Германий

Германий (лат. Germanium; Ge) — элементтердің периодтық жүйесінің ІV тобындағы химиялық элемент, атомдық нөмірі 32, атомдық массасы 72,59. 1871 ж. орыс ғалымы Дмитрий Менделеев элементтердің периодтық жүйесіне сүйеніп, германийдің (латынша Germanіum) табиғатта бар екенін (экасилиций деп атаған) болжаған, кейін 1886 ж. немістің химик-ғалымы Клеменс Винклер аргиродит минералы құрамын химиялық талдау арқылы бұл элементті тауып, атын туған елі германия құрметіне қойған. Германий – морт сынғыш, күміс түсті кристалл зат, тығыздығы 5,35 г/см3, балқу температурасы 958,50С, қайнау температурасы 28500С. 5 изотопы бар.

32 Галлий ← Германий → Мышьяк Si ↑ Ge ↓ Sn Периодическая система элементов 32Ge
Жай заттың сыртқы бейнесі
Металл жылтырлығы бар ашық сұр жартылай металл
Атом қасиеті
Атауы, символ, нөмірі	Германий, 32
Топ типі	Металлоидтар
Топ, период, блок	14, 4, p
Атомдық масса (молярлық масса)	72.630(8) м. а. б. (г/моль)
Электрондық конфигурация	[Ar] 3d10 4s2 4p2
Қабықшалар бойынша электрондар	2, 8, 18, 4
Атом радиусы	122,5 пм
Химиялық қасиеттері
Ковалентті радиус	122 пм
Ван-дер-Ваальс радиусы	211 пм
Ион радиусы	(+4e) 53 (+2e) 73 пм
Электртерістілігі	2,01 (Полинг шкаласы)
Электродты потенциал	0
Тотығу дәрежелері	−4 −3, −2, −1, 0, +1, +2, +3, +4
Иондалу энергиясы	1-ші: 762 кДж/моль (эВ) 2-ші: 1537.5 кДж/моль (эВ) 3-ші: 3302.1 кДж/моль (эВ)
Жай заттың термодинамикалық қасиеттері
Термодинамикалық фаза	Қатты дене
Тығыздық (қ.ж.)	5,323 г/см³
Балқу температурасы	1210,6 K
Қайнау температурасы	3103 K
Балқу жылуы	36,8 кДж/моль
Булану жылуы	328 кДж/моль
Молярлық жылусыйымдылық	23,32 Дж/(K·моль)
Молярлық көлем	13,6 см³/моль
Қаныққан бу қысымы P (Па) 1 10 100 1000 10 000 100 000 T (К) 1644 1814 2023 2287 2633 3104
Жай заттың кристаллдық торы
Тор құрылымы	алмас
Тор параметрлері	5,660 Å
Дебай температурасы	360 K
Басқа да қасиеттері
Жылуөткізгіштік	(300 K) 60,2 Вт/(м·К)
Юнг модульі	103 ГПа
Жылжу модульі	41 ГПа
Пуассон коэффициенті	0.26
Моос қаттылығы	6.0
CAS нөмірі	7440-56-4

Германий Ge

Табиғатта жеке күйде кездеспейді. Оның негізгі минералдары: германит, аргиродит, рениерит, плюмбогерманит. Германийді өз минералдарынан және түсті металдарды өңдеу, көмірлерді жағу процесінде алуға болады. Ол үшін құрамында германий бар шикізаттарды әр түрлі жолдармен концентратқа айналдырады. Германий – өте тұрақты элемент, қыздырса ауада қос тотық қабыршағымен қапталады, галогендермен, күкіртпен әрекеттеседі. Су, сілті, қышқылмен әрекеттеспейді, тек азот қышқылы оны тотықтырып германий оксидіне (GeO2) айналдырады. Германий шалаөткізгіш болғандықтан радио, электр техникасында кең қолданылады, сондай-ақ арнаулы құймалар жасауда пайдаланылады. Таза германий монокристалл түрінде вакуумда алынады.

Жер қыртысындағы германия жалпы құрамы салмағы бойынша 1,5⋅10-4%, яғни сурьма, күміс, висмуттан көп. Кейбір кең таралған элементтермен жер қыртысындағы болмашы құрамының және геохимиялық туыстардың салдарынан Германий басқа минералдардың кристалдық торларына енгізе отырып, өз минералдарының түзілуіне шектеулі қабілеттілікті анықтайды. Сондықтан өз минералдары германия сирек кездеседі. Олардың барлығы сульфосолдар: Cu2 германит(Cu, Fe, Ge, Zn)2 (S, As)4 (6-10% Ge), ag8ges6 аргиродит (3,6—7% Ge), ag8 конфильдит(Sn, Ge) S6 (2% Ge дейін) және т.б. сирек минералдар (ультрабазит, ранерит, франкеит). Германия жер қыртысындағы тау жыныстары мен минералдар көп.

Табиғатта кездесуі

Жер қыртысындағы германийдің жалпы мөлшері салмағы бойынша 1,5⋅10-4% құрайды, яғни, мысалы, сурьма, күміс, висмуттан көп. Жер қыртысындағы елеусіз мөлшері мен кейбір кең тараған элементтерге геохимиялық жақындығына байланысты германий басқа минералдардың кристалдық торларына еніп, өзінің минералдарын түзу мүмкіндігінің шектеулілігін көрсетеді. Сондықтан оның өзіндік минералдары, германий өте сирек кездеседі.

Олардың барлығы дерлік сульфотұздар: германит Cu2 (Cu, Fe, Ge, Zn) 2 (S, As) 4 (6-10% Ge), аргиродит Ag8GeS6 (3,6-7% Ge), конфилдит Ag8 (Sn, Ge) S6 (2% Ge дейін) және басқа да сирек минералдар (ультрабасит, ранерит, франкейт). Германийдің негізгі бөлігі жер қыртысында көптеген тау жыныстары мен минералдарда шашыранды.

Мысалы, кейбір сфалериттерде германий мөлшері тоннасына килограммға жетеді, энаргитте 5 кг/т дейін, пираргиритте 10 кг/т дейін, сульванит пен франкитте 1 кг/т, басқа сульфидтер мен силикаттарда – жүздеген. және ондаған г / Т. Германий көптеген металдардың кен орындарында – түсті металдардың сульфидті рудаларында, темір рудаларында, кейбір оксидті минералдарда (хромит, магнетит, рутил және т.б.), граниттерде, диабаздарда және базальттарда шоғырланған. Сонымен қатар, германий барлық дерлік силикаттарда, көмір мен мұнайдың кейбір кен орындарында бар. Теңіз суындағы германий концентрациясы 6⋅10−5 мг/л.