen oder Wärmequellen verbunden; Die in der Militärindustrie verwendeten Geräte zur Visualisierung von Zielen mit Nachtsicht haben Komponenten mit Germanio gemacht.
Halbleitermaterial
![](https://learnaboutworld.com/storage/img/images/germanio-historia-propiedades-estructura-obtencin-usos_4.jpg)
Germanio als Halbleitermetalloid wurde zum Bau von Transistoren, elektrischen Schaltungen, leichten Dioden und Mikrochips verwendet. In letzterem haben Germanio-Silicio-Legierungen und sogar Germanio selbst begonnen, das Silizium zu ersetzen, so.
Ihr Oxid, Geo2, Aufgrund seines hohen Brechungsindex wird Glas hinzugefügt, damit sie in Mikroskopie, großem Winkel und optischen Fasern verwendet werden können.
Germanio hat nicht nur Silizium in bestimmten elektronischen Anwendungen ersetzt, sondern kann auch mit Gallium Arseniuro (GaAs) gekoppelt werden. Somit ist dieses Metalloid auch in Sonnenkollektoren vorhanden.
Katalysatoren
Die Geo2 Es wurde als Katalysator für Polymerisationsreaktionen verwendet; Beispiel.
Auch die Nanopartikel ihrer Legierungen mit Platin -Katalyse -Redox -Reaktionen, bei denen sie die Bildung von gasförmiger Wasserstoff beinhalten, wobei diese wirksameren Volta -Zellen zurückgegeben werden.
Legierungen
Schließlich wurde erwähnt, dass es GE-Si- und GE-PT-Legierungen gibt. Darüber hinaus können ihre GE -Atome zu den Kristallen anderer Metalle wie Silber, Gold, Kupfer und Beryllium hinzugefügt werden. Diese Legierungen zeigen eine größere Duktilität und chemische Resistenz als ihre individuellen Metalle.
Verweise
- Shiver & Atkins. (2008). Anorganische Chemie. (Vierte Edition). Mc Graw Hill.
- Wikipedia. (2019). Germanium. Abgerufen von: in.Wikipedia.Org
- Physikopenlab. (2019). Silizium- und Germaniumkristallstruktur. Erholt von: PhysicicsopenLab.Org
- Susan York Morris. (19. Juli 2016). Ist Germanium zu Miracle Cure? Gesundheitszeilendurchschnitt. Erholt von: Gesundheitslinie.com
- Lentech b.V. (2019). Periodentisch: Germanium. Erholt von: lentech.com
- Nationales Zentrum für Biotechnologie Information. (2019). Germanium. Pubchem -Datenbank. CID = 6326954. Erholt von: Pubchem.NCBI.NLM.NIH.Regierung
- DR. Doug Stewart. (2019). Germanium -Element -Fakten. Chemicool. Erholt von: Chemicoolool.com
- Emil Venere. (8. Dezember 2014). Germanium kommt zu Purdue wegen Halbleiter -Meilensteins nach Hause. Erholt von: Purdue.Edu
- Marques Miguel. (S.F.). Germanium. Geborgen von: nautilus.Fis.UC.Pt
- Rosenberg, e. REV Environment Sci Biotechnol. (2009). Germanium: Entschlossenheit Umwelt, Wichtigkeit und Speziation. 8: 29. doi.org/10.1007/S11157-008-9143-x
- « Filadelfia experimentieren was wirklich passiert ist?
- Lenz Formelgesetz, Gleichungen, Anwendungen, Beispiele »