№32 Германий

История открытия:

В 1870 году Д.И. Менделеев на основании периодического закона предсказал еще неоткрытый элемент IV группы, назвав его экасилицием, и описал его основные свойства. В 1886 году немецкий химик Клеменс Винклер, при химическом анализе минерала аргиродита обнаружил этот химический элемент. Первоначально Винклер хотел назвать новый элемент «нептунием», но это название уже было дано одному из предполагаемых элементов, поэтому элемент получил название в честь родины учёного — Германии.

Нахождение в природе, получение:

Германий встречается в сульфидных рудах, железной руде, обнаруживается почти во всех силикатах. Основные минералы содержащие германий: аргиродит Ag₈GeS₆, конфильдит Ag₈(Sn,Ce)S₆, стоттит FeGe(OH)₆ , германит Cu₃(Ge,Fe,Ga)(S,As)₄ , рениерит Cu₃(Fe,Ge,Zn)(S,As)₄.
В результате сложных и трудоёмких операций по обогащению руды и её концентрированию германий выделяют в виде оксида GeO₂, который восстанавливают водородом при 600°C до простого вещества.
GeO₂ + 2H₂ =Ge + 2H₂O
Очистку германия проводят методом зонной плавки, что делает его одним из самых химически чистых материалов.

Физические свойства:

Твёрдое вещество серо-белого цвета, с металлическим блеском(tпл 938°C, tкип 2830°С)

Химические свойства:

При нормальных условиях германий устойчив к действию воздуха и воды, щелочей и кислот, растворяется в царской водке и в щелочном растворе перекиси водорода. Степени окисления германия в его соединениях: 2, 4.

Важнейшие соединения:

Оксид германия(II), GeO, серо-чёрн., слабо раств. в-во, при нагревании диспропорционирует: 2GeO = Ge + GeO₂
Гидроксид германия(II) Ge(OH)₂, крас.-оранж. крист.,
Йодид германия(II), GeI₂, желт. кр., раств. в воде, гидрол. по кат.
Гидрид германия(II), GeH₂, тв. бел. пор., легко окисл. и разлаг.

Оксид германия(IV), GeO₂, бел. крист., амфотерн., получают гидролизом хлорида, сульфида, гидрида германия, или реакцией германия с азотной кислотой.
Гидроксид германия(IV), (германиевая кислота), H₂GeO₃, слаб. неуст. двухосн. к-та, соли германаты, напр. германат натрия, Na₂GeO₃, бел. крист., раств. в воде; гигроскопичен. Существуют также гексагидроксогерманаты Na₂[Ge(OH)₆] (орто-германаты), и полигерманаты
Сульфат германия(IV), Ge(SO₄)₂, бесцв. кр., гидролизуются водой до GeO₂, получают нагреванием при 160°C хлорида германия(IV) с серным ангидридом: GeCl₄ + 4SO₃ = Ge(SO₄)₂ + 2SO₂ + 2Cl₂
Галогениды германия(IV), фторид GeF₄ - бесц. газ, необр. гидрол., реагирует с HF, образуя H₂[GeF₆] – германофтористоводородную кислоту: GeF₄ + 2HF = H₂[GeF₆],
хлорид GeCl₄, бесцв. жидк., гидр., бромид GeBr₄, сер. кр. или бесцв. жидк., раств. в орг. соед.,
йодид GeI₄, желт.-оранж. кр., медл. гидр., раств. в орг. соед.
Сульфид германия(IV), GeS₂, бел. кр., плохо раств. в воде, гидрол., реагирует со щелочами:
3GeS₂ + 6NaOH = Na₂GeO₃ + 2Na₂GeS₃ + 3H₂O, образуя германаты и тиогерманаты.
Гидрид германия(IV), "герман", GeH₄, бесцв. газ, органические производные тетраметилгерман Ge(CH₃)₄, тетраэтилгерман Ge(C₂H₅)₄ - бесцв. жидкости.

Применение:

Важнейший полупроводниковый материал, основные направления применения: оптика, радиоэлектроника, ядерная физика.

Соединения германия мало токсичны. Германий – микроэлемент, который в организме человека повышает эффективность иммунной системы организма, борется с онкозаболеваниями, уменьшает болевые ощущения. Отмечается также, что германий способствует переносу кислорода к тканям организма и является мощным антиоксидантом – блокатором свободных радикалов в организме.
Суточная потребность организма человека – 0,4–1,5 мг.
Чемпионом по содержанию германия среди пищевых продуктов является чеснок (750 мкг германия на 1 г сухой массы зубков чеснока).

Материал подготовлен студентами ИФиХ ТюмГУ
Демченко Ю.В., Борноволоковой А.А.