Germaniy haqida malumot

Germaniy  - kimyoviy elementlar davriy tizimining 4-davr 14-guruhidagi (eski jadvalda to'rtinchi guruhning asosiy guruhida), 32 atom raqamida joylashgan . Ge bilan belgilangan ( nem. Germaniya ). Germaniy moddasi  kulrang-oq rangdagi oraliq metall bo'lib, metalllar kabi yaltiroq.  Kremniy singari, u ham yarimo'tkazgichdir.

Germaniy
← Litiy | Fosfor  →
Oddiy moddaning ko'rinishi kulrang-oq rangdagi oraliq metall
Atom xossalari
Nomi, belgi, raqami ——————-→ Germaniy (Ge), 32
Atom massasi ——————-→ 72.630 m.a.b. (g/mol)
Elektron konfiguratsiyasi ——————-→[Ar] 3d 104s 24p 2
Atom radiusi ——————-→ 122.5 pm
Kimyoviy xossalari
Kovalent radius ——————-→ 122 pm
Ion radiusi ——————-→ (+ 4e) 53 (+ 2e) 73  pm
Elektrmanfiyligi ——————-→ 2.01 (poling shkalasi bo‘yicha)
Oksidlanish darajasi ——————-→ -4; -2; -3; -2; -1; 0; +2; +3; +4
Ionlanish energiyasi ——————-→   1‑y: 761,2  kJ/mol; (7,89 eV)
Oddiy moddaning termodinamik xususiyatlari
Termodinamik faza ——————-→ Qattiq modda
Zichlik ( n.sh. da ) ——————-→5,323 g / sm³
Erish harorati ——————-→ 1210,6 K
Qaynatish harorati ——————-→ 3103 K
Solishtirma erish issiqligi ——————-→ 36,8 kJ/mol;
Solishtirma buglanish issiqligi ——————-→ 328 kJ/mol;
Molyar issiqlikgi ——————-→ 23.32  kJ/(K∙mol);
Molyar hajmi ——————-→ 13.6 mol/sm3;
Oddiy moddaning kristall panjarasi
Panjara tuzilishi ——————-→ olmos
Panjara parametrlari ——————-→ 5,660 Å
Boshqa xususiyatlar
Issiqlik o’tkazuvchanligi ——————-→ (300 K) 60,2 Vt / (m · K)
CAS raqami ——————-→7440-56-4

Ishlatilish sohalari

2007 yilda germaniyning asosiy iste'molchilari quyidagilar bo'lgan: 35% optik aloqa tolalilalari;  30 % termal ko'rish optikasi; 15% kimyoviy katalizatorlar; 15% elektronika; germaniyning oz miqdori metallurgiya tomonidan iste'mol qilinadi.

• Spektrning infraqizil sohasidagi shaffofligi tufayli germaniy yuqori toza metalli infraqizil optik elementlarini ishlab chiqarishda strategik ahamiyatga ega: linzalar, prizmalar, optik oynalar.
• 1970-yillarga qadar germaniy elektron sanoatida asosiy yarimo'tkazgich material bo'lgan  tranzistorlar va diodlar ishlab chiqarishda keng qo'llanilgan . Keyinchalik germaniy butunlay kremniy bilan almashtirildi. Germaniyadagi tranzistorlar va diodlar kremniydan farq qiluvchi xususiyatlarga ega.
• Germaniy tellurid barqaror termoelektrik material va termoelektr qotishmalarining tarkibiy qismi (termo- EYK 50 mkV / K) sifatida ishlatiladi.
• Germaniy yadro fizikasida gamma-nur detektorlari uchun material sifatida keng qo'llaniladi .
• Argentium® zargarlik qotishmasida (kumush 935 yoki 960) germaniy legirlovchi elementi bo'lib, buyumlar yuzasida shaffof va bardoshli himoya oksidi qatlami hosil bo'lishini ta'minlaydi.

Narxlar

2007 yilda germaniyning o'rtacha narxi: 

• Germaniy metal $1200 / kg
• Germaniya dioksidi $ 840 / kg

Tarqalganligi

Yer qobig‘idagi germaniy miqdori 1,5∙10⁻⁴ % massa ulushini tashkil qiladi deb baholanadi. Bu jihatdan u surma, kumush va vismutdan ko‘proqdir. Germaniy elementining o‘z minerallari juda kam va u odatda, boshqa minerallar tarkibida uchraydi. Ushbu kam sonli germaniy minerallarining deyarli hammasi sulfat tuzlari ko‘rinishida bo‘lib, masalan, germanit Cu₂(Cu, Fe, Ge, Zn)₂ (S, As)₄ mineralida 6-10 % miqdorda germaniy elementi bo‘ladi. Yuqorida aytilgan argirodit Ag₈GeS₆ esa 3,6 dan 7 % gacha Ge tutadi. Konfildit  Ag₈(Sn, Ge) S₆ tarkibida 2% gacha germaniy bo‘lishi mumkin. Yer qobig‘idagi germaniy massasining asosiy qismi tog‘ jinslari va minerallar tarkibida yoyilib ketgan. Ayrim sfaleritlarda germaniy miqdori har bir tonnada 1 kg gacha yetadi; enargitlarda esa 5 kg/tonnaga boradi; pirargirit minerallarida esa 10 kg/tonna germaniy bo‘lishi aniqlangan. Germaniy asosan rangli metallar rudalarida va shuningdek, temir rudasida konsentratsiyalangan bo‘ladi. Dengiz suvidagi germaniy konsentratsiyasi 6∙10⁻⁵ mg/litr atrofida bo‘ladi.

Kimyiviy xossalari

Kimyoviy birikmalarda germaniy odatda +4 yoki +2 oksidlanish darajalarini namoyish etadi . U metall va metallmas xususiyatlarni ega. Germani +2 oksidlanish darajasiga ega bo'lgan birikmalar beqaror va +4 oksidlanish darajasiga o'tishga moyil.  Odatiy sharoitlarda germaniy havo, suv, ishqor va kislotalar ta’siriga chidamli; spirtda, hamda, vodorod peroksidning ishqoriy eritmasida eriydi.

Ge + 2H₂SO₄  → GeO₂ * xH₂O + 2SO₂ + (2-x)H₂O

Ge + 4HNO₃  → GeO₂ * xH₂O + 4NO₂ + (2-x)H₂O

U ishqorlarda faqat oksidlovchi moddalar ishtirokida eriydi:

Ge + 2KOH + 2H₂O₂ → K₂GeO₃ + 3H₂O

Germaniyning germilen (GeH₂), german (GeH₄), digerman (Ge₂H₆) singari gidridlari; GeO, GeO₂ singari oksidlari; shuningdek, qator gidroksidlari (masalan, Ge(OH)₂); hamda, tuzlari (masalan, GeI₄, GeF₄, GeBr₄) ko‘rinishidagi noorganik birikmalari mavjud.

Qirol aroqida va konsentrlangan gidroflorik va nitrat kislotalar aralashmasida eritamiz:

3Ge + 4HNO₃ + 18HCl → 3H₂[GeCl₆] + 4NO + 8H₂O

Shuningdek, uning organik birikmalari ham mavjud bo‘lib, ular asosan metalloorganik birikmalardir. Bunday birikmalarda albatta germaniy-uglerod bog‘i mavjud bo‘ladi va bunga misol tariqasida, tetraetilgerman moddasini keltirish mumkin. Uni dastlab, 1887-yilda Klemens Vinklerning o‘zi sintez qilgan bo‘lib, (Ge(C₂H₅)₄) formulasiga ega. Bundan tashqari, germaniyning izobutilgerman ((CH₃)₂CHCH₂GeH₃) va tetrametilgerman (Ge(CH₃)₄) ko‘rinishidagi organik birikmalari mavjud.

Germaniyning olinishi

Germaniy odatda, nikel va volfram rudalaridan yarimmetall aralashma tarzida ajratib olinadi. Shuningdek, u silikatlar tarkibidan ham olinadi. Rudani juda murakkab qayta ishlash jarayonlaridan keyin, germaniyning GeO₂ ko‘rinishdagi oksidi ajratib olinadi. Keyin esa uni 600 ℃ haroratda, vodorod yordamida sof element ko‘rinishiga qayta tiklanadi:

GeO₂ + 2H₂ → Ge + 2H₂O

Jahon miqyosida germaniy olishning asosiy xom ashyosi sfalerit minerali hisoblanadi. Dunyo bo‘ylab germaniyning asosiy konlari Rossiya uzoq sharqi (Vladivostok va Saxalinda), hamda, Xitoyning shimoliy-sharqida, Ichki Mo‘g‘uliston yerida, hamda, janubi-sharqidagi Yunnan provinsiyasida joylashgan. Asosiy germaniy ishlab chiqaruvchilar ham shu davlatlar, ya'ni, Rossiya va Xitoyning o‘zi sanaladi; shuningdek, jahon yalpi germaniy ishlab chiqarish miqdorining salmoqli ulushini AQSh ham ta’minlaydi.

Fizik xususiyatlar 

Germaniy – oq-kumushrang tusdagi mo‘rt metall. 938,25 ℃ da eriydi, 2850 ℃ da qaynaydi. Zichligi 5,33 gramm/sm³. Germaniy, eritish jarayonida zichligi ortadigan kam sonli moddalardan biridir. Qattiq holdagi germaniy zichligi 5,327 gr/sm³ bo‘lgan holda, suyuq holda u 5,557 gr/sm³ zichlik kasb etadi. Shuningdek, bu metall elektr tokini faqat bir yo‘nalishda o‘tkazishi xossasi tufayli, yarimo‘tkazgich sanaladi. Uning statik dielektrik singdiruvchanligi ε=16; galliy bilan legirlangan germaniy yupqa plyonka ko‘rinishida, o‘ta past haroratlarda o‘ta o‘tkazgich xossasini namoyon qiladi. Kristall panjarasi kub shaklida, olmosniki singari bo‘ladi

Izotoplari

Germaniyning tabiiy izotoplari 5 xil.

Ulardan to‘rttasi barqaror izotoplar bo‘lib, bular:

⁷⁰Ge (20,55%), ⁷²Ge (27,37%), ⁷³Ge (7,67%), ⁷⁴Ge (36,74 %), ⁷⁶Ge (7,67%) izotoplaridir (qavs ichida, umumiy izotop miqdoridagi foiz ulushi ko‘rsatilgan).

Shuningdek, bu elementning bitta o‘ta sust radioaktivlikka ega bo‘lgan beqaror izotopi ⁷⁶Ge ham mavjud bo‘lib, uning yarim yemirilish davri Koinot yoshidan ham katta hisoblanadi. Uning yarim yemirilish davri 1,58∙10²¹ yil deb hisoblangan.

Germaniy elementining yana 27 xil sun’iy izotoplari olingan bo‘lib, ularning atom massasi 58 dan 89 gacha bo‘lgan oraliqda joylashadi. Radioizotoplar orasida germaniyning ⁶⁸Ge sun’iy izotopi nisbatan barqaror bo‘lib, uning yarim yemirilish davri 2715 kunni tashkil qiladi. Eng qisqa yarim yemirilish davri ⁶⁰Ge izotopiga tegishli, u atigi 30 msek muddatda parchalanib ketadi.

Kashf etilish tarixi va nomining kelib chiqishi

Tabiatda germaniy elementi mavjudligini dastavval, davriy qonunga binoan 1870-yilda Mendeleyev ilmiy taxmin (bashorat) qilgan. Mendeleyevning o‘zi ushbu elementga ekasilitsiy deb shartli nom bergan va uning kimyoviy xossalarini va atom massasini taxminan aytib bergan edi.

Oradan 15 yil o‘tib, ya'ni, 1885-yilda Germaniyaning Saksoniya yeri, Frayberg shahrida argirodit minerali (Ag₈GeS₆) topib olingan. Nemis kimyogari Klemens Vinkler ushbu mineralning kimyoviy tarkibini tahlil qilish asnosida, uning tarkibidan yangi kimyoviy elementni kashf qiladi va u haqida, 1886-yilning 6-fevral kuni, maxsus maqola orqali e’lon qiladi. 1886-1887 yillarda chop etilgan ikkita katta ilmiy maqolasi orqali esa, Vinkler ushbu elementning kimyoviy va fizik xossalari haqida mufassal bayon qilib, unga Germaniya sharafiga, germaniy deb nom berishni taklif qilgan. Albatta, bunda, olim elementni o‘z vatani sharafiga nomlagani yaqqol haqiqatdir.

Keyinchalik, Vinklerning o‘zi germaniy tetraxloridini (GeCl₄) kimyoviy analiz qilish orqali, uning atom og‘irligini hisoblagan va shuningdek, ushbu elementning bir nechta birikmalarini kashf qilgan.

Germaniy elementi 1930-yillarga qadar deyarli hech bir sohada ishlatilmagan. Shu sababli ham, o‘sha paytlarda u kam o‘rganilgan. Germaniyning yarimo‘tkazgich metall sifatidagi favqulodda katta ahamiyati ma’lum bo‘lgach, dunyo bo‘yicha bu elementga bo‘lgan talab oshdi va u boradagi tadqiqotlar keng quloch yozdi.

Biologik ahamiyatlar

Tirik organizmlarda, xususan, o‘simlik va hayvonlar tanasida germaniy elementi aniqlangan. Bu borada aniq ilmiy xulosalar yetarli emas. Uning kam miqdorlari o‘simliklarga toksik ta’sir ko‘rsatmasligi ma’lum; lekin, katta miqdordagisi o‘simliklarni zararlaydi. Zambrug‘larga esa, germaniyning toksik ta’siri mutlaqo sezilmaydi.

Hayvonlar uchun ham germaniy birikmalari past toksik ta’sir ko‘rsatadi. Germaniy birikmalarining farmakologik ahamiyati aniqlanmagan. Germaniy va uning oksidlarining havodagi ruxsat etilgan chegaraviy konsentratsiyasi 2 mg/m³ (asbest changi ham shunday ko‘rsatkichga ega).