გერმანიუმი

გერმანიუმი (ლათ. Germanium; ქიმიური სიმბოლო — Ge {\displaystyle {\ce {Ge}}} ), ეკა-სილიციუმი — ელემენტთა პერიოდული სისტემის მეოთხე პერიოდის, მეთოთხმეტე ჯგუფის (მოძველებული კლასიფიკაციით — მეოთხე ჯგუფის მთავარი ქვეჯგუფის, IVა) ქიმიური ელემენტი. მისი ატომური ნომერია 32, ატომური მასა — 72.630, tდნ — 938.25 °C, tდუღ — 2833 °C, სიმკვრივე — 5.323 გ/სმ3. იგი ბზინვარე, მძიმე, მონაცისფრო-თეთრი ფერის მეტალოიდია, შედეის ნახშირბადის ჯგუფში და ქიმიურად მსგავსია ჯგუფში მის მეზობლად მდებარე სილიციუმისა და გალიუმისა. გერმანიუმს გააჩნია ხუთი ბუნებრივი იზოტოპი, რომელთა მასა მერყეობს 70-დან 76-მდე. იგი წარმოქმნის დიდი რაოდენობით მეტალორგანულ ნაერთებს, მათ შორის ტეტრაეთილგერმანიუმს და იზობუტილგერმანიუმს. 1869 წ. ელემენტი იწინასწარმეტყველა დიმიტრი მენდელეევმა (როგორც ეკო-სილიციუმი) და აღმოჩენილ იქნა 1885 წელს გერმანელი ქიმიკოსის ალექსანდრ ქლემენს ვინკლერის მიერ, მინერალ არგიროდიტის ანალიზის დროს Ag8GeS6. გერმენიუმი შედარებით მოგვიანებით იქნა აღმოჩენილი, რადგანაც მინერალების ძალიან მცირე რიცხვი შეიცავს მას მაღალი კონცენტრაციით. გერმანიუმს დედამიწის ქერქის შემადგენელ ელემენტებს შორის უკავია დაახლოებით ორმოცდამეათე ადგილი. სახელი დარქმეულია გერმანიის ვინკლერის სამშობლოს პატივსაცემად. დედამიწის ქერქში გერმანიუმის საერთო შემცველობა არის 7×10−4% მასის მიხედვით, ანუ მეტი, ვიდრე მაგალითად, სტიბიუმი, ვერცხლი, ბისმუტი. გერმანიუმის მცირე შემცველობის გამო დედამიწის ქერქში და მისი გეოქიმიური მსგავსებისა ზოგ ფართოდ გავრცელებულ ელემენტებთან მას აღენიშნება შეზღუდული უნარი საკუთარი მინერალების წარმოქმნისა, და იბნევა სხვა მინერალების მესერში. ამიტომაც გერმანიუმის საკუთარი მინერალები გვხვდება განსაკუთრებულად იშვიათად. თითქმის ყველა ისინი წარმოადგენენ მინერალ-სულფომარილებს: გერმანიტი Cu2(Cu, Fe, Ge, Zn)2 (S, As)4 (6 — 10 % Ge), არგიროდიტი Ag8GeS6 (3,6 — 7 % Ge), კონფილდიტი Ag8(Sn, Ge) S6 (до 2 % Ge) და სხვა. გერმანიუმის ძირითადი მასა გაბნეულია დედამიწის ქერქში უმეტესწილად მთის ქანებში და მინერალებში. ასე მაგალითად, ზოგ სფალერიტებში გერმანიუმის შემცველობა აღწევს კილოგრამებს ტონაზე, ენარგიტებში 5 კგ/ტ-ზე, პირარგირიტში 10 კგ/ტ, სულვანიტში და ფრანკეიტში 1 კგ/ტ-ზე, სხვა სულფიდებში და სილიკატებში — ასეული და ათეულ გრამს/ტონაზე. გერმანიუმი კონცენტრირდება ბევრი ლითონის საბადოებში — ფერადი ლითონების სულფიდურ მადნებში, რკინის მადნებში, ზოგ ჟანგურ ოქსიდურ მინერალებში (ქრმიტებში, მაგნეტიტში, რუტილში და სხვა.), გრანიტებში, დიაბაზებში და ბაზალტებში. ამას გარდა, გერმანიუმი არის თითქმის ყველა სილიკატში, ზოგი ქვანახშირის და ნავთობის საბადოში. გერმანიუმის კონცენტრაცია ზღვის წყალში არის 6×10−5 მგრ/ლ. გერმანიუმი ასევე გვხვდება პოლიმეტალური, ნიკელის და ვოლფრამის მადნებში როგორც მინარევი, ასევე სილიკატებში. რთული და შრომატევადი ოპერაციების შედეგად მადნის გამდიდრებისათვის და მისი კონცენტრირებისათვის გერმანიუმს გამოყოფენ ოქსიდის სახით GeO2, რომელსაც აღადგენენ წყალბადით 600 °C-ის პირობებში მარტივ ნივთიერებამდე: GeO2 + 2H2 = Ge + 2H2O. გერმანიუმის მონოკრისტალების გაწმენდა და მოყვანა ხდება ზონური გამოდნობის მეთოდით. გერმანიუმის კრისტალური მესერი კუბური წახნაგცენტრირებული ალმასის ტიპისაა, სივრცული ჯგუფა F d3m, პარამეტრები а = 0,5658 ნმ. დრეკადობის მოდული E, გპა — 82 ბგერის სიჩქარე (t=20÷25 °C) სხვადასხვა მიმართულებით ·1000 მ/წმс. L100 : 4,92 S100 : 3,55 L110 : 5,41 S110 : 2,75 L111 : 5,56 S111 : 3,04 გერმანიუმი წარმოადგენს ტიპურ ნახევარგამტარს. სტატიკური შეფარდებითი დიელექტრიკული შეღწევადობა ε = 16,0 აკრძალული ზონის სიფართე (300 К) Eg = 0,67 ევ საკუთარი კონცენტრაცია ni=2,33×1013 სმ−3 ეფექტური მასა: ელექტრონების, გრძივი: mII=1,58m0, mII=1,64m0 ელექტრონების, განივი: m┴=0,0815m0 , m┴=0,082m0 ხვრელების, მძიმეების: mhh=0,379m0 ხვრელების, მჩატეების: mhl=0,042m0 ელექტრონული მსგავსება: χ = 4,0 ევ გერმანიუმის ლეგირება გალიუმის თხელი ფენით იწვევს ზეგამტარ მდგომარეობას. ბუნებაში გვხვდება ხუთი იზოტოპი: 70Ge (20,55 % მასა), 72Ge (27,37 %), 73Ge (7,67 %), 74Ge (36,74 %), 76Ge (7,67 %). პირველი ოთხი სტაბილურია, მეხუთე (76Ge) განიცდის ორმაგ ბეტა- დაშლას ნახევარდაშლის პერიოდით 1,58×1021 წელი. ამას გარდა არსებობს ორი შედარებით «ხანგრძლივ მცხოვრები» ხელოვნური იზოტოპი: 68Ge (ნახევარდაშლის დრო 270,8 დღე) და 71Ge (ნახევარდაშლის დრო 11,26 დღე). ქიმიურ ნაერთებში გერმანიუმი ჩვეულებრივ ავლენს 4.ან 2 ვალენტობას. ნაერთები სადაც გერმანიუმი ავლენს 4 ვალენტობას უფრო სტაბილურებია. ნორმალურ პირობებში მდგრადია ჰაერის, წყლის ტუტის და მჟავეების ზემოქმედების მიმართ, იხსნება царская водка და წყალბადის ზეჟანგის ტუტე ხსნარში. გამოიყენება ერმანიუმის შენადნობები და მინები გერმანიუმის დიოქსიდის საფუძველზე. ჰიდრიდები გერმილენი G e H 2 {\displaystyle GeH_{2}} გერმანი G e H 4 {\displaystyle GeH_{4}} დიგერმანი G e 2 H 6 {\displaystyle Ge_{2}H_{6}} ტრიგერმანი G e 3 H 8 {\displaystyle Ge_{3}H_{8}} ოქსიდები გერმანიუმის ოქსიდი(II) G e O {\displaystyle GeO} გერმანიუმის ოქსიდი (IV) G e O 2 {\displaystyle GeO_{2}} ჰიდროქსიდები გერმანიუმის ჰიდროქსიდი(II) G e ( O H ) 2 {\displaystyle Ge(OH)_{2}} მარილები ჰალოგენიდები გერმანიუმის ბრომიდი(IV) G e B r 4 {\displaystyle GeBr_{4}} გერმანიუმის იოდიდი(II) G e I 2 {\displaystyle GeI_{2}} გერმანიუმის იოდიდი(IV) G e I 4 {\displaystyle GeI_{4}} გერმანიუმის ფტორიდი(IV) G e F 4 {\displaystyle GeF_{4}} გერმანიუმის ქლორიდი(IV) G e C l 4 {\displaystyle GeCl_{4}} გერმანიუმის ნიტრიდი(IV) G e 3 N 4 {\displaystyle Ge_{3}N_{4}} გერმანიუმის სულფიდი (II) G e S {\displaystyle GeS} გერმანიუმის სულფიდი (IV) G e S 2 {\displaystyle GeS_{2}} გერმანიუმის სულფატი (IV) G e ( S O 4 ) 2 {\displaystyle Ge(SO_{4})_{2}} მთავარი სტატია: გერმანიუმორგანული ნაერთები. გერმანიუმორგანული ნაერთები — არის მეტალოორგანული ნაერთები რომლებსაც გააჩნიათ «გერმანიუმ-ნახშირბადის» კავშირი, ბმა. ზოგჯერ ასე უწოდებენ ყველანაირ ორგანულ ნაერთს რომელიც შეიცავს გერმანიუმს. პირველი გერმანიუმორგანული ნაერთია — ტეტრაეთილგერმანიუმი, სინთეზირებული იქნა გერმანელი ქიმიკოსის ქლემენს ვინკლერის მიერ (გერმ. Clemens Winkler) 1887 წელს. ტეტამეთილგერმანი (Ge(CH3)4) ტეტრაეთილგერმანი (Ge(C2H5)4). იზობუტილგერმანი ((CH3)2CHCH2GeH3) ინფრაწითელ ინტერვალში ზეწმინდა ლითონური გერმანიუმის გამჭვირვალობის გამო მას გააჩნია სტრატეგიული მნიშვნელობა ოპტიკური ელემენტების ინფრაწითელი ოპტიკის: ლინზების, პრიზმების, მრიცხველემის ოპტიკური ფანჯრები. ყველაზე მნიშვნელოვანი გამოყენების დარგია — თბოვიზიური კამერების ოპტიკა, რომლებიც მუშაობენ ტალღების შემდეგი სიგრძის დიაპაზონში 8-დან 14 მიკრონამდე. ასეთი მოწყობილობები გამოიყენება პასიურ ხედვის თბოსისტემებში, სამხედრო ღამის ხედვის მოწყობილობის, ინფრაწითელი დამიზნების სისტემებში, ხანძარსაწინააღმდეგო სისტემებში. გერმანიუმი ასევე გამოიყენება ინფრაწითელ-სპექტროსკოპიაში ოპტიკურ ხელსაწყოებში, რომლებიც გამოიყენება მაღალმგრძნობიარე ინფრაწითელ-სენსორებში. მასალას გააჩნია გარდატეხის ძალიან მაღალი მაჩვენებელი (4,0) და მოითხოვს ანტიათინათის საფარს. კერძოდ კი, გამოიყენება ალმასისმაგვარი ძალიან მაგარი ნახშირბადის საფარი, გარდატეხის მაჩვენებელით 2,0. გერმანიუმის ოქსიდის (GeO2) ყველაზე შესამჩნევი ფიზიკური მახასიათებელი არის — მისი მაღალი გარდატეხის მაჩვენებელი და დაბალი ოპტიკური დისპერსია. ეს თვისებები პოულობეთ გამოყენებას კამერების ფართოკუთხიანი ობიექტივის დასამზადებლად, მიკროსლოპიაში, და ოპტიკური ბოჭკოს წარმოებაში. გერმანიუმის ტეტრაქლორიდი თავისი მაღალი რეფრაქციის ხარისხის გამო და ოპტიკური დაბალი ოპტიკური გაბნეულობის გამო გამოიყენება ოპტობოჭკოების წარმოებაში. შენადნობის - GeSbTe-ის ოპტიკური თვისებების შეცვლა ფაზური გადასვლის დროს გამოიყენება გადაწერადი DVD-ის წარმოებაში. გერმანიუმი გამოიყენება ნახევარგამტარიან ხელსაწყოებში: ტრანზისტორებში, და დიოდებში. გერმანიუმიანი ტრანზისტორებს და სენსორებიან, დეტექტორებიან დიოდებს ააქვთ მაჩვენებლები, რომლებიც განსხვავდებიან სილიციუმისაგან. ამას გარდა, უკუ დენი გერმანიუმიან ხელსაწყოებს რამდენიმეჯერ მეტი აქვთ ვიდრე სილიციუმიანს — ვთქვათ, ერთნაირ პირობებში სილიციუმის დიოდს ექნება უკუ დენი 10 პა, ხოლო გერმანიუმიანს — 100 ნა, რაც 10000 ჯერ მეტია. 1960-წ-მდე. გერმანიუმის ნახევარგამტარებიანი ხელსაწყოები გამოიყენებოდა საყოველთაოდ. საბჭოთა სტანდარტით ГОСТ 10862-64 (1964 წ.) და უფრო გვიანი სტანდარტით, გერმანიუმიან ნახევარგატარებიან ხელსაწყოებს აქვთ აღნიშვნა, რომელიც იწყება ასოებით Г ან ციფრით 1, მაგალითად: ГТ313, 1Т308 — მაღალსიხშირიანი მცირესიმძლავრის ტრანზისტირები, ГД507 — იმპულსური დიოდია. მანამ ტრანზისტორებს ჰქონდათ ინდექსი, რომლებიც იწყებოდა ასოებით С, Т ან П (МП), ხოლო დიოდებისა — Д, ხელსაწყოს მასალის განსაზღვრისთვის ინდექსით შეუძლებელი იყო; თუმცა, მათი უმეტესობა იყო გერმანიუმის. ახლა გერმანიუმიანი დიოდები და ტრანზისტორები თითქმის მთლიანად გაძევებულია სიცილიუმიანით. გერმანიუმის ტელურიდი გამოიყენება როგორც სტაბილური თერმოელექტრული მასალა და თერმო ელექტრომამოძრავებელი ძალა 50 მკვ/К). გერმანიუმი ფართოდ გამოიყენება ბირთვულ ფიზიკაში როგორც გამა-გამოსხივების დეტექტორების მასალა. გერმანიუმის საშუალო ფასები 2007 წელს/infogeo.ru/metalls-ის მასალების მიხედვით ლითონური გერმანიუმი $1200/კგ გერმანიუმის დიოქსიდი $840/კგ გერმანიუმი აღმოჩენილია ცხოველებისა და მცენარეების ორგანიზმებში. გერმანიუმის მცირე რაოდენობა არ ახდენს ფიზიოლოგიურ ზემოქმედებას მცენარეებზე, მაგრამ ტოქსიკურია დიდი რაოდენობით. გერმანიუმი არატოქსიკურია ობის სოკოებისათვის. ცხოველებისათვის გერმანიუმი ნაკლებადტოქსიკურია. გერმანიუმის ნაერთებს არ აღმოაჩნდათ ფარმაკოლოგიური ზემოქმედება. გერმანიუმის და მისი ოქსიდის დასაშვები კონცენტრაცია ჰაერში არის — 2 მგრ/მ³, ანუ ისეთივე, როგორიც ასბესტის მტვერის წილი. ორვალენტიანი გერმანიუმის ნაერთები გაცილებით ტოქსიკურია. სილიციუმი გალიუმის არსენიდი გერმანიუმი Webelements-ზე გერმანიუმი ქიმიური ელემენტების პოპულარულ ბიბლიოთეკაში დაარქივებული 2017-03-10 საიტზე Wayback Machine. ↑ დოლიძე ვ., ციციშვილი ვ., „ოთხენოვანი ქიმიური ლექსიკონი“, თბ., 2004, გვ. 52 ↑ ქართული საბჭოთა ენციკლოპედია, ტ. 3, თბ., 1978. — გვ. 125-126. ↑ J.P. Riley and Skirrow G. Chemical Oceanography V. I, 1965 ↑ 4.0 4.1 ფიზიკური სიდიდეები: ცნობარი/ ა. პ. ბაბიჩევი ნ. ა. ბაბუშკინა, ა.მ. ბარტკოვსკი და სხვა. რედ. ი. ს. გრიგორევა, ე. ზ. მეილიხოვა. — მ.; ენერგოატომიზდატი, 1991. — 1232 с — ISBN 5-283-04013-5 ↑ ბარანსკი პ.ი., კლოჩევი ვ. პ., პოტიკევიჩი ი. ვ. ნახევარგამტარული ელექტრონიკა. მასალების თვისებები: ცნობარი. კიევი: ნაუკოვა დუმკა, 1975. 704ფ ↑ 6.0 6.1 6.2 ზი ს. ნახევარგამტარების ხელსაწყოების ფიზიკა. მ.:მირი, 1984. 455с ↑ Compulenta[მკვდარი ბმული] ↑ Rieke, G.H. (2007). „Infrared Detector Arrays for Astronomy“. Annu. Rev. Astro. Astrophys. 45: 77. doi:10.1146/annurev.astro.44.051905.092436. ↑ 9.0 9.1 Brown, Jr., Robert D.. (2000)Germanium (pdf). U.S. Geological Survey. დაარქივებულია ორიგინალიდან — 2011-08-22. ციტირების თარიღი: 2008-09-22. ↑ Lettington, Alan H. (1998). „Applications of diamond-like carbon thin films“. Carbon. 36 (5–6): 555–560. doi:10.1016/S0008-6223(98)00062-1. ↑ Gardos, Michael N.; Bonnie L. Soriano, Steven H. Propst (1990). „Study on correlating rain erosion resistance with sliding abrasion resistance of DLC on germanium“. Proc. SPIE,. 1325 (Mechanical Properties): 99. doi:10.1117/12.22449.CS1-ის მხარდაჭერა: დამატებითი პუნქტუაცია (link) ↑ Understanding Recordable & Rewritable DVD First Edition (pdf). Optical Storage Technology Association (OSTA). დაარქივებულია ორიგინალიდან — 2009-04-19. ციტირების თარიღი: 2008-09-22. ↑ Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника М.: Мир, 1982, 512 с. ↑ R.N. Soar. (January 2003, January 2004, January 2005, January 2006, January 2007). „Germanium“. U.S. Geological Survey Mineral Commodity Summaries. USGS Mineral Resources Program: 1–2. ISBN 0859340392. OCLC 16437701. line feed character არის |date=-ში №357 პოზიციაზე (დახმარება); შეამოწმეთ თარიღის პარამეტრი |date= და |year= / |date= mismatch-ში (დახმარება); |access-date= საჭიროებს მიეთითოს აგრეთვე |url= (დახმარება) ↑ ნაზარენკო ვ. ა. გერმანიუმის ანალიტიკური ქიმია. მ., ნაუკა, 1973. 264 ფ.