германиев елемент. Свойства, добив и приложение на германий. Характеристики на химичния елемент германий германий електронен

И дори преди силиция, германият стана най-важният полупроводников материал.

Тук е подходящ въпросът: какво представляват полупроводниците и полупроводниците? Дори експертите понякога се затрудняват да отговорят недвусмислено. "Точната дефиниция на полупроводимостта е трудна и зависи от това какво свойство на полупроводниците се разглежда" - този уклончив отговор е заимстван от доста уважаван научен труд за полупроводниците. Вярно е, че има много ясно определение: „Полупроводникът е един проводник за две коли“, но това вече е от областта на фолклора ...

Основното нещо за елемент номер 32 е, че той е полупроводник. Ще се върнем към обяснението на това свойство по-късно. Междувременно за германия като физикохимична "личност".

германий такъв, какъвто е

Вероятно по-голямата част от читателите никога не са виждали германий. Този елемент е доста рядък, скъп, потребителски стоки не се произвеждат от него, а германиевият "пълнеж" на полупроводниковите устройства е толкова малък, че можете да видите какво е, германий, трудно, дори ако тялото на устройството е счупено. Ето защо ще говорим за основните свойства на германия, неговия външен вид, характеристики. И вие се опитвате да извършите мислено онези прости операции, които авторът трябваше да направи повече от веднъж.

Извличаме стандартен слитък германий от опаковката. Това е малко тяло с почти правилна цилиндрична форма, с диаметър от 10 до 35 и дължина от няколко десетки милиметра. Някои справочници посочват, че артикул #32 е сребро, но това не винаги е вярно: цветът на германия зависи от неговата повърхностна обработка. Понякога изглежда почти черен, понякога прилича на стомана, но понякога е и сребрист.

Когато обмисляте германиев слитък, не забравяйте, че той струва приблизително колкото златото и поне поради тази причина не бива да го изпускате на пода. Но има и друга причина, много по-важна: германият е почти толкова крехък като стъклото и може да се държи съответно. Виждал съм как след такъв провал небрежен експериментатор пълзеше по пода дълго време, опитвайки се да събере всички парчета до едно... На външен вид германий е лесно да се обърка със силиция. Тези елементи са не само конкуренти, твърдящи, че са основният полупроводников материал, но и аналози. Въпреки това, въпреки сходството на много технически свойства и външен вид, е доста лесно да се разграничи германиевият слитък от силициевия слитък: германият е повече от два пъти по-тежък от силиция (съответно плътност 5,33 и 2,33 g / cm 3).

Последното твърдение трябва да бъде изяснено, въпреки че изглежда, че цифрите не позволяват коментар. Факт е, че числото 5,33 се отнася за германий-1 - най-често срещаната и най-важната от петте алотропни модификации на елемент No 32. Една от тях е аморфна, четири са кристални. От кристалния германий-1 е най-лекият. Неговите кристали са изградени по същия начин като диамантените кристали, но ако такава структура определя максималната плътност на въглерода, тогава германият също има по-плътни „опаковки“. Високото налягане с умерено нагряване (30 хиляди атм и 100 ° C) превръща Ge-I в Ge-II с кристална решетка, като бял калай.

По подобен начин могат да се получат дори по-плътни от Ge-II, Ge-III и Ge-IV.

Всички "необичайни" модификации на кристалния германий превъзхождат Ge-I и електрическата проводимост. Споменаването на това конкретно свойство не е случайно: стойността на електрическата проводимост (или реципрочната стойност - съпротивлението) за полупроводников елемент е особено важна.

Но какво е полупроводник?

Формално полупроводникът е вещество с съпротивление от хилядни до милиони ома на 1 см. Рамките "от" и "до" са много широки, но мястото на германия в този диапазон е съвсем определено. Съпротивлението на един сантиметров куб от чист германий при 18°C ​​е 72 ома. При 19°C съпротивлението на същия куб се намалява до 68 ома. Това обикновено е характерно за полупроводниците - значителна промяна в електрическото съпротивление с лека промяна в температурата. С повишаване на температурата съпротивлението обикновено намалява. Той се променя значително както под въздействието на облъчване, така и при механични деформации.

Забележителна е чувствителността на германия (както и на други полупроводници) не само към външни влияния. Свойствата на германия се влияят силно от дори незначителни количества примеси. Химичната природа на примесите е не по-малко важна.

Добавянето на елемент от V групата прави възможно получаването на полупроводник с електронен тип проводимост. Така се подготвят водноелектрическите централи (електронен германий, легиран с антимон). Чрез добавяне на елемент от група III ще създадем дупчен тип проводимост в него (най-често това е GDH - дупков германий, легиран с галий).

Припомнете си, че „дупките“ са места, освободени от електрони, които са преминали на друго енергийно ниво. Освободеният от мигранта "апартамент" може веднага да бъде зает от негов съсед, но той е имал и собствен апартамент. Преселванията се правят едно след друго и дупката се движи.

Комбинацията от области с електронна и дупкова проводимост формира основата на най-важните полупроводникови устройства - диоди и транзистори. Например, чрез сливане на индия в HES плоча и по този начин създавайки област с дупкова проводимост, получаваме изправително устройство - диод. Пропуска електрически ток основно в една посока – от зоната с дупкова проводимост към електронната. След като разтопим индия от двете страни на HPP плочата, ние превръщаме тази плоча в основата на транзистора.

Първият в света германиев транзистор е създаден през 1948 г. и след 20 години са произведени стотици милиони такива устройства. Германиевите диоди и триоди се използват широко в радиостанции и телевизори, компютри и различни измервателни уреди.

Германият се използва и в други важни области на съвременните технологии: за измерване на ниски температури, за откриване на инфрачервено лъчение и т. н. Всички тези области изискват германий с много висока чистота – физическа и химическа. Химическата чистота е такава, че количеството на вредните примеси не надвишава една десетмилионна от процента (107%). Физическата чистота е минимум от дислокации, нарушения в кристалната структура. За постигането му се отглежда монокристален германий: целият слитък е един кристал.

За тази невероятна чистота

В земната кора германият не е много малък - 7 * 10 -4% от масата му. Това е повече от олово, сребро, волфрам. Германий се намира на Слънцето и в метеоритите. Германия присъства във всички страни. Но промишлените находища на германиеви минерали, очевидно, нямат нито една индустриализирана страна. Германият е много разпръснат. Много рядко се срещат минерали, в които този елемент е повече от 1% - аргиродит, германит, ултраосновен и други, включително рениерит, щотит, конфилдит и плумбогерманит, открити едва през последните десетилетия. Те не са в състояние да покрият нуждите на света от този важен елемент.

И по-голямата част от земния германий е диспергирана в минерали от други елементи, във въглища, в естествени води, в почвата и живите организми. Във въглищата, например, съдържанието на германий може да достигне една десета от процента. Може, но не винаги стига. В антрацита например почти липсва... С една дума германий е навсякъде и никъде.

Следователно методите за концентрация на германий са много сложни и разнообразни. Те зависят преди всичко от вида на суровината и съдържанието на този елемент в нея.

Академик Николай Петрович Сажин е ръководител на комплексното изследване и решаване на проблема с германия в СССР. Как се ражда съветската полупроводникова индустрия е описано в неговата статия, публикувана в списание "Химия и живот" година и половина преди смъртта на този изключителен учен и организатор на науката.

Чист германиев диоксид е получен за първи път у нас в началото на 1941 г. От него се изработва германиево стъкло с много висок коефициент на пречупване. Изследванията на елемент № 32 и методите за евентуалното му производство се възобновяват след войната, през 1947 г. Сега учените се интересуват от германия именно като полупроводник.

Новите методи за анализ помогнаха да се разкрие нов източник на германиеви суровини - катранените води от коксовите заводи. Германия в тях е не повече от 0,0003%, но с помощта на екстракт от дъб от тях се оказа лесно да се утаи германий под формата на таниден комплекс. Основният компонент на танина е глюкозният естер. Той е в състояние да свърже германий, дори ако концентрацията на този елемент в разтвора е изчезващо малка.

От получената утайка, разрушаваща органичната материя, е лесно да се получи концентрат, съдържащ до 45% германиев диоксид.

По-нататъшните трансформации зависят малко от вида на суровината. Германият се редуцира с водород (както направи Winkler), но първо трябва да отделите германиевия оксид от множество примеси. За решаването на този проблем много полезна се оказа успешна комбинация от свойствата на едно от съединенията на германия.

Германиевият тетрахлорид GeCl 4 е летлива течност с ниска точка на кипене (83,1°C). Поради това е удобно да се пречиства чрез дестилация и ректификация (процесът протича в кварцови колони с опаковка). Германиевият тетрахлорид е почти неразтворим в концентрирана солна киселина. Следователно, разтварянето на примеси със солна киселина може да се използва за пречистване на GeCl 4 .

Пречистеният GeCl4 се третира с вода, от която почти всички замърсители преди това са отстранени с помощта на йонообменни смоли. Признак за желаната чистота е увеличаването на съпротивлението на водата до 15-20 милиона ома-см.

Под действието на вода германиевият тетрахлорид се хидролизира: GeCl 4 + 2H 2 O → GeO 2 + 4HCl. Имайте предвид, че това е „обратното“ уравнение на реакцията, при която се получава германиев тетрахлорид. Следва редукция на GeO 2 с пречистен водород: GeO 2 + 2H 2 → Ge + 2H 2 O. Получава се прахообразен германий, който се легира и след това допълнително се пречиства чрез зоново топене. Между другото, този метод за пречистване на материали е разработен през 1952 г. специално за пречистване на полупроводников германий.

Примесите, необходими за придаване на германий на определен вид проводимост (електронна или дупкова), се въвеждат в последните етапи на производство, т.е. по време на топене в зоната и в процеса на отглеждане на единичен кристал.

Откакто през 1942 г. беше установено, че би било изгодно част от вакуумните тръби в радарните системи да се заменят с полупроводникови детектори, интересът към германия расте от година на година. Изучаването на този досега неизползван елемент допринесе за развитието на науката като цяло и преди всичко на физиката на твърдото тяло. А значението на полупроводниковите устройства – диоди, транзистори, термистори, тензодатчици, фотодиоди и други – за развитието на радиоелектрониката и технологиите като цяло е толкова голямо и толкова добре известно, че си струва да се говори за това. във възвишени тонове отново някак неудобно. До 1965 г. повечето полупроводникови устройства са направени на германиева основа. Но през следващите години започна да се развива процесът на постепенно изместване на „екасилиций“ от самия силиций.

Германий под налягането на силиций

Силициевите полупроводникови устройства се сравняват благоприятно с германиеви устройства предимно с по-добра производителност при повишени температури и по-ниски обратни токове. Голямото предимство на силиция беше и устойчивостта на неговия диоксид към външни влияния. Именно тя направи възможно създаването на по-прогресивна - планарна технология за производство на полупроводникови устройства, състояща се във факта, че силиконова плоча се нагрява в кислород или смес от кислород с водна пара и е покрита със защитен слой на SiO 2.

След това след гравиране на "прозорците" на правилните места, през тях се въвеждат добавки, тук се свързват контакти, а устройството като цяло междувременно е защитено от външни влияния. За германия такава технология все още не е възможна: стабилността на неговия диоксид е недостатъчна. Под натиска на силиций, галиев арсенид и други полупроводници германият губи позицията си като основен полупроводников материал. През 1968 г. Съединените щати произвеждат много повече силициеви транзистори, отколкото германиеви. Сега световното производство на германий, според чуждестранни експерти, е 90-100 тона годишно. Позицията му в технологиите е доста силна.

• Първо, полупроводниковият германий е значително по-евтин от полупроводниковия силиций.
• Второ, по-лесно и по-изгодно е да се правят някои полупроводникови устройства, както преди, от германий, а не от силиций.
• На трето място, физическите свойства на германия го правят практически незаменим при производството на някои видове устройства, по-специално тунелни диоди.

Всичко това дава основание да се смята, че стойността на германия винаги ще бъде голяма.

ДРУГА ТОЧНА ПРОГНОЗА. Много е писано за прозорливостта на Д. И. Менделеев, който описва свойствата на три все още неоткрити елемента. Не искаме да се повтаряме, просто искаме да привлечем вниманието към точността на прогнозата на Менделеев. Сравнете данните на Менделеев и Винклер, обобщени в таблицата.

Ekasilicon Атомно тегло 72 Специфична гравитация 5,5 Атомен обем 13 По-висок оксид EsO 2 Неговото специфично тегло 4,7

Хлоридно съединение EsCl 4 - течност с точка на кипене около 90 ° C

Водородна връзка EsH 4 газообразна

Органометално съединение Es(C2H 5) 4 с точка на кипене 160°C

Германий Атомно тегло 72,6 Специфична гравитация 5,469 Атомен обем 13,57 По-висок оксид GeO 2 Неговото специфично тегло 4,703

Хлоридно съединение GeCl 4 - течност с точка на кипене 83 ° C

Водородна връзка GeH 4 газообразен

Органометално съединение Ge (C2H 5) 4 с точка на кипене 163,5 ° C

ПИСМО ОТ КЛЕМЕНС УИНКЛЪР

"Ваше Величество!

Позволете ми с настоящото да ви препечатам съобщението, от което следва, че съм открил нов елемент "германий". Първоначално бях на мнение, че този елемент запълва празнината между антимон и бисмут във вашата чудесно изградена периодична система и че този елемент съвпада с вашия еканантимон, но всичко показва, че тук имаме работа с екасилиций.

Надявам се скоро да ви разкажа повече за това интересно вещество; днес се ограничавам да ви уведомя за много вероятния триумф на вашето блестящо изследване и да ви засвидетелствам моето уважение и дълбоко уважение.

МЕНДЕЛЕЕВ ОТГОВОРИ: „Тъй като откриването на германия е короната на периодичната система, то вие като „баща” на германия притежавате тази корона; за мен ролята ми на предшественик и приятелското отношение, което срещнах с вас, са ценни.

ГЕРМАНИЙ И ОРГАНИКА. Първото органоелементно съединение на елемент № 32, тетраетилгерманий, е получено от Winkler от германиев тетрахлорид. Интересното е, че нито едно от получените до момента органични съединения на германия не е токсично, докато повечето оловни и калаени съединения (тези елементи са аналози на германия) са токсични.

КАК СЕ ОТГЛЕЖДА МОНОКРИСТАЛ ГЕРМАНИЯ. Върху повърхността на разтопен германий се поставя кристал германий - „семка“, която постепенно се издига от автоматично устройство; температурата на топене е малко по-висока от точката на топене на германия (937°C). Семената се завъртат така, че единичният кристал „обрасъл с месо“ равномерно от всички страни. Важно е, че в процеса на такъв растеж се случва същото като при зоновото топене: почти изключително германий преминава в „натрупване“ (твърда фаза) и повечето от примесите остават в стопилката.

ГЕРМАНИЙ И СВЪРХПРОВОДИМОСТ. Оказа се, че класическият полупроводников германий участва в решаването на друг важен проблем - създаването на свръхпроводящи материали, работещи при температурата на течен водород, а не на течен хелий. Водородът, както е известно, преминава от газообразно в течно състояние при температура от -252,6 ° C или 20,5 ° K. В началото на 70-те години е получен филм от сплав на германий с ниобий с дебелина само няколко хиляди атома. Този филм запазва свръхпроводимост при температури от 24,3°К и по-ниски.

Германият е химичен елемент с атомен номер 32 в периодичната система, обозначен със символа Ge (нем. германий).

Историята на откриването на германий

Съществуването на елемента екасилиций, аналог на силиция, е предсказано от D.I. Менделеев още през 1871 г. А през 1886 г. един от професорите на Минната академия във Фрайберг открива нов сребърен минерал - аргиродит. След това този минерал е даден на професора по техническа химия Клеменс Уинклер за пълен анализ.

Това не беше направено случайно: 48-годишният Уинклер беше смятан за най-добрия анализатор на академията.

Доста бързо той установил, че среброто в минерала е 74,72%, сярата - 17,13, живак - 0,31, железен оксид - 0,66, цинков оксид - 0,22%. И почти 7% от теглото на новия минерал се дължи на някакъв неразбираем елемент, най-вероятно все още неизвестен. Уинклер откроява неидентифицирания компонент на аргиродита, проучва свойствата му и осъзнава, че наистина е открил нов елемент - обяснението, предсказано от Менделеев. Това е кратка история на елемента с атомен номер 32.

Би било погрешно обаче да се смята, че работата на Уинклер вървеше гладко, безпроблемно, безпроблемно. Ето какво пише за това Менделеев в допълненията към осма глава на Основи на химията: „В началото (февруари 1886 г.) липсата на материал, отсъствието на спектър в пламъка на горелката и разтворимостта на много германиеви съединения направиха Winkler's изследване трудно...” Обърнете внимание на “липса на спектър в пламъка. Как така? Всъщност през 1886 г. методът на спектралния анализ вече съществува; По този метод на Земята вече са открити рубидий, цезий, талий, индий, а на Слънцето – хелий. Учените знаеха със сигурност, че всеки химичен елемент има напълно индивидуален спектър и изведнъж няма спектър!

Обяснението дойде по-късно. Германият има характерни спектрални линии - с дължина на вълната 2651.18, 3039.06 Ǻ и още няколко. Но всички те лежат в невидимата ултравиолетова част на спектъра и може да се счита за щастие, че придържането на Winkler към традиционните методи за анализ - те доведоха до успех.

Методът на Winkler за изолиране на германий е подобен на един от съвременните индустриални методи за получаване на елемент No32. Първо, германият, съдържащ се в аргарита, се превръща в диоксид и след това този бял прах се нагрява до 600...700°C във водородна атмосфера. Реакцията е очевидна: GeO 2 + 2H 2 → Ge + 2H 2 O.

Така за първи път е получен сравнително чист германий. Първоначално Winkler възнамеряваше да нарече новия елемент нептуний, на името на планетата Нептун. (Подобно на елемент № 32, тази планета е била предвидена преди да бъде открита.) Но след това се оказа, че такова име преди това е било присвоено на един фалшиво открит елемент и, без да иска да компрометира откритието си, Уинклер изостави първото си намерение. Той не прие предложението новият елемент да бъде наречен ъглов, т.е. „ъглова, противоречива“ (и това откритие наистина предизвика много спорове). Вярно е, че френският химик Район, който изложи такава идея, по-късно каза, че предложението му не е нищо повече от шега. Уинклер нарече новия елемент германий на името на своята страна и името се задържа.

Намиране на германий в природата

Трябва да се отбележи, че в хода на геохимичната еволюция на земната кора значително количество германий е било измито от по-голямата част от земната повърхност в океаните, следователно в момента количеството на този микроелемент, съдържащо се в почвата е изключително незначителен.

Общото съдържание на германий в земната кора е 7 × 10 -4% от масата, което е повече от, например, антимон, сребро, бисмут. Германият, поради незначителното си съдържание в земната кора и геохимичния си афинитет с някои широко разпространени елементи, проявява ограничена способност да образува свои собствени минерали, разпръсквайки се в решетките на други минерали. Следователно собствените минерали на германий са изключително редки. Почти всички те са сулфосоли: германит Cu 2 (Cu, Fe, Ge, Zn) 2 (S, As) 4 (6 - 10% Ge), аргиродит Ag 8 GeS 6 (3,6 - 7% Ge), конфилдит Ag 8 (Sn, Ge) S 6 (до 2% Ge) и др. Основната част от германия е диспергирана в земната кора в голям брой скали и минерали. Така например в някои сфалерити съдържанието на германий достига килограми на тон, в енаргити до 5 kg/t, в пираргирит до 10 kg/t, в сулванит и франкейт 1 kg/t, в други сулфиди и силикати - стотици и десетки г/т. Германият е концентриран в находища на много метали - в сулфидни руди на цветни метали, в железни руди, в някои оксидни минерали (хромит, магнетит, рутил и др.), в гранити, диабази и базалти. Освен това германий присъства в почти всички силикати, в някои находища на въглища и нефт.

Касова бележка Германия

Германий се получава главно от странични продукти от преработката на руди от цветни метали (цинкова смес, цинк-мед-оловни полиметални концентрати), съдържащи 0,001-0,1% Германия. Като суровини се използват и пепелта от изгарянето на въглища, прахът от газогенераторите и отпадъците от коксохимическите заводи. Първоначално германиевият концентрат (2-10% Германия) се получава от изброените източници по различни начини, в зависимост от състава на суровината. Екстракцията на германий от концентрат обикновено включва следните стъпки:

1) хлориране на концентрата със солна киселина, смесването му с хлор във водна среда или други хлориращи агенти за получаване на технически GeCl 4 . За пречистване на GeCl 4 се използва ректификация и екстракция на примеси с концентрирана НС1.

2) Хидролиза на GeCl 4 и калциниране на продукти от хидролиза за получаване на GeO 2 .

3) Редукция на GeO 2 с водород или амоняк до метал. За да се изолира много чист германий, който се използва в полупроводникови устройства, металът се стопява чрез зона. Монокристалният германий, необходим за полупроводниковата индустрия, обикновено се получава чрез зоново топене или по метода на Чохралски.

GeO 2 + 4H 2 \u003d Ge + 2H 2 O

Германий с полупроводникова чистота със съдържание на примеси 10 -3 -10 -4% се получава чрез зоново топене, кристализация или термолиза на летливия GeH 4 моногерман:

GeH 4 \u003d Ge + 2H 2,

който се образува при разлагането на съединения на активни метали с Ge - германиди от киселини:

Mg 2 Ge + 4HCl \u003d GeH 4 - + 2MgCl 2

Германият се среща като примес в полиметални, никелови и волфрамови руди, както и в силикати. В резултат на сложни и отнемащи време операции за обогатяване на рудата и нейната концентрация, германий се изолира под формата на GeO 2 оксид, който се редуцира с водород при 600 ° C до просто вещество:

GeO 2 + 2H 2 \u003d Ge + 2H 2 O.

Пречистването и растежа на монокристалите на германия се извършва чрез зоново топене.

Чист германиев диоксид е получен за първи път в СССР в началото на 1941 г. От него се произвежда германиево стъкло с много висок коефициент на пречупване. Изследванията на елемент № 32 и методите за евентуалното му производство се възобновяват след войната, през 1947 г. Сега германият тогава представлява интерес за съветските учени именно като полупроводник.

Физически свойства Германия

На външен вид германият лесно се бърка със силиций.

Германият кристализира в диамантна кубична структура, параметър на елементарна клетка a = 5,6575Å.

Този елемент не е толкова силен като титан или волфрам. Плътността на твърдия германий е 5,327 g/cm 3 (25°C); течност 5,557 (1000°С); tpl 937,5°С; т.к. около 2700°С; коефициент на топлопроводимост ~60 W/(m K), или 0,14 cal/(cm sec deg) при 25°C.

Германият е почти толкова крехък като стъклото и може да се държи съответно. Дори при обикновена температура, но над 550 ° C, той е податлив на пластична деформация. Твърдост Германия по минералогична скала 6-6,5; коефициент на свиваемост (в диапазона на налягането 0-120 Gn/m 2 или 0-12000 kgf/mm 2) 1,4 10 -7 m 2 /mn (1,4 10 -6 cm 2 /kgf); повърхностно напрежение 0,6 N/m (600 dynes/cm). Германият е типичен полупроводник с ширина на забранената зона от 1,104 10 -19 J или 0,69 eV (25°C); електрическо съпротивление висока чистота Германия 0,60 ohm-m (60 ohm-cm) при 25°C; подвижността на електроните е 3900, а подвижността на дупките е 1900 cm 2 /v сек (25 ° C) (със съдържание на примеси по-малко от 10 -8%).

Всички "необичайни" модификации на кристалния германий превъзхождат Ge-I и електрическата проводимост. Споменаването на това конкретно свойство не е случайно: стойността на електрическата проводимост (или реципрочната стойност - съпротивлението) е особено важна за полупроводников елемент.

Химични свойства Германия

В химичните съединения германият обикновено проявява валентност от 4 или 2. Съединенията с валентност 4 са по-стабилни. При нормални условия е устойчив на въздух и вода, алкали и киселини, разтворим в царска вода и в алкален разтвор на водороден прекис. Използват се германиеви сплави и стъкла на основата на германиев диоксид.

В химичните съединения германият обикновено проявява валентности от 2 и 4, като съединенията на 4-валентен германий са по-стабилни. При стайна температура германият е устойчив на въздух, вода, алкални разтвори и разредена солна и сярна киселини, но е лесно разтворим в царска вода и в алкален разтвор на водороден прекис. Азотната киселина бавно се окислява. При нагряване на въздух до 500-700°C германият се окислява до GeO и GeO 2 оксиди. Германски оксид (IV) - бял прах с t pl 1116°C; разтворимост във вода 4,3 g/l (20°C). Според химичните си свойства е амфотерен, разтворим в основи и трудно в минерални киселини. Получава се чрез калциниране на хидратираната утайка (GeO 3 nH 2 O), освободена при хидролизата на GeCl 4 тетрахлорид. При сливане на GeO 2 с други оксиди могат да се получат производни на германовата киселина - метални германати (Li 2 GeO 3 , Na 2 GeO 3 и други) - твърди вещества с високи точки на топене.

Когато германий взаимодейства с халогени, се образуват съответните тетрахалиди. Реакцията протича най-лесно с флуор и хлор (вече при стайна температура), след това с бром (слабо нагряване) и йод (при 700-800°C в присъствието на CO). Едно от най-важните съединения Германия GeCl 4 тетрахлорид е безцветна течност; tpl -49,5°С; т.к. 83,1°С; плътност 1,84 g/cm3 (20°C). Водата силно хидролизира с отделяне на утайка от хидратиран оксид (IV). Получава се чрез хлориране на метална Германия или чрез взаимодействие на GeO 2 с концентрирана НС1. Известни са също германски дихалогениди с обща формула GeX 2 , GeCl монохлорид, Ge 2 Cl 6 хексахлородигерман и германски оксихлориди (например CeOCl 2).

Сярата реагира енергично с Германия при 900-1000°C, за да образува GeS 2 дисулфид, бяло твърдо вещество, т.т. 825°C. Описани са и GeS моносулфид и подобни съединения на Германия със селен и телур, които са полупроводници. Водородът леко реагира с германий при 1000-1100°C, за да образува гермин (GeH) X, нестабилно и лесно летливо съединение. Чрез взаимодействие на германиди с разредена солна киселина могат да се получат германоводороди от серията Ge n H 2n+2 до Ge 9 H 20. Гермиленовият състав GeH 2 също е известен. Германият не реагира директно с азота, но има Ge 3 N 4 нитрид, който се получава чрез действието на амоняка върху германия при 700-800°C. Германият не взаимодейства с въглерода. Германият образува съединения с много метали – германиди.

Известни са множество комплексни съединения на Германия, които стават все по-важни както в аналитичната химия на германия, така и в процесите на неговото получаване. Германият образува комплексни съединения с органични хидроксил-съдържащи молекули (многовалентни алкохоли, многоосновни киселини и други). Бяха получени хетерополикиселини Германия. Както и за други елементи от група IV, Германия се характеризира с образуването на металоорганични съединения, пример за които е тетраетилгерман (C 2 H 5) 4 Ge 3.

Съединения на двувалентен германий.

Германиев(II) хидрид GeH 2 . Бял нестабилен прах (на въздух или в кислород се разлага с експлозия). Реагира с алкали и бром.

Германиев (II) монохидриден полимер (полигермин) (GeH 2) n . Кафяв черен прах. Слабо разтворим във вода, моментално се разлага във въздуха и експлодира при нагряване до 160 ° C във вакуум или в атмосфера на инертен газ. Образува се по време на електролизата на натриев германид NaGe.

Германиев(II) оксид GeO. Черни кристали с основни свойства. Разлага се при 500°C в GeO 2 и Ge. Бавно се окислява във вода. Слабо разтворим в солна киселина. Показва възстановителни свойства. Получава се от действието на СО 2 върху метален германий, нагрят до 700-900 ° C, алкали - върху германиев (II) хлорид, чрез калциниране на Ge (OH) 2 или чрез редукция на GeO 2.

Германиев хидроксид (II) Ge (OH) 2. Червено-оранжеви кристали. При нагряване се превръща в GeO. Показва амфотеричен характер. Получава се чрез обработка на соли на германий (II) с основи и хидролиза на соли на германий (II).

Германиев(II) флуорид GeF 2 . Безцветни хигроскопични кристали, t pl =111°C. Получава се чрез действието на парите GeF 4 върху металния германий при нагряване.

Германиев (II) хлорид GeCl 2 . Безцветни кристали. t pl = 76,4 ° C, t bp \u003d 450 ° C. При 460°С се разпада на GeCl 4 и метален германий. Хидролизиран от вода, слабо разтворим в алкохол. Получава се от действието на парите GeCl 4 върху металния германий при нагряване.

Германиев (II) бромид GeBr 2. Прозрачни иглени кристали. t pl \u003d 122 ° C. Хидролизира се с вода. Слабо разтворим в бензол. Разтворим в алкохол, ацетон. Получава се при взаимодействието на германиев (II) хидроксид с бромоводородна киселина. Когато се нагрява, той се пропорционира в метален германий и германиев (IV) бромид.

Германиев (II) йодид GeI 2 . Жълти шестоъгълни плочи, диамагнитни. t pl =460 около С. Слабо разтворим в хлороформ и въглероден тетрахлорид. При нагряване над 210°C се разпада на метален германий и германиев тетрайодид. Получава се чрез редукция на германиев (II) йодид с хипофосфорна киселина или чрез термично разлагане на германиев тетрайодид.

Германиев(II) сулфид GeS. Получава се по сух начин - сиво-черни брилянтни ромбични непрозрачни кристали. t pl \u003d 615 ° C, плътност е 4,01 g / cm 3. Слабо разтворим във вода и амоняк. Разтворим в калиев хидроксид. Получава се мокро-червено-кафява аморфна утайка с плътност 3,31 g/cm 3 . Разтворим в минерални киселини и амониев полисулфид. Получава се чрез нагряване на германий със сяра или преминаване на сероводород през разтвор на германиева (II) сол.

Съединения на четиривалентен германий.

Германиев(IV) хидрид GeH 4 . Безцветен газ (плътност е 3,43 g/cm 3 ). Той е отровен, мирише много неприятно, кипи при -88 o C, топи се при около -166 o C, термично дисоциира над 280 o C. Преминавайки GeH 4 през нагрята тръба, по стените му се получава лъскаво огледало от метален германий. Получава се чрез действието на LiAlH 4 върху германиев (IV) хлорид в етер или чрез третиране на разтвор на германиев (IV) хлорид с цинк и сярна киселина.

Германиев оксид (IV) GeO 2. Той съществува под формата на две кристални модификации (шестоъгълна с плътност 4,703 g / cm 3 и тетраедрична с плътност 6,24 g / cm 3). И двете са устойчиви на въздух. Слабо разтворим във вода. t pl = 1116 ° C, t kip \u003d 1200 ° C. Показва амфотеричен характер. При нагряване се редуцира от алуминий, магнезий, въглерод до метален германий. Получава се чрез синтез от елементи, калциниране на германиеви соли с летливи киселини, окисляване на сулфиди, хидролиза на германиеви тетрахалиди, обработка на алкални германити с киселини, метален германий с концентрирана сярна или азотна киселини.

Германиев (IV) флуорид GeF 4 . Безцветен газ, който пуши във въздуха. t pl = -15 около C, t kip = -37 ° C. Хидролизира се с вода. Получава се чрез разлагане на бариев тетрафлуорогерманат.

Германиев (IV) хлорид GeCl 4 . Безцветна течност. t pl = -50 o C, t kip \u003d 86 o C, плътността е 1,874 g / cm 3. Хидролизиран от вода, разтворим в алкохол, етер, въглероден дисулфид, въглероден тетрахлорид. Получава се чрез нагряване на германий с хлор и преминаване на хлороводород през суспензия на германиев оксид (IV).

Германиев (IV) бромид GeBr 4 . Октаедрични безцветни кристали. t pl = 26 o C, t kip \u003d 187 o C, плътността е 3,13 g / cm 3. Хидролизира се с вода. Разтворим в бензол, въглероден дисулфид. Получава се чрез преминаване на бромни пари върху нагрят метален германий или чрез действието на бромоводородна киселина върху германиев (IV) оксид.

Германиев (IV) йодид GeI 4 . Жълто-оранжеви октаедрични кристали, t pl \u003d 146 ° C, t kip \u003d 377 ° C, плътност е 4,32 g / cm 3. При 445 ° C се разлага. Разтворим в бензен, въглероден дисулфид и хидролизиран от вода. Във въздуха той постепенно се разлага на германиев (II) йодид и йод. Прикрепва амоняк. Получава се чрез преминаване на йодни пари върху нагрят германий или чрез действието на йодоводородна киселина върху германиев (IV) оксид.

Германиев (IV) сулфид GeS 2. Бял кристален прах, t pl \u003d 800 ° C, плътност е 3,03 g / cm 3. Слабо разтворим във вода и бавно хидролизира в нея. Разтворим в амоняк, амониев сулфид и сулфиди на алкални метали. Получава се чрез нагряване на германиев (IV) оксид в поток от серен диоксид със сяра или чрез преминаване на сероводород през разтвор на германиева (IV) сол.

Германиев сулфат (IV) Ge (SO 4) 2. Безцветни кристали, плътност е 3,92 g/cm 3 . Разлага се при 200 o C. Редуцира се от въглища или сяра до сулфид. Реагира с вода и алкални разтвори. Получава се чрез нагряване на германиев (IV) хлорид със серен оксид (VI).

Изотопи на германий

В природата има пет изотопа: 70 Ge (20,55% тегл.), 72 Ge (27,37%), 73 Ge (7,67), 74 Ge (36,74%), 76 Ge (7,67%). Първите четири са стабилни, петият (76 Ge) претърпява двоен бета разпад с период на полуразпад от 1,58×10 21 години. Освен това има два изкуствени "дълголетни": 68 Ge (период на полуразпад 270,8 дни) и 71 Ge (период на полуразпад 11,26 дни).

Приложение на германий

Германият се използва при производството на оптика. Поради своята прозрачност в инфрачервената област на спектъра, металният германий с ултра висока чистота е от стратегическо значение при производството на оптични елементи за инфрачервена оптика. В радиотехниката германиевите транзистори и детекторните диоди имат характеристики, различни от силициевите, поради по-ниското тригерно напрежение на pn-прехода в германия - 0,4V срещу 0,6V за силициевите устройства.

За повече подробности вижте статията приложение на германий.

Биологичната роля на германия

Германий се намира в животните и растенията. Малки количества германий нямат физиологичен ефект върху растенията, но са токсични в големи количества. Германият е нетоксичен за плесени.

За животните германият има ниска токсичност. Не е установено, че германиеви съединения имат фармакологичен ефект. Допустимата концентрация на германий и неговия оксид във въздуха е 2 mg / m³, тоест същата като при азбестовия прах.

Двувалентните германиеви съединения са много по-токсични.

При експерименти, определящи разпределението на органичния германий в тялото 1,5 часа след пероралното му приложение, са получени следните резултати: голямо количество органичен германий се открива в стомаха, тънките черва, костния мозък, далака и кръвта. Освен това високото му съдържание в стомаха и червата показва, че процесът на усвояването му в кръвта има продължителен ефект.

Високото съдържание на органичен германий в кръвта позволи на д-р Асай да изложи следната теория за механизма на неговото действие в човешкото тяло. Предполага се, че органичният германий в кръвта се държи подобно на хемоглобина, който също носи отрицателен заряд и подобно на хемоглобина участва в процеса на пренос на кислород в телесните тъкани. Това предотвратява развитието на кислороден дефицит (хипоксия) на тъканно ниво. Органичният германий предотвратява развитието на така наречената кръвна хипоксия, която възниква с намаляване на количеството хемоглобин, способен да свързва кислород (намаляване на кислородния капацитет на кръвта), и се развива при загуба на кръв, отравяне с въглероден оксид и радиация излагане. Най-чувствителни към недостиг на кислород са централната нервна система, сърдечният мускул, тъканите на бъбреците и черния дроб.

В резултат на експериментите беше установено също, че органичният германий насърчава индуцирането на гама интерферони, които потискат репродукцията на бързо делящите се клетки и активират специфични клетки (Т-килъри). Основните области на действие на интерфероните на телесно ниво са антивирусна и противотуморна защита, имуномодулиращи и радиопротективни функции на лимфната система.

В процеса на изследване на патологични тъкани и тъкани с първични признаци на заболяване е установено, че те винаги се характеризират с липса на кислород и наличие на положително заредени водородни радикали H + . H + йоните имат изключително негативен ефект върху клетките на човешкото тяло, до тяхната смърт. Кислородните йони, притежаващи способността да се комбинират с водородни йони, позволяват селективно и локално да се компенсират уврежданията на клетките и тъканите, причинени от водородни йони. Действието на германия върху водородните йони се дължи на неговата органична форма - формата на сесквиоксид. При подготовката на статията са използвани материали на Suponenko A.N.

Германий (от латински Germanium), означен с "Ge", елемент от IV-та група на периодичната таблица на химичните елементи на Дмитрий Иванович Менделеев; елемент номер 32, атомната маса е 72,59. Германият е сиво-бяло твърдо вещество с метален блясък. Въпреки че цветът на германия е доста относително понятие, всичко зависи от повърхностната обработка на материала. Понякога може да бъде сив като стомана, понякога сребрист, а понякога напълно черен. Външно германият е доста близък до силиция. Тези елементи не само са подобни един на друг, но и имат до голяма степен едни и същи полупроводникови свойства. Съществената им разлика е фактът, че германият е повече от два пъти по-тежък от силиция.

Германий, открит в природата, е смес от пет стабилни изотопа с масови числа 76, 74, 73, 32, 70. Още през 1871 г. известният химик, "баща" на периодичната таблица, Дмитрий Иванович Менделеев предсказва свойствата и съществуването от германий. Той нарече непознатия по това време елемент "екасилиций", т.к. свойствата на новото вещество бяха в много отношения подобни на тези на силиция. През 1886 г., след изучаване на минерала аргирдит, немският четиридесет и осем годишен химик К. Винклер открива напълно нов химичен елемент в естествената смес.

Първоначално химикът искаше да нарече елемента нептуний, тъй като планетата Нептун също беше предсказана много по-рано, отколкото беше открита, но след това научи, че такова име вече е било използвано при фалшивото откритие на един от елементите, така че Винклер реши да изостави това име. На учения беше предложено да нарече елемента ъглов, което означава „противоречив, ъглов“, но Уинклер също не се съгласи с това име, въпреки че елемент № 32 наистина предизвика много спорове. Ученият е германец по националност, така че в крайна сметка решава да нарече елемента германий в чест на родната му страна Германия.

Както се оказа по-късно, германият се оказа нищо повече от открития по-рано „екасилиций“. До втората половина на двадесети век практическата полезност на германия е доста тясна и ограничена. Индустриалното производство на метал започва едва в резултат на началото на промишленото производство на полупроводникова електроника.

Германият е полупроводников материал, широко използван в електрониката и инженерството, както и в производството на микросхеми и транзистори. Радарните инсталации използват тънки филми от германий, които се нанасят върху стъкло и се използват като съпротива. Сплави с германий и метали се използват в детектори и сензори.

Елементът няма такава здравина като волфрам или титан, не служи като неизчерпаем източник на енергия като плутоний или уран, електрическата проводимост на материала също е далеч от най-високата, а желязото е основният метал в индустриалната технология. Въпреки това германият е един от най-важните компоненти на техническия прогрес на нашето общество, т.к. той дори по-рано от силиция започва да се използва като полупроводников материал.

В тази връзка би било уместно да се запитаме: Какво е полупроводимост и полупроводници? Дори експертите не могат да отговорят точно на този въпрос, т.к. можем да говорим за специално разглежданото свойство на полупроводниците. Има и точна дефиниция, но само от областта на фолклора: Полупроводникът е проводник за две коли.

Кюлче германий струва почти същото като кюлче злато. Металът е много крехък, почти като стъкло, така че ако пуснете такъв слитък, има голяма вероятност металът просто да се счупи.

Метален германий, свойства

Биологични свойства

За медицински нужди германият е бил най-широко използван в Япония. Резултатите от тестове на органогерманиеви съединения върху животни и хора са показали, че те са в състояние да имат благоприятен ефект върху организма. През 1967 г. японският лекар К. Асаи открива, че органичният германий има широко биологично действие.

Сред всичките му биологични свойства трябва да се отбележи:

• - осигуряване на пренос на кислород към тъканите на тялото;
• - повишаване на имунния статус на организма;
• - проява на противотуморна активност.

Впоследствие японски учени създадоха първия в света медицински продукт, съдържащ германий - "Германий - 132".

В Русия първото местно лекарство, съдържащо органичен германий, се появи едва през 2000 г.

Процесите на биохимична еволюция на повърхността на земната кора не са имали най-добър ефект върху съдържанието на германий в нея. По-голямата част от елемента е била измита от сушата в океаните, така че съдържанието му в почвата остава доста ниско.

Сред растенията, които имат способността да абсорбират германий от почвата, лидер е женшенът (германий до 0,2%). Германий се намира и в чесъна, камфора и алоето, които традиционно се използват при лечението на различни човешки заболявания. В растителността германият се намира под формата на карбоксиетил полуоксид. Сега е възможно да се синтезират сескиоксани с пиримидинов фрагмент - органични съединения на германия. Това съединение по своята структура е близко до естественото, както в корена на женшен.

Германият може да се припише на редки микроелементи. Присъства в голям брой различни продукти, но в оскъдни дози. Дневният прием на органичен германий е определен на 8-10 mg. Оценка на 125 хранителни продукта показа, че около 1,5 mg германий влиза в тялото ежедневно с храна. Съдържанието на микроелемента в 1 g сурови храни е около 0,1 - 1,0 μg. Германий се намира в мляко, доматен сок, сьомга и боб. Но за да задоволите ежедневната нужда от германий, трябва да пиете 10 литра доматен сок дневно или да ядете около 5 килограма сьомга. От гледна точка на цената на тези продукти, физиологичните свойства на човек и здравия разум, използването на такова количество продукти, съдържащи германий, също не е възможно. На територията на Русия около 80-90% от населението има липса на германий, поради което са разработени специални препарати.

Практическите изследвания показват, че в тялото германий е най-вече в сегашните черва, стомаха, далака, костния мозък и кръвта. Високото съдържание на микроелемента в червата и стомаха показва продължително действие на процеса на абсорбция на лекарството в кръвта. Има предположение, че органичният германий се държи в кръвта почти по същия начин като хемоглобина, т.е. има отрицателен заряд и участва в преноса на кислород към тъканите. По този начин предотвратява развитието на хипоксия на тъканно ниво.

В резултат на многократни експерименти е доказано свойството на германия да активира Т-убийците и да насърчава индукцията на гама интерферони, които потискат процеса на възпроизвеждане на бързо делящи се клетки. Основната посока на действие на интерфероните е противотуморна и антивирусна защита, радиопротективни и имуномодулиращи функции на лимфната система.

Германият под формата на сесквиоксид има способността да действа върху водородните йони H +, изглаждайки пагубния им ефект върху клетките на тялото. Гаранция за отлична работа на всички системи на човешкото тяло е непрекъснатото снабдяване с кислород на кръвта и всички тъкани. Органичният германий не само доставя кислород до всички точки на тялото, но също така насърчава взаимодействието му с водородните йони.

• - Германият е метал, но неговата крехкост може да се сравни със стъклото.
• - В някои справочници се посочва, че германият има сребрист цвят. Но това не може да се каже, тъй като цветът на германия директно зависи от метода на обработка на повърхността на метала. Понякога може да изглежда почти черен, друг път има стоманен цвят, а понякога може да бъде сребрист.
• - Германий е открит на повърхността на слънцето, както и в състава на метеорити, паднали от космоса.
• - За първи път органоелементно съединение на германия е получено от откривателя на елемента Клеменс Винклер от германиев тетрахлорид през 1887 г., това е тетраетилгерманий. От всички органоелементни съединения на германия, получени на настоящия етап, нито едно не е отровно. В същото време повечето от микроелементите на калай и органоолово, които са аналози на германия по своите физически свойства, са токсични.
• - Дмитрий Иванович Менделеев предсказва три химични елемента още преди тяхното откриване, включително германий, наричайки елемента екасилиций поради сходството му със силиций. Прогнозата на известния руски учен беше толкова точна, че просто изуми учените, вкл. и Уинклер, който открива германий. Атомното тегло според Менделеев е 72, в действителност е 72,6; специфичното тегло според Менделеев е било 5,5 реално - 5,469; атомният обем според Менделеев е бил 13 в действителност - 13,57; най-високият оксид според Менделеев е EsO2, реално - GeO2, специфичното му тегло според Менделеев е 4,7, реално - 4,703; хлоридно съединение по Менделеев EsCl4 - течност, точка на кипене около 90°C, всъщност - хлоридно съединение GeCl4 - течност, точка на кипене 83°C, съединение с водород според Менделеев EsH4 е газообразно, съединението с водород всъщност е GeH4 газообразно; органометално съединение по Менделеев Es(C2H5)4, точка на кипене 160 °C, органометално съединение в действителност - Ge(C2H5)4 точка на кипене 163,5 °C. Както се вижда от информацията, разгледана по-горе, прогнозата на Менделеев беше изненадващо точна.
• - На 26 февруари 1886 г. Клеменс Винклер започва писмото си до Менделеев с думите „Уважаеми господине“. Той по доста учтив начин разказа на руския учен за откриването на нов елемент, наречен германий, който по своите свойства не е нищо друго освен предсказания по-рано „екасилиций“ на Менделеев. Отговорът на Дмитрий Иванович Менделеев беше не по-малко учтив. Ученият се съгласи с откритието на своя колега, като нарече германия „короната на неговата периодична система“, а Винклер „бащата“ на елемента, достоен да носи тази „корона“.
• - Германият като класически полупроводник се превърна в ключ към решаването на проблема за създаване на свръхпроводящи материали, които работят при температурата на течен водород, но не и на течен хелий. Както знаете, водородът преминава в течно състояние от газообразно състояние, когато температурата достигне –252,6°C или 20,5°K. През 70-те години на миналия век е разработен филм от германий и ниобий, чиято дебелина е само няколко хиляди атома. Този филм е в състояние да поддържа свръхпроводимост дори при температури от 23,2°К и по-ниски.
• - При отглеждане на монокристал германий, германиев кристал се поставя върху повърхността на разтопен германий - „семена“, която постепенно се издига с помощта на автоматично устройство, докато температурата на топене леко надвишава точката на топене на германий (937 ° C) . "Семето" се върти така, че единичният кристал, както се казва, "обрасъл с месо" от всички страни равномерно. Трябва да се отбележи, че по време на такъв растеж се случва същото като при процеса на топене на зоната, т.е. практически само германий преминава в твърдата фаза, а всички примеси остават в стопилката.

История

Съществуването на такъв елемент като германий е предсказано още през 1871 г. от Дмитрий Иванович Менделеев, поради приликите му със силиций, елементът е наречен екасилиций. През 1886 г. професор от Минната академия във Фрайберг открива аргиродит, нов сребърен минерал. Тогава този минерал е проучен доста внимателно от професора по техническа химия Клеменс Уинклер, извършвайки пълен анализ на минерала. Четиридесет и осем годишният Винклер с право беше смятан за най-добрия анализатор в Минната академия във Фрайберг, поради което му беше дадена възможността да изучава аргиродит.

За сравнително кратко време професорът успя да представи доклад за процента на различни елементи в оригиналния минерал: среброто в състава му е 74,72%; сяра - 17,13%; железен оксид - 0,66%; живак - 0,31%; цинков оксид - 0,22%.Но почти седем процента - това беше делът на някакъв непонятен елемент, който, изглежда, все още не е бил открит в това далечно време. Във връзка с това Winkler решава да изолира неидентифицирания компонент на argyrodpt, да проучи неговите свойства и в процеса на изследване осъзнава, че всъщност е открил напълно нов елемент - това е обяснение, предсказано от D.I. Менделеев.

Би било погрешно обаче да се смята, че работата на Уинклер е протекла гладко. Дмитрий Иванович Менделеев, в допълнение към осмата глава от книгата си Основи на химията, пише: „В началото (февруари 1886 г.) липсата на материал, както и отсъствието на спектър в пламъка и разтворимостта на германиеви съединения, сериозно попречи на изследванията на Уинклер...” Струва си да се обърне внимание на думите “няма спектър. Но как така? През 1886 г. вече имаше широко използван метод за спектрален анализ. С помощта на този метод са открити елементи като талий, рубидий, индий, цезий на Земята и хелий на Слънцето. Учените вече знаеха със сигурност, че всеки химичен елемент без изключение има индивидуален спектър и след това изведнъж няма спектър!

Обяснението за това явление се появи малко по-късно. Германият има характерни спектрални линии. Дължината на вълната им е 2651,18; 3039,06 Ǻ и още няколко. Въпреки това, всички те се намират в ултравиолетовата невидима част от спектъра, може да се счита за късмет, че Winkler е привърженик на традиционните методи за анализ, защото именно тези методи го доведоха до успех.

Методът на Winkler за получаване на германий от минерала е доста близък до един от съвременните индустриални методи за изолиране на 32-ия елемент. Първо, германият, който се съдържаше в аргароид, беше превърнат в диоксид. След това полученият бял прах се нагрява до температура 600-700 °С във водородна атмосфера. В този случай реакцията се оказа очевидна: GeO 2 + 2H 2 → Ge + 2H 2 O.

По този метод за първи път е получен относително чистият елемент № 32, германий. Първоначално Уинклер възнамеряваше да нарече ванадий нептуний, на името на планетата със същото име, тъй като Нептун, подобно на германия, първо е бил предсказан и едва след това открит. Но след това се оказа, че такова име вече е било използвано веднъж, един химичен елемент, открит фалшиво, се нарича нептуний. Уинклер избра да не компрометира името и откритието си и изостави нептуния. Един френски учен Район предложи обаче, по-късно той разпозна предложението си като шега, той предложи да наречем елемента ъглов, т.е. „спорен, ъглов“, но и това име на Уинклер не се хареса. В резултат на това ученият независимо избра името за своя елемент и го нарече германий, в чест на родната му страна Германия, с течение на времето това име се установява.

До 2-ри етаж. 20-ти век практическото използване на германий остава доста ограничено. Промишленото производство на метал възниква само във връзка с развитието на полупроводниците и полупроводниковата електроника.

Да бъдеш сред природата

Германият може да се класифицира като микроелемент. В природата елементът изобщо не се среща в свободната си форма. Общото съдържание на метал в земната кора на нашата планета по маса е 7 × 10 -4% . Това е повече от съдържанието на такива химични елементи като сребро, антимон или бисмут. Но собствените минерали на германий са доста оскъдни и много редки в природата. Почти всички тези минерали са сулфосоли, например германит Cu 2 (Cu, Fe, Ge, Zn) 2 (S, As) 4, конфилдит Ag 8 (Sn, Ce)S 6, аргиродит Ag8GeS6 и други.

Основната част от германия, диспергиран в земната кора, се съдържа в огромен брой скали, както и много минерали: сулфитни руди на цветни метали, железни руди, някои оксидни минерали (хромит, магнетит, рутил и други), гранити , диабази и базалти. В състава на някои сфалерити съдържанието на елемента може да достигне няколко килограма на тон, например във франкейт и сулванит 1 kg / t, в енаргитите съдържанието на германий е 5 kg / t, в пираргирит - до 10 kg / t, но в други силикати и сулфиди - десетки и стотици g/t. Малка част от германий присъства в почти всички силикати, както и в някои от нефтените и въглищните находища.

Основният минерал на елемента е германиев сулфит (формула GeS2). Минералът се намира като примес в цинкови сулфити и други метали. Най-важните германиеви минерали са: германит Cu 3 (Ge, Fe, Ga) (S, As) 4, плумбогерманит (Pb, Ge, Ga) 2 SO 4 (OH) 2 2H 2 O, стотит FeGe (OH) 6, рениерит Cu 3 (Fe, Ge, Zn) (S, As) 4 и аргиродит Ag 8 GeS 6 .

Германий присъства на териториите на всички държави без изключение. Но нито една от индустриализираните страни по света няма промишлени находища на този метал. Германият е много, много разпръснат. На Земята минералите от този метал се считат за много редки, съдържанието на германий в тях е най-малко 1%. Такива минерали включват германит, аргиродит, ултрамафит и други, включително минерали, открити през последните десетилетия: щотит, рениерит, плумбогерманит и конфилдит. Находките на всички тези минерали не са в състояние да задоволят нуждите на съвременната индустрия от този рядък и важен химичен елемент.

По-голямата част от германия е диспергирана в минерали от други химични елементи, а също така се намира в естествени води, въглища, живи организми и почва. Например, съдържанието на германий в обикновените въглища понякога достига повече от 0,1%. Но такава цифра е доста рядка, обикновено делът на германия е по-нисък. Но в антрацита почти няма германий.

Касова бележка

При обработката на германиев сулфид се получава оксид GeO 2, който с помощта на водород се редуцира, за да се получи свободен германий.

В промишленото производство германий се добива главно като страничен продукт от преработката на руди от цветни метали (цинкова смес, цинк-мед-оловен полиметален концентрат, съдържащ 0,001-0,1% германий), пепел от изгарянето на въглища и някои странични продукти от химията на кокса.

Първоначално германиевият концентрат (от 2% до 10% германий) се изолира от горепосочените източници по различни начини, чийто избор зависи от състава на суровината. При обработката на боксови въглища германият се утаява частично (от 5% до 10%) в катран вода и смола, оттам се извлича в комбинация с танин, след което се суши и изпича при температура 400-500 ° ° С. Резултатът е концентрат, който съдържа около 30-40% германий, от него се изолира германий под формата на GeCl 4 . Процесът на извличане на германий от такъв концентрат, като правило, включва същите етапи:

1) Концентратът се хлорира със солна киселина, смес от киселина и хлор във водна среда или други хлориращи агенти, което може да доведе до технически GeCl 4 . За пречистване на GeCl 4 се използва ректификация и екстракция на примеси от концентрирана солна киселина.

2) Провежда се хидролиза на GeCl 4, продуктите от хидролизата се калцинират до получаване на GeO 2 оксид.

3) GeO се редуцира с водород или амоняк до чист метал.

При получаване на най-чистия германий, който се използва в полупроводникови технически средства, се извършва зоновото топене на метала. Монокристалният германий, необходим за производството на полупроводници, обикновено се получава чрез зоново топене или по метода на Чохралски.

Методи за изолиране на германий от катранени води на коксови заводи са разработени от съветския учен В.А. Назаренко. В тази суровина германий не е повече от 0,0003%, но с помощта на дъбов екстракт от тях е лесно да се утаи германий под формата на таниден комплекс.

Основният компонент на танина е глюкозният естер, където присъства радикалът на мета-дигалова киселина, който свързва германия, дори ако концентрацията на елемента в разтвора е много ниска. От утайката можете лесно да получите концентрат, в който съдържанието на германиев диоксид е до 45%.

Следващите трансформации вече ще зависят малко от вида на суровината. Германият се редуцира с водород (както в случая на Winkler през 19-ти век), обаче, германиевият оксид трябва първо да бъде изолиран от множество примеси. Успешната комбинация от качествата на едно германиево съединение се оказа много полезна за решаването на този проблем.

Германиев тетрахлорид GeCl4. е летлива течност, която кипи само при 83,1°C. Следователно, той е доста удобно пречистен чрез дестилация и ректификация (в кварцови колони с опаковка).

GeCl4 е почти неразтворим в солна киселина. Това означава, че разтварянето на HCl примеси може да се използва за пречистването му.

Пречистеният германиев тетрахлорид се обработва с вода, пречиства се с йонообменни смоли. Признак за желаната чистота е увеличаването на съпротивлението на водата до 15-20 милиона ома см.

Хидролизата на GeCl4 протича под действието на вода:

GeCl4 + 2H2O → GeO2 + 4HCl.

Вижда се, че пред нас е „записаното обратно” уравнение за реакцията на получаване на германиев тетрахлорид.

След това идва редукцията на GeO2 с помощта на пречистен водород:

GeO2 + 2 H2O → Ge + 2 H2O.

В резултат на това се получава прахообразен германий, който се легира и след това се пречиства чрез метода на зоново топене. Този метод за пречистване е разработен през далечната 1952 г. специално за пречистване на германий.

Необходимите примеси, за да се даде на германия определен вид проводимост, се въвеждат в крайните етапи на производство, а именно по време на зоново топене, както и по време на растежа на единичен кристал.

Приложение

Германият е полупроводников материал, използван в електрониката и технологиите при производството на микросхеми и транзистори. Най-тънките филми от германий се нанасят върху стъкло и се използват като устойчивост в радарни инсталации. При производството на детектори и сензори се използват сплави на германий с различни метали. Германиевият диоксид намира широко приложение в производството на очила, които имат свойството да пропускат инфрачервено лъчение.

Германиевият телурид служи като стабилен термоелектричен материал от много дълго време, както и като компонент на термоелектрически сплави (термо-средна emf с 50 μV/K).Германият с изключително висока чистота играе изключително стратегическа роля в производството на призми и лещи за инфрачервена оптика. Най-големият консуматор на германий е именно инфрачервената оптика, която се използва в компютърните технологии, системите за наблюдение и насочване на ракети, устройствата за нощно виждане, картографирането и изследването на земната повърхност от спътници. Германият също се използва широко в оптичните системи (добавяне на германиев тетрафлуорид към стъклените влакна), както и в полупроводникови диоди.

Германият като класически полупроводник се превърна в ключ към решаването на проблема за създаване на свръхпроводящи материали, които работят при температурата на течен водород, но не и на течен хелий. Както знаете, водородът преминава в течно състояние от газообразно състояние, когато температурата достигне -252,6°C или 20,5°K. През 70-те години на миналия век е разработен филм от германий и ниобий, чиято дебелина е само няколко хиляди атома. Този филм е в състояние да поддържа свръхпроводимост дори при температури от 23,2°К и по-ниски.

Чрез сливане на индия в HES плочата, създавайки по този начин област с така наречената дупкова проводимост, се получава изправително устройство, т.е. диод. Диодът има свойството да пропуска електрически ток в една посока: областта на електроните от областта с дупкова проводимост. След като индият се стопи от двете страни на HES плочата, тази плоча става основа на транзистора. За първи път в света германиев транзистор е създаден през 1948 г. и само след двадесет години са произведени стотици милиони такива устройства.

Диодите на базата на германий и триоди са получили широко приложение в телевизори и радиостанции, в голямо разнообразие от измервателна техника и изчислителни устройства.

Германият се използва и в други особено важни области на съвременните технологии: при измерване на ниски температури, при откриване на инфрачервено лъчение и др.

Използването на метлата във всички тези области изисква германий с много висока химическа и физическа чистота. Химическата чистота е такава чистота, при която количеството на вредните примеси не трябва да бъде повече от една десетмилионна от процента (10-7%). Физическата чистота означава минимум дислокации, минимум нарушения в кристалната структура на веществото. За постигането му специално се отглежда монокристален германий. В този случай целият метален слитък е само един кристал.

За да направите това, върху повърхността на разтопен германий се поставя германиев кристал - „семена“, която постепенно се издига с помощта на автоматично устройство, докато температурата на топене малко надвишава точката на топене на германий (937 ° C). "Семето" се върти така, че единичният кристал, както се казва, "обрасъл с месо" от всички страни равномерно. Трябва да се отбележи, че по време на такъв растеж се случва същото като при процеса на топене на зоната, т.е. практически само германий преминава в твърдата фаза, а всички примеси остават в стопилката.

Физически свойства

Вероятно малко от читателите на тази статия трябваше да видят визуално ванадий. Самият елемент е доста оскъден и скъп, от него не правят потребителски стоки, а германиевият им пълнеж, който се случва в електрическите уреди, е толкова малък, че не може да се види метала.

Някои справочници посочват, че германият е сребрист на цвят. Но това не може да се каже, тъй като цветът на германия директно зависи от метода на обработка на повърхността на метала. Понякога може да изглежда почти черен, друг път има стоманен цвят, а понякога може да бъде сребрист.

Германият е толкова рядък метал, че цената на неговия слитък може да се сравни с цената на златото. Германият се характеризира с повишена крехкост, която може да се сравни само със стъклото. Външно германият е доста близък до силиция. Тези два елемента са едновременно конкуренти за титлата на най-важния полупроводник и аналози. Въпреки че някои от техническите свойства на елемента са до голяма степен сходни, по отношение на външния вид на материалите е много лесно да се разграничи германий от силиций, германият е повече от два пъти по-тежък. Плътността на силиция е 2,33 g/cm3, а плътността на германия е 5,33 g/cm3.

Но е невъзможно да се говори недвусмислено за плътността на германия, т.к. цифрата 5,33 g/cm3 се отнася за германий-1. Това е една от най-важните и най-често срещаните модификации на петте алотропни модификации на 32-ия елемент. Четири от тях са кристални и един е аморфен. Германий-1 е най-леката от четирите кристални модификации. Неговите кристали са изградени точно като диамантените кристали, a = 0,533 nm. Въпреки това, ако тази структура е максимално плътна за въглерод, тогава германият също има по-плътни модификации. Умерената топлина и високото налягане (около 30 хиляди атмосфери при 100 ° C) превръща германий-1 в германий-2, чиято структура на кристалната решетка е точно същата като тази на белия калай. Използваме същия метод за получаване на германий-3 и германий-4, които са още по-плътни. Всички тези "не съвсем обикновени" модификации превъзхождат германий-1 не само по плътност, но и по електрическа проводимост.

Плътността на течния германий е 5,557 g/cm3 (при 1000°C), температурата на топене на метала е 937,5°C; точката на кипене е около 2700°C; стойността на коефициента на топлопроводимост е приблизително 60 W / (m (K), или 0,14 cal / (cm (sec (deg)) при температура от 25 ° C. При обикновени температури дори чистият германий е крехък, но когато достига 550 ° C, започва да се поддава В минералогичната скала твърдостта на германия е от 6 до 6,5, стойността на коефициента на свиваемост (в диапазона на налягането от 0 до 120 H / m 2 или от 0 до 12 000 kgf / mm 2) е 1,4 10-7 m 2 /mn (или 1,4 10-6 cm 2 /kgf), повърхностното напрежение е 0,6 n / m (или 600 dynes / cm).

Германият е типичен полупроводник с размер на забранената зона от 1,104·10 -19 или 0,69 eV (при 25°C); в германий с висока чистота, електрическото съпротивление е 0,60 ома (m (60 ома (cm) (25 ° C); индексът на подвижност на електроните е 3900), а подвижността на дупките е 1900 cm 2 / in. сек (при 25 ° C и при съдържание от 8% примеси.) За инфрачервените лъчи, чиято дължина на вълната е повече от 2 микрона, металът е прозрачен.

Германият е доста крехък, не може да се обработва горещо или студено при налягане под 550 °C, но ако температурата се повиши, металът става пластичен. Твърдостта на метала по минералогична скала е 6,0-6,5 (германият се нарязва на плочи с помощта на метален или диамантен диск и абразив).

Химични свойства

Германият, който е в химични съединения, обикновено проявява втора и четвърта валентност, но съединенията на четиривалентен германий са по-стабилни. Германият при стайна температура е устойчив на действието на вода, въздух, както и алкални разтвори и разредени концентрати на сярна или солна киселина, но елементът се разтваря доста лесно в царска вода или алкален разтвор на водороден прекис. Елементът бавно се окислява под действието на азотната киселина. При достигане на температура от 500-700 ° C във въздуха, германият започва да се окислява до GeO 2 и GeO оксиди. (IV) германиевият оксид е бял прах с точка на топене 1116°C и разтворимост във вода 4,3 g/l (при 20°C). Според химичните си свойства веществото е амфотерно, разтворимо в алкали, трудно в минерална киселина. Получава се чрез проникване на хидратираната утайка GeO 3 nH 2 O, която се отделя при хидролиза Производните на германиевата киселина, например металните германати (Na 2 GeO 3 , Li 2 GeO 3 и др.) са твърди вещества с високи точки на топене , може да се получи чрез топене на GeO 2 и други оксиди.

В резултат на взаимодействието на германий и халогени могат да се образуват съответните тетрахалиди. Реакцията е най-лесна за протичане с хлор и флуор (дори при стайна температура), след това с йод (температура 700-800 ° C, наличие на CO) и бром (при слабо нагряване). Едно от най-важните германиеви съединения е тетрахлоридът (формула GeCl 4). Това е безцветна течност с точка на топене 49,5°C, точка на кипене 83,1°C и плътност 1,84 g/cm3 (при 20°C). Веществото се хидролизира силно от вода, като се отделя утайка от хидратиран оксид (IV). Тетрахлоридът се получава чрез хлориране на метален германий или чрез взаимодействие на GeO 2 оксид и концентрирана солна киселина. Известни са също германиеви дихалогениди с обща формула GeX 2 , хексахлородигерман Ge 2 Cl 6 , GeCl монохлорид, както и германиеви оксихлориди (например CeOCl 2).

При достигане на 900-1000 ° C сярата взаимодейства енергично с германий, образувайки GeS 2 дисулфид. Това е бяло твърдо вещество с точка на топене 825°C. Възможно е също образуването на GeS моносулфид и подобни съединения на германий с телур и селен, които са полупроводници. При температура 1000–1100 °C водородът леко реагира с германий, образувайки гермин (GeH) X, който е нестабилно и силно летливо съединение. Германските водороди от серията Ge n H 2n + 2 до Ge 9 H 20 могат да се образуват чрез взаимодействие на германиди с разредена НС1. Гермиленът е известен също със състава GeH 2 . Германият не реагира директно с азота, но има Ge 3 N 4 нитрид, който се получава при действието на амоняка върху германия (700-800 ° C). Германият не взаимодейства с въглерода. С много метали германият образува различни съединения – германиди.

Известни са много сложни съединения на германия, които стават все по-важни в аналитичната химия на елемента германий, както и в процесите на получаване на химичен елемент. Германият е в състояние да образува сложни съединения с хидроксил-съдържащи органични молекули (многовалентни алкохоли, многоосновни киселини и други). Има и германиеви хетерополикиселини. Подобно на други елементи от група IV, германият характерно образува органометални съединения. Пример е тетраетилгерман (C 2 H 5) 4 Ge 3 .

Човешкото тяло съдържа огромно количество микро и макро елементи, без които пълното функциониране на всички органи и системи би било просто невъзможно. За някои от тях хората чуват постоянно, а за други изобщо не се подозират, но всички те играят роля за доброто здраве. Последната група включва и германий, съдържащ се в човешкото тяло в органична форма. Какъв вид елемент е, за какви процеси отговаря и какво ниво се счита за норма - прочетете нататък.

Описание и характеристики

В общ смисъл германият е един от химичните елементи, представени в известната периодична таблица (принадлежи към четвъртата група). В природата се представя като твърдо, сиво-бяло вещество с метален блясък, но в човешкото тяло се съдържа в органична форма.

Трябва да се каже, че не може да се нарече много рядък, тъй като се намира в железни и сулфидни руди и силикати, въпреки че германият практически не образува свои собствени минерали. Съдържанието на химичния елемент в земната кора надвишава няколко пъти концентрацията на сребро, антимон и бисмут, а в някои минерали количеството му достига 10 кг на тон. Водите на океаните съдържат около 6 10-5 mg/l германий.

Много растения, растящи на различни континенти, са в състояние да абсорбират малко количество от този химичен елемент и неговите съединения от почвата, след което могат да попаднат в човешкото тяло. В органична форма всички такива компоненти участват пряко в различни метаболитни и възстановителни процеси, които ще бъдат обсъдени по-късно.

Знаеше ли?За първи път този химичен елемент е забелязан през 1886 г. и те научават за него благодарение на усилията на немския химик К. Винклер. Вярно е, че до този момент за съществуването му говори и Менделеев (през 1869 г.), който отначало условно го нарече „екасилиций“.

Функции и роля в организма

Съвсем наскоро учените вярваха, че германият е напълно безполезен за хората и по принцип не изпълнява абсолютно никаква функция в тялото на живите организми. Въпреки това днес се знае със сигурност, че отделните органични съединения на този химичен елемент могат успешно да се използват дори като лекарствени формули, въпреки че е твърде рано да се говори за тяхната ефективност.

Експерименти, проведени върху лабораторни гризачи, показват, че дори малко количество германий може да увеличи продължителността на живота на животните с 25-30%, а това само по себе си е добра причина да се замислим за ползите от него за хората.
Вече проведените изследвания на ролята на органичния германий в човешкото тяло позволяват да се разграничат следните биологични функции на този химичен елемент:

• предотвратяване на кислороден глад на тялото чрез прехвърляне на кислород към тъканите (намалява се рискът от така наречената "хипоксия на кръвта", която се проявява с намаляване на количеството хемоглобин в еритроцитите);
• стимулиране на развитието на защитните функции на организма чрез потискане на процесите на разпространение на микробни клетки и активиране на специфични имунни клетки;
• активни противогъбични, антивирусни и антибактериални ефекти, дължащи се на производството на интерферон, който предпазва тялото от вредни микроорганизми;
• мощен антиоксидантен ефект, изразяващ се в блокиране на свободните радикали;
• забавяне на развитието на туморни неоплазми и предотвратяване на образуването на метастази (в този случай германий неутрализира действието на отрицателно заредени частици);
• действа като регулатор на клапните системи на храносмилането, венозната система и перисталтиката;
• като спират движението на електроните в нервните клетки, германиевите съединения помагат за намаляване на различни прояви на болка.

Всички текущи експерименти, включващи определяне на скоростта на разпределение на германий в човешкото тяло след пероралната му употреба, показват, че 1,5 часа след поглъщането, по-голямата част от този елемент се намира в стомаха, тънките черва, далака, костния мозък и, разбира се, в кръвта. Тоест високото ниво на германий в органите на храносмилателната система доказва продължителното му действие при абсорбиране в кръвта.

Важно! Не трябва самостоятелно да проверявате ефекта на посочения химичен елемент върху себе си, тъй като неправилното изчисляване на дозата може да доведе до сериозно отравяне.

Какво съдържа германий: източници на продукти

Всеки микроелемент в нашето тяло изпълнява определена функция, следователно за добро здраве и поддържане на тонус е толкова важно да се осигури оптимално ниво на определени компоненти. Това важи и за Германия. Можете да попълвате резервите му всеки ден, като консумирате чесън (това е мястото, където се среща най-много), пшенични трици, бобови растения, бели гъби, домати, риба и морски дарове (по-специално скариди и миди) и дори див чесън и алое.
Възможно е да се засили ефектът на германия върху тялото с помощта на селен.Много от тези продукти могат лесно да бъдат намерени в къщата на всяка домакиня, така че не трябва да възникват трудности.

Ежедневни нужди и норми

Не е тайна, че излишъкът от дори полезни компоненти може да навреди не по-малко от техния недостиг, следователно, преди да пристъпите към попълване на загубеното количество германий, е важно да знаете за допустимия дневен прием. Обикновено тази стойност варира от 0,4 до 1,5 mg и зависи от възрастта на лицето и съществуващия дефицит на микроелемент.

Човешкото тяло се справя добре с усвояването на германий (усвояването на този химичен елемент е 95%) и го разпределя относително равномерно върху тъканите и органите (няма значение дали говорим за извънклетъчно или вътреклетъчно пространство). Изтеглянето на германий навън става заедно с урината (до 90% излизат).

Недостиг и излишък

Както споменахме по-горе, всяка крайност не е добра. Тоест, както недостигът, така и излишъкът от количеството германий в тялото може да повлияе неблагоприятно на неговите функционални характеристики. Така при дефицит на микроелемент (в резултат на ограничената му консумация с храна или метаболитни нарушения в организма) може да се развие остеопороза и деминерализация на костната тъкан, а възможността за онкологични състояния се увеличава няколко пъти.

Прекомерното количество германий има токсичен ефект върху тялото, а съединенията на двугодишния елемент се считат за особено опасни. В повечето случаи излишъкът му може да се обясни с вдишването на чисти пари при промишлени условия (ПДК във въздуха може да бъде 2 mg/m3). При директен контакт с германиев хлорид не са изключени локални кожни раздразнения, а поглъщането му в тялото често е изпълнено с увреждане на черния дроб и бъбреците.

Знаеше ли?За медицински цели описаният елемент първо се интересува от японците, а истински пробив в тази посока е изследването на д-р Асай, който открива широк спектър от биологични ефекти на германия.

Както можете да видите, описаният микроелемент наистина е необходим на нашето тяло, дори ако ролята му все още не е напълно проучена. Ето защо, за да поддържате оптимален баланс, просто яжте повече от изброените продукти и се старайте да не сте във вредни условия на работа.

ГЕРМАНИЙ, Ge (от лат. Germania - Германия * a. germanium; n. Germanium; f. germanium; и. germanio), - химичен елемент от група IV на периодичната система на Менделеев, атомен номер 32, атомна маса 72,59. Естественият германий се състои от 4 стабилни изотопа 70 Ge (20,55%), 72 Ge (27,37%), 73 Ge (7,67%), 74 Ge (36,74%) и един радиоактивен 76 Ge (7, 67%) с период на полуразпад от 2,10 6 години. Открит през 1886 г. от немския химик К. Винклер в минерала аргиродит; е предсказано през 1871 г. от Д. Н. Менделеев (ecasilicon).

германий в природата

Германий се отнася до. Разпространението на германий в (1-2).10 -4%. Като примес се среща в силициевите минерали, в по-малка степен в минералите и. Собствените минерали на германий са много редки: сулфосоли - аргиродит, германит, ренирит и някои други; двойно хидратиран оксид на германий и желязо - щотит; сулфати - итоит, флейшерит и др. Те практически нямат индустриална стойност. Германият се натрупва в хидротермални и седиментни процеси, където е възможно да се отдели от силиция. В увеличени количества (0,001-0,1%) се намира в, и. Източници на германий са полиметални руди, изкопаеми въглища и някои видове вулканично-седиментни находища. Основното количество германий се получава случайно от катранената вода по време на коксуването на въглищата, от пепелта от термични въглища, сфалерит и магнетит. Германият се извлича чрез киселина, сублимация в редуцираща среда, сливане със сода каустик и др. Германиевите концентрати се обработват със солна киселина при нагряване, кондензатът се почиства и се подлага на хидролитично разлагане до образуване на диоксид; последният се редуцира с водород до метален германий, който се пречиства чрез фракционна и насочена кристализация, зоново топене.

Приложение на германий

Германият се използва в радиоелектрониката и електротехниката като полупроводников материал за производството на диоди и транзистори. Германият се използва за направата на лещи за IR оптика, фотодиоди, фоторезистори, дозиметри за ядрено лъчение, анализатори за рентгенова спектроскопия, преобразуватели на енергията на радиоактивния разпад в електрическа енергия и др. Сплавите на германий с някои метали, които се характеризират с повишена устойчивост на киселинна агресивна среда, се използват в инструментостроенето, машиностроенето и металургията. Някои сплави на германий с други химични елементи са свръхпроводници.