Что такое германий?

Что такое германий?

Германий — это серовато-белое, твердое, хрупкое вещество.

Символ элемента германия — Ge, его атомный номер — 32, а его номер CAS — 7440-56-4. Он классифицируется как «полуметаллический элемент», вещество, промежуточное между металлами и неметаллами. Это вещество, извлекаемое из руд и почвы в природе и открытое немецким ученым Винклером в 1885 году. Он классифицируется как редкий металл, потому что на земле его содержится всего около 0,00014%, а его добыча ограничена.

Соединения германия можно в целом разделить на два типа: органические и неорганические соединения германия.

Применение германия

1. Неорганический германий

Неорганический германий, такой как оксид германия, используется в качестве промышленного сырья для диодов, транзисторов, инфракрасных линз для камер ночного видения, оптических волокон, катализаторов в производстве ПЭТ-бутылок, медицинских принадлежностей, таких как браслеты, и германиевых горячих ванн. Оксид германия с его высоким показателем преломления и низкой оптической дисперсией особенно полезен в качестве легирующей примеси в ядре широкоугольных камер, микроскопов и оптических волокон. Германий можно сплавлять с кремнием, а схемы, использующие гетеропереходные свойства германия и кремния, работают быстро, что делает сплавы кремния с германием важным полупроводниковым материалом для высокоскоростных интегральных схем. Кроме того, полупроводниковые детекторы, изготовленные из монокристаллического высокочистого германия, используются в службах безопасности аэропортов для обнаружения источников радиации.

2. Органический германий

В то время как неорганический германий нерастворим в воде и накапливается в организме, нанося вред, органический германий в основном используется в продуктах здорового питания и косметике, поскольку он растворим в воде, а также содержится в растениях, известных своей пользой для организма, таких как женьшень и алоэ.

Свойства германия

Германий имеет температуру плавления 937°C и температуру кипения 2850°C. Он существует в твердом состоянии при комнатной температуре, а его плотность в твердом состоянии составляет 5,35 г/см3. Он нерастворим в разбавленных кислотах и ​​щелочах, но медленно растворяется в горячих концентрированных серной и азотной кислотах и ​​бурно реагирует с расплавленными щелочами, образуя германаты ([GeO4]4-). Он имеет более узкую запрещенную зону (0,7 эВ), чем кремний, что делает его полезным полупроводниковым элементом.

Структура германия

Германий имеет три различные кристаллические структуры, в зависимости от температуры и давления. При комнатной температуре и давлении он имеет кубическую структуру, похожую на алмаз, называемую α-германием, а при более высоких давлениях он имеет тетрагональную структуру, похожую на β-олово, называемую β-германием. Существует также структура, называемая германеном, которая создается с помощью процесса, похожего на графен, с использованием высокого вакуума и высокой температуры для осаждения слоев атомов германия на подложке, и считается материалом, который проявляет более обильные физические свойства, чем графен.

Другая информация о германии

1. Как производится германий

Германий в основном производится из сфалерита, но также встречается в рудах серебра, свинца и меди. Германий в рудах в основном представляет собой сульфиды, которые преобразуются в оксиды при нагревании их на воздухе (GeS2+3O2→GeO2+2SO2). Высокочистый оксид германия можно восстановить водородом (GeO2+2H2→Ge+2H2O) для получения продуктов, пригодных для инфракрасной оптики и производства полупроводников, в то время как восстановление коксом (GeO2+C→Ge+CO2) дает продукты для производства стали и промышленных изделий.

2. Правовая информация

Германий не подпадает ни под один из основных законов и нормативных актов, таких как Закон о контроле за ядовитыми и вредными веществами, Закон о пожарной службе и Закон о регистре выбросов и переноса загрязняющих веществ (Закон PRTR).

3. Меры предосторожности при обращении и хранении

Меры предосторожности при обращении и хранении следующие

• Герметично закройте контейнер и храните его в сухом, прохладном и темном месте.
• Используйте только на открытом воздухе или в хорошо проветриваемых помещениях.
• Избегайте контакта с сильными окислителями.
• При использовании надевайте защитные перчатки и очки.
• Тщательно мойте руки после работы.
• В случае попадания на кожу немедленно промойте водой.
• В случае попадания в глаза осторожно промойте водой в течение нескольких минут.