जर्मेनियम तत्व। जर्मेनियम के गुण, निष्कर्षण और अनुप्रयोग

रासायनिक तत्व जर्मेनियम तत्वों की आवर्त सारणी में चौथे समूह (मुख्य उपसमूह) में है। यह धातुओं के परिवार से संबंधित है, इसका सापेक्ष परमाणु द्रव्यमान 73 है। द्रव्यमान के अनुसार, पृथ्वी की पपड़ी में जर्मेनियम की मात्रा द्रव्यमान द्वारा 0.00007 प्रतिशत अनुमानित है।

डिस्कवरी इतिहास

दिमित्री इवानोविच मेंडेलीव की भविष्यवाणियों के लिए रासायनिक तत्व जर्मेनियम की स्थापना की गई थी। यह वह था जिसने ईकैसिलिकॉन के अस्तित्व की भविष्यवाणी की थी, और इसकी खोज के लिए सिफारिशें दी गई थीं।

उनका मानना ​​था कि यह धातु तत्व टाइटेनियम, जिरकोनियम अयस्कों में पाया जाता है। मेंडलीफ ने स्वयं इस रासायनिक तत्व को खोजने की कोशिश की, लेकिन उनके प्रयास असफल रहे। केवल पंद्रह साल बाद, हिमलफ़र्स्ट में स्थित एक खदान में, एक खनिज पाया गया, जिसे अर्गिरोडाइट कहा जाता है। इस खनिज में पाए जाने वाले चांदी के कारण इस यौगिक का नाम पड़ा है।

संरचना में रासायनिक तत्व जर्मेनियम की खोज फ्रीबर्ग माइनिंग अकादमी के रसायनज्ञों के एक समूह ने अनुसंधान शुरू करने के बाद ही की थी। के। विंकलर के मार्गदर्शन में, उन्होंने पाया कि केवल 93 प्रतिशत खनिज जस्ता, लोहा, साथ ही सल्फर, पारा के ऑक्साइड के कारण होता है। विंकलर ने सुझाव दिया कि शेष सात प्रतिशत उस समय अज्ञात रासायनिक तत्व से आया था। अतिरिक्त रासायनिक प्रयोगों के बाद, जर्मेनियम की खोज की गई। रसायनज्ञ ने एक रिपोर्ट में अपनी खोज की घोषणा की, नए तत्व के गुणों पर प्राप्त जानकारी को जर्मन केमिकल सोसाइटी को प्रस्तुत किया।

रासायनिक तत्व जर्मेनियम को विंकलर द्वारा एक गैर-धातु के रूप में, सुरमा और आर्सेनिक के साथ सादृश्य द्वारा पेश किया गया था। केमिस्ट इसे नेप्च्यूनियम कहना चाहता था, लेकिन उस नाम का इस्तेमाल पहले ही किया जा चुका था। तब इसे जर्मेनियम कहा जाने लगा। विंकलर द्वारा खोजे गए रासायनिक तत्व ने उस समय के प्रमुख रसायनज्ञों के बीच गंभीर चर्चा की। जर्मन वैज्ञानिक रिक्टर ने सुझाव दिया कि यह वही एक्सासिलिकॉन है जिसके बारे में मेंडेलीव ने बात की थी। कुछ समय बाद, इस धारणा की पुष्टि हुई, जिसने महान रूसी रसायनज्ञ द्वारा बनाए गए आवधिक कानून की व्यवहार्यता साबित कर दी।

भौतिक गुण

जर्मेनियम की विशेषता कैसे हो सकती है? मेंडेलीव में रासायनिक तत्व की 32 क्रम संख्या है। यह धातु 937.4°C पर पिघलती है। इस पदार्थ का क्वथनांक 2700 °C होता है।

जर्मेनियम एक ऐसा तत्व है जिसका पहली बार जापान में चिकित्सा प्रयोजनों के लिए उपयोग किया गया था। जानवरों पर किए गए ऑर्गोजर्मेनियम यौगिकों के कई अध्ययनों के साथ-साथ मनुष्यों पर अध्ययन के बाद, जीवित जीवों पर ऐसे अयस्कों का सकारात्मक प्रभाव खोजना संभव था। 1967 में, डॉ. के. असाई इस तथ्य की खोज करने में सफल रहे कि जैविक जर्मेनियम में जैविक प्रभावों का एक विशाल स्पेक्ट्रम है।

जैविक गतिविधि

रासायनिक तत्व जर्मेनियम की विशेषता क्या है? यह एक जीवित जीव के सभी ऊतकों तक ऑक्सीजन ले जाने में सक्षम है। एक बार रक्त में, यह हीमोग्लोबिन के साथ सादृश्य द्वारा व्यवहार करता है। जर्मेनियम मानव शरीर की सभी प्रणालियों के पूर्ण कामकाज की गारंटी देता है।

यह धातु है जो प्रतिरक्षा कोशिकाओं के प्रजनन को उत्तेजित करती है। यह, कार्बनिक यौगिकों के रूप में, गामा-इंटरफेरॉन के गठन की अनुमति देता है, जो रोगाणुओं के प्रजनन को रोकता है।

जर्मेनियम घातक ट्यूमर के गठन को रोकता है, मेटास्टेस के विकास को रोकता है। इस रासायनिक तत्व के कार्बनिक यौगिक इंटरफेरॉन के उत्पादन में योगदान करते हैं, एक सुरक्षात्मक प्रोटीन अणु जो शरीर द्वारा विदेशी निकायों की उपस्थिति के लिए सुरक्षात्मक प्रतिक्रिया के रूप में निर्मित होता है।

उपयोग के क्षेत्र

जर्मेनियम के एंटिफंगल, जीवाणुरोधी, एंटीवायरल गुण इसके आवेदन के क्षेत्रों का आधार बन गए हैं। जर्मनी में, यह तत्व मुख्य रूप से अलौह अयस्कों के प्रसंस्करण के उप-उत्पाद के रूप में प्राप्त किया गया था। जर्मेनियम सांद्र को विभिन्न तरीकों से अलग किया गया था, जो फीडस्टॉक की संरचना पर निर्भर करता है। इसमें 10 प्रतिशत से अधिक धातु नहीं थी।

आधुनिक अर्धचालक प्रौद्योगिकी में जर्मेनियम का वास्तव में उपयोग कैसे किया जाता है? पहले दिए गए तत्व की विशेषता ट्रायोड, डायोड, पावर रेक्टिफायर और क्रिस्टल डिटेक्टरों के उत्पादन के लिए इसके उपयोग की संभावना की पुष्टि करती है। जर्मेनियम का उपयोग डोसिमेट्रिक उपकरणों के निर्माण में भी किया जाता है, ऐसे उपकरण जो एक स्थिर और वैकल्पिक चुंबकीय क्षेत्र की ताकत को मापने के लिए आवश्यक हैं।

इस धातु के अनुप्रयोग का एक अनिवार्य क्षेत्र अवरक्त विकिरण संसूचकों का निर्माण है।

यह न केवल स्वयं जर्मेनियम, बल्कि इसके कुछ यौगिकों का भी उपयोग करने का वादा कर रहा है।

रासायनिक गुण

कमरे के तापमान पर जर्मेनियम नमी और वायुमंडलीय ऑक्सीजन के लिए काफी प्रतिरोधी है।

श्रृंखला में - जर्मेनियम - टिन), कम करने की क्षमता में वृद्धि देखी गई है।

जर्मेनियम हाइड्रोक्लोरिक और सल्फ्यूरिक एसिड के समाधान के लिए प्रतिरोधी है, यह क्षार समाधान के साथ बातचीत नहीं करता है। इसी समय, यह धातु एक्वा रेजिया (सात नाइट्रिक और हाइड्रोक्लोरिक एसिड) के साथ-साथ हाइड्रोजन पेरोक्साइड के एक क्षारीय घोल में भी जल्दी घुल जाती है।

किसी रासायनिक तत्व का पूर्ण विवरण कैसे दें? जर्मेनियम और उसके मिश्र धातुओं का न केवल भौतिक और रासायनिक गुणों के संदर्भ में, बल्कि अनुप्रयोगों के संदर्भ में भी विश्लेषण किया जाना चाहिए। नाइट्रिक एसिड के साथ जर्मेनियम के ऑक्सीकरण की प्रक्रिया धीमी गति से आगे बढ़ती है।

प्रकृति में होना

आइए रासायनिक तत्व को चिह्नित करने का प्रयास करें। जर्मेनियम प्रकृति में यौगिकों के रूप में ही पाया जाता है। प्रकृति में सबसे आम जर्मेनियम युक्त खनिजों में, हम जर्मेनाइट और अर्गीरोडाइट को अलग करते हैं। इसके अलावा, जर्मेनियम जिंक सल्फाइड और सिलिकेट में और विभिन्न प्रकार के कोयले में कम मात्रा में मौजूद होता है।

सेहत को नुकसान

जर्मेनियम का शरीर पर क्या प्रभाव पड़ता है? एक रासायनिक तत्व जिसका इलेक्ट्रॉनिक सूत्र 1e है; 8 ई; 18 ई; 7 ई, मानव शरीर पर प्रतिकूल प्रभाव डाल सकता है। उदाहरण के लिए, जर्मेनियम सांद्रता लोड करते समय, पीसने के साथ-साथ इस धातु के डाइऑक्साइड को लोड करते समय, व्यावसायिक रोग प्रकट हो सकते हैं। अन्य स्रोतों के रूप में जो स्वास्थ्य के लिए हानिकारक हैं, हम कार्बन मोनोऑक्साइड प्राप्त करने, जर्मेनियम पाउडर को बार में पिघलाने की प्रक्रिया पर विचार कर सकते हैं।

अधिशोषित जर्मेनियम को शरीर से शीघ्रता से उत्सर्जित किया जा सकता है, अधिकतर मूत्र के साथ। वर्तमान में, जहरीले जर्मेनियम अकार्बनिक यौगिक कैसे होते हैं, इस बारे में कोई विस्तृत जानकारी नहीं है।

जर्मेनियम टेट्राक्लोराइड का त्वचा पर जलन पैदा करने वाला प्रभाव होता है। नैदानिक ​​​​परीक्षणों में, साथ ही संचयी मात्रा के दीर्घकालिक मौखिक प्रशासन के साथ जो कि 16 ग्राम स्पाइरोगर्मेनियम (एक कार्बनिक एंटीट्यूमर दवा) तक पहुंच गया, साथ ही साथ अन्य जर्मेनियम यौगिकों, इस धातु की नेफ्रोटॉक्सिक और न्यूरोटॉक्सिक गतिविधि पाई गई।

ऐसी खुराक आमतौर पर औद्योगिक उद्यमों के लिए विशिष्ट नहीं होती हैं। जानवरों पर किए गए प्रयोगों का उद्देश्य एक जीवित जीव पर जर्मेनियम और उसके यौगिकों के प्रभाव का अध्ययन करना था। नतीजतन, धातु जर्मेनियम की धूल, साथ ही इसके डाइऑक्साइड की एक महत्वपूर्ण मात्रा में साँस लेने पर स्वास्थ्य में गिरावट को स्थापित करना संभव था।

वैज्ञानिकों ने जानवरों के फेफड़ों में गंभीर रूपात्मक परिवर्तन पाए हैं, जो प्रजनन प्रक्रियाओं के समान हैं। उदाहरण के लिए, वायुकोशीय वर्गों का एक महत्वपूर्ण मोटा होना सामने आया था, साथ ही ब्रोन्ची के आसपास लसीका वाहिकाओं के हाइपरप्लासिया, रक्त वाहिकाओं का मोटा होना।

जर्मेनियम डाइऑक्साइड त्वचा को परेशान नहीं करता है, लेकिन आंख की झिल्ली के साथ इस यौगिक के सीधे संपर्क से जर्मेनिक एसिड का निर्माण होता है, जो एक गंभीर ओकुलर अड़चन है। लंबे समय तक इंट्रापेरिटोनियल इंजेक्शन के साथ, परिधीय रक्त में गंभीर परिवर्तन पाए गए।

महत्वपूर्ण तथ्य

सबसे हानिकारक जर्मेनियम यौगिक जर्मेनियम क्लोराइड और जर्मेनियम हाइड्राइड हैं। बाद वाला पदार्थ गंभीर विषाक्तता को भड़काता है। तीव्र चरण के दौरान मरने वाले जानवरों के अंगों की रूपात्मक परीक्षा के परिणामस्वरूप, उन्होंने संचार प्रणाली में महत्वपूर्ण विकारों के साथ-साथ पैरेन्काइमल अंगों में सेलुलर संशोधनों को दिखाया। वैज्ञानिक इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि हाइड्राइड एक बहुउद्देश्यीय जहर है जो तंत्रिका तंत्र को प्रभावित करता है और परिधीय संचार प्रणाली को प्रभावित करता है।

जर्मेनियम टेट्राक्लोराइड

यह श्वसन प्रणाली, आंखों और त्वचा के लिए एक मजबूत अड़चन है। 13 mg/m 3 की सांद्रता पर यह कोशिकीय स्तर पर फुफ्फुसीय प्रतिक्रिया को दबाने में सक्षम है। इस पदार्थ की एकाग्रता में वृद्धि के साथ, ऊपरी श्वसन पथ की गंभीर जलन होती है, लय में महत्वपूर्ण परिवर्तन और श्वास की आवृत्ति होती है।

इस पदार्थ के जहर से कैटरल-डिस्क्वैमेटिव ब्रोंकाइटिस, इंटरस्टिशियल निमोनिया हो जाता है।

रसीद

चूंकि प्रकृति में जर्मेनियम निकल, पॉलीमेटेलिक, टंगस्टन अयस्कों के लिए अशुद्धता के रूप में मौजूद है, इसलिए शुद्ध धातु को अलग करने के लिए उद्योग में अयस्क संवर्धन से जुड़ी कई श्रम-गहन प्रक्रियाएं की जाती हैं। सबसे पहले, जर्मेनियम ऑक्साइड को इससे अलग किया जाता है, फिर एक साधारण धातु प्राप्त करने के लिए इसे ऊंचे तापमान पर हाइड्रोजन से कम किया जाता है:

GeO2 + 2H2 = Ge + 2H2O।

इलेक्ट्रॉनिक गुण और समस्थानिक

जर्मेनियम को एक अप्रत्यक्ष-अंतराल विशिष्ट अर्धचालक माना जाता है। इसकी पारगम्यता का मान 16 है और इलेक्ट्रॉन बंधुता का मान 4 eV है।

गैलियम के साथ डोप की गई एक पतली फिल्म में, जर्मेनियम को अतिचालकता की स्थिति देना संभव है।

प्रकृति में इस धातु के पांच समस्थानिक हैं। इनमें से चार स्थिर हैं, और पांचवां डबल बीटा क्षय से गुजरता है, जिसका आधा जीवन 1.58×10 21 वर्ष है।

निष्कर्ष

वर्तमान में, इस धातु के कार्बनिक यौगिकों का उपयोग विभिन्न उद्योगों में किया जाता है। इंफ्रारेड ऑप्टिक्स के ऑप्टिकल तत्वों के निर्माण के लिए धातु अल्ट्रा-हाई प्योरिटी जर्मेनियम के अवरक्त वर्णक्रमीय क्षेत्र में पारदर्शिता महत्वपूर्ण है: प्रिज्म, लेंस, आधुनिक सेंसर की ऑप्टिकल खिड़कियां। जर्मेनियम के उपयोग का सबसे आम क्षेत्र थर्मल इमेजिंग कैमरों के लिए प्रकाशिकी का निर्माण है जो तरंग दैर्ध्य रेंज में 8 से 14 माइक्रोन तक संचालित होता है।

इस तरह के उपकरणों का उपयोग सैन्य उपकरणों में अवरक्त मार्गदर्शन प्रणाली, रात दृष्टि, निष्क्रिय थर्मल इमेजिंग और अग्निशमन प्रणालियों के लिए किया जाता है। इसके अलावा, जर्मेनियम में एक उच्च अपवर्तक सूचकांक होता है, जो विरोधी-चिंतनशील कोटिंग के लिए आवश्यक होता है।

रेडियो इंजीनियरिंग में, जर्मेनियम-आधारित ट्रांजिस्टर में ऐसी विशेषताएं होती हैं, जो कई मायनों में सिलिकॉन तत्वों से अधिक होती हैं। जर्मेनियम कोशिकाओं की रिवर्स धाराएं उनके सिलिकॉन समकक्षों की तुलना में काफी अधिक होती हैं, जिससे ऐसे रेडियो उपकरणों की दक्षता में उल्लेखनीय वृद्धि संभव हो जाती है। यह देखते हुए कि जर्मेनियम प्रकृति में सिलिकॉन की तरह सामान्य नहीं है, सिलिकॉन अर्धचालक तत्व मुख्य रूप से रेडियो उपकरणों में उपयोग किए जाते हैं।

जर्मेनियम

जर्मेनियम-मैं; एम।रासायनिक तत्व (जीई), एक धात्विक चमक के साथ एक भूरा-सफेद ठोस (मुख्य अर्धचालक सामग्री है)। जर्मेनियम प्लेट।

◁ जर्मेनियम, वें, वें। जी-वें कच्चा माल। जी पिंड।

(अव्य। जर्मेनियम), आवधिक प्रणाली के समूह IV का एक रासायनिक तत्व। लैटिन जर्मनिया से नाम - जर्मनी, केए विंकलर की मातृभूमि के सम्मान में। सिल्वर ग्रे क्रिस्टल; घनत्व 5.33 ग्राम / सेमी 3, टी pl 938.3ºC. प्रकृति में बिखरे हुए (स्वयं के खनिज दुर्लभ हैं); अलौह धातुओं के अयस्कों से खनन। इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों (डायोड, ट्रांजिस्टर, आदि) के लिए अर्धचालक सामग्री, मिश्र धातु घटक, आईआर उपकरणों में लेंस के लिए सामग्री, आयनकारी विकिरण डिटेक्टर।

जर्मेनियम (अव्य। जर्मेनियम), जीई ("हर्टेम्पमैनियम" पढ़ें), परमाणु संख्या 32 के साथ एक रासायनिक तत्व, परमाणु द्रव्यमान 72.61। प्राकृतिक जर्मेनियम में द्रव्यमान संख्या 70 के साथ पांच समस्थानिक होते हैं (प्राकृतिक मिश्रण में सामग्री द्रव्यमान से 20.51% है), 72 (27.43%), 73 (7.76%), 74 (36.54%), और 76 (7.76%)। बाहरी इलेक्ट्रॉन परत विन्यास 4 एस 2 पी 2 . ऑक्सीकरण राज्य +4, +2 (वैलेंस IV, II)। यह तत्वों की आवर्त सारणी में चौथी अवधि में IVA समूह में स्थित है।
डिस्कवरी इतिहास
के ए विंकलर द्वारा खोजा गया था (सेमी।विंकलर क्लेमेंस अलेक्जेंडर)(और उनकी मातृभूमि - जर्मनी के नाम पर) 1886 में इस तत्व के अस्तित्व के बाद खनिज argyrodite Ag 8 GeS 6 का विश्लेषण करते समय और इसके कुछ गुणों की भविष्यवाणी डी। आई। मेंडेलीव ने की थी। (सेमी।मेंडेलीव दिमित्री इवानोविच).
प्रकृति में होना
पृथ्वी की पपड़ी में सामग्री वजन के हिसाब से 1.5 10 -4% है। बिखरे हुए तत्वों को संदर्भित करता है। यह प्रकृति में मुक्त रूप में नहीं होता है। सिलिकेट, तलछटी लोहा, पॉलीमेटेलिक, निकल और टंगस्टन अयस्क, कोयला, पीट, तेल, थर्मल पानी और शैवाल में अशुद्धता के रूप में शामिल है। सबसे महत्वपूर्ण खनिज: जर्मेनाइट Cu 3 (Ge, Fe, Ga) (S, As) 4, स्टॉटाइट FeGe (OH) 6, प्लंबोजर्मनाइट (Pb, Ge, Ga) 2 SO 4 (OH) 2 2H 2 O, अर्गिरोडाइट Ag 8 GeS 6, रेनियराइट Cu 3 (Fe, Ge, Zn) (S, As) 4।
जर्मेनियम प्राप्त करना
जर्मेनियम प्राप्त करने के लिए, अलौह धातु अयस्कों के प्रसंस्करण के उप-उत्पाद, कोयले के दहन से राख, और कोक रसायन के कुछ उप-उत्पादों का उपयोग किया जाता है। जीई युक्त फीडस्टॉक प्लवनशीलता से समृद्ध होता है। फिर सांद्र को GeO2 ऑक्साइड में बदल दिया जाता है, जो हाइड्रोजन के साथ अपचयित हो जाता है (सेमी।हाइड्रोजन):
जीओ 2 + 4 एच 2 \u003d जीई + 2 एच 2 ओ
10 -3 -10 -4% की अशुद्धता सामग्री के साथ सेमीकंडक्टर शुद्धता जर्मेनियम ज़ोन पिघलने से प्राप्त होता है (सेमी।जोन मेल्टिंग)क्रिस्टलीकरण (सेमी।क्रिस्टलीकरण)या वाष्पशील मोनोजर्मेन GeH 4 का थर्मोलिसिस:
गेह 4 \u003d जीई + 2एच 2,
जीई के साथ सक्रिय धातुओं के यौगिकों के अपघटन के दौरान बनता है - एसिड द्वारा जर्मेनाइड्स:
Mg 2 Ge + 4HCl \u003d GeH 4 - + 2MgCl 2
भौतिक और रासायनिक गुण
जर्मेनियम एक धात्विक चमक वाला एक चांदी का पदार्थ है। क्रिस्टल जाली स्थिर संशोधन (जीई I), घन, चेहरा केंद्रित हीरा प्रकार, लेकिन= 0.533 एनएम (उच्च दबाव पर तीन अन्य संशोधन प्राप्त किए गए थे)। गलनांक 938.25 डिग्री सेल्सियस, क्वथनांक 2850 डिग्री सेल्सियस, घनत्व 5.33 किग्रा / डीएम 3. इसमें अर्धचालक गुण हैं, बैंड गैप 0.66 eV (300 K पर) है। जर्मेनियम 2 माइक्रोन से अधिक तरंग दैर्ध्य के साथ अवरक्त विकिरण के लिए पारदर्शी है।
Ge के रासायनिक गुण सिलिकॉन के समान हैं। (सेमी।सिलिकॉन). सामान्य परिस्थितियों में ऑक्सीजन के लिए प्रतिरोधी (सेमी।ऑक्सीजन), जल वाष्प, तनु अम्ल। गर्म होने पर मजबूत जटिल एजेंटों या ऑक्सीकरण एजेंटों की उपस्थिति में, जीई एसिड के साथ प्रतिक्रिया करता है:
जीई + एच 2 एसओ 4 सांद्र \u003d जीई (एसओ 4) 2 + 2एसओ 2 + 4 एच 2 ओ,
जीई + 6एचएफ \u003d एच 2 + 2 एच 2,
जीई + 4 एचएनओ 3 सांद्र। \u003d एच 2 जियो 3 + 4एनओ 2 + 2एच 2 ओ
जीई एक्वा रेजिया के साथ प्रतिक्रिया करता है (सेमी।एक्वा रेजिया):
Ge + 4HNO 3 + 12HCl = GeCl 4 + 4NO + 8H 2 O।
ऑक्सीकरण एजेंटों की उपस्थिति में जीई क्षार समाधान के साथ बातचीत करता है:
जीई + 2NaOH + 2H 2 O 2 \u003d Na 2.
जब हवा में 700 डिग्री सेल्सियस तक गर्म किया जाता है, तो जीई प्रज्वलित होता है। जीई आसानी से हैलोजन के साथ इंटरैक्ट करता है (सेमी।हलोजन)और ग्रे (सेमी।सल्फर):
जीई + 2आई 2 = जीईआई 4
हाइड्रोजन के साथ (सेमी।हाइड्रोजन), नाइट्रोजन (सेमी।नाइट्रोजन), कार्बन (सेमी।कार्बन)जर्मेनियम सीधे प्रतिक्रिया में प्रवेश नहीं करता है, इन तत्वों के साथ यौगिक अप्रत्यक्ष रूप से प्राप्त होते हैं। उदाहरण के लिए, जीई 3 एन 4 नाइट्राइड तरल अमोनिया में जर्मेनियम डायोडाइड जीईआई 2 को भंग करके बनता है:
जीईआई 2 + एनएच 3 तरल -> एन -> जीई 3 एन 4
जर्मेनियम ऑक्साइड (IV), GeO 2, एक सफेद क्रिस्टलीय पदार्थ है जो दो संशोधनों में मौजूद है। संशोधनों में से एक जटिल जर्मेनिक एसिड के गठन के साथ पानी में आंशिक रूप से घुलनशील है। उभयचर गुण दिखाता है।
GeO 2 क्षार के साथ अम्ल ऑक्साइड के रूप में क्रिया करता है:
जियो 2 + 2NaOH \u003d ना 2 जियो 3 + एच 2 ओ
GeO2 अम्ल के साथ परस्पर क्रिया करता है:
जीओ 2 + 4 एचसीएल \u003d जीईसीएल 4 + 2 एच 2 ओ
जीई टेट्राहैलाइड गैर-ध्रुवीय यौगिक हैं जो पानी से आसानी से हाइड्रोलाइज्ड हो जाते हैं।
3GeF 4 + 2H 2 O \u003d GeO 2 + 2H 2 GeF 6
टेट्राहैलाइड्स सीधे संपर्क द्वारा प्राप्त किए जाते हैं:
जीई + 2सीएल 2 = जीईसीएल 4
या थर्मल अपघटन:
BaGeF6 = GeF4 + BaF2
जर्मेनियम हाइड्राइड रासायनिक रूप से सिलिकॉन हाइड्राइड के समान होते हैं, लेकिन GeH 4 मोनोजर्मेन SiH 4 मोनोसिलेन की तुलना में अधिक स्थिर होता है। जर्मन लोग समजातीय श्रेणी बनाते हैं Ge n H 2n+2 , Ge n H 2n और अन्य, लेकिन ये श्रृंखला सिलाने की तुलना में छोटी हैं।
Monogermane GeH 4 एक गैस है जो हवा में स्थिर है और पानी के साथ प्रतिक्रिया नहीं करती है। लंबी अवधि के भंडारण के दौरान, यह एच 2 और जीई में विघटित हो जाता है। मोनोजर्मेन सोडियम बोरोहाइड्राइड NaBH4 के साथ जर्मेनियम डाइऑक्साइड GeO2 की कमी से प्राप्त होता है:
जियो 2 + एनएबीएच 4 \u003d जीएचएच 4 + नाबीओ 2।
बहुत अस्थिर GeO मोनोऑक्साइड जर्मेनियम और GeO2 डाइऑक्साइड के मिश्रण के मध्यम ताप से बनता है:
जीई + जीईओ 2 = 2 जीईओ।
जीई (द्वितीय) यौगिक आसानी से जीई की रिहाई के साथ अनुपातहीन हो जाते हैं:
2GeCl 2 -> Ge + GeCl 4
जर्मेनियम डाइसल्फ़ाइड GeS 2 एक सफेद अनाकार या क्रिस्टलीय पदार्थ है, जिसे GeCl 4 के अम्लीय घोल से H 2 S के अवक्षेपण द्वारा प्राप्त किया जाता है:
जीईसीएल 4 + 2 एच 2 एस \u003d जीईएस 2 + 4 एचसीएल
GeS 2 क्षार और अमोनियम या क्षार धातु सल्फाइड में घुल जाता है:
जीईएस 2 + 6NaOH \u003d ना 2 + 2Na 2 एस,
जीईएस 2 + (एनएच 4) 2 एस \u003d (एनएच 4) 2 जीईएस 3
Ge कार्बनिक यौगिकों का भाग हो सकता है। ज्ञात हैं (CH 3) 4 Ge, (C 6 H 5) 4 Ge, (CH 3) 3 GeBr, (C 2 H 5) 3 GeOH और अन्य।
आवेदन
जर्मेनियम एक अर्धचालक पदार्थ है जिसका उपयोग इंजीनियरिंग और रेडियो इलेक्ट्रॉनिक्स में ट्रांजिस्टर और माइक्रोक्रिकिट्स के उत्पादन में किया जाता है। कांच पर जमा जीई की पतली फिल्मों का उपयोग रडार प्रतिष्ठानों में प्रतिरोध के रूप में किया जाता है। धातुओं के साथ जीई के मिश्र धातु सेंसर और डिटेक्टरों में उपयोग किए जाते हैं। जर्मेनियम डाइऑक्साइड का उपयोग चश्मे के उत्पादन में किया जाता है जो अवरक्त विकिरण संचारित करता है।

विश्वकोश शब्दकोश. 2009 .

देखें कि "जर्मेनियम" अन्य शब्दकोशों में क्या है:

सैक्सोनी में पाए जाने वाले दुर्लभ खनिज अर्गीरोडाइट में 1886 में खोजा गया एक रासायनिक तत्व। रूसी भाषा में शामिल विदेशी शब्दों का शब्दकोश। चुडिनोव ए.एन., 1910. जर्मेनियम (तत्व की खोज करने वाले वैज्ञानिक की मातृभूमि के सम्मान में नामित), रसायन। तत्व, ... ... रूसी भाषा के विदेशी शब्दों का शब्दकोश

- (जर्मेनियम), जीई, आवधिक प्रणाली के समूह IV का एक रासायनिक तत्व, परमाणु संख्या 32, परमाणु द्रव्यमान 72.59; अधातु; अर्धचालक सामग्री। जर्मेनियम की खोज जर्मन रसायनज्ञ के. विंकलर ने 1886 में की थी... आधुनिक विश्वकोश

जर्मेनियम- जीई समूह IV तत्व सिस्टम; पर। एन। 32, पर। एम। 72.59; टीवी धातु के साथ बात। चमक प्राकृतिक जीई द्रव्यमान संख्या 70, 72, 73, 74 और 76 के साथ पांच स्थिर समस्थानिकों का मिश्रण है। जीई के अस्तित्व और गुणों की भविष्यवाणी 1871 में डी। आई ... ... द्वारा की गई थी। तकनीकी अनुवादक की हैंडबुक

जर्मेनियम- (जर्मेनियम), जीई, आवधिक प्रणाली के समूह IV का एक रासायनिक तत्व, परमाणु संख्या 32, परमाणु द्रव्यमान 72.59; अधातु; अर्धचालक सामग्री। जर्मेनियम की खोज जर्मन रसायनज्ञ के. विंकलर ने 1886 में की थी। ... सचित्र विश्वकोश शब्दकोश

- (अव्य। जर्मेनियम) जीई, आवधिक प्रणाली के समूह IV का एक रासायनिक तत्व, परमाणु संख्या 32, परमाणु द्रव्यमान 72.59। केए विंकलर की मातृभूमि के सम्मान में लैटिन जर्मनिया जर्मनी से नामित। सिल्वर ग्रे क्रिस्टल; घनत्व 5.33 g/cm³, mp 938.3 ... बड़ा विश्वकोश शब्दकोश

- (प्रतीक जीई), मेंडेलीव की आवर्त सारणी के समूह IV का एक सफेद-ग्रे धातु तत्व, जिसमें विशेष रूप से, जर्मेनियम (1871) में अभी तक अनदेखे तत्वों के गुणों की भविष्यवाणी की गई थी। तत्व की खोज 1886 में हुई थी। जस्ता गलाने का एक उप-उत्पाद ... ... वैज्ञानिक और तकनीकी विश्वकोश शब्दकोश

जीई (अक्षांश से। जर्मनिया जर्मनी * ए। जर्मेनियम; एन। जर्मेनियम; एफ। जर्मेनियम; और। जर्मेनियो), रसायन। तत्व IV समूह आवधिक। मेंडेलीव की प्रणाली, at.s. 32, पर। एम. 72.59. प्राकृतिक G. में 4 स्थिर समस्थानिक होते हैं 70Ge (20.55%), 72Ge ... ... भूवैज्ञानिक विश्वकोश

- (जीई), सिंथेटिक एकल क्रिस्टल, पीपी, बिंदु समरूपता समूह m3m, घनत्व 5.327 g/cm3, Tmelt=936 °C, ठोस। मोहस स्केल 6 पर, पर। मी 72.60। आईआर क्षेत्र में पारदर्शी एल 1.5 से 20 माइक्रोन तक; एल = 1.80 µm eff के लिए वैकल्पिक रूप से अनिसोट्रोपिक। अपवर्तन n=4.143।…… भौतिक विश्वकोश

मौजूद हैं।, समानार्थक शब्द की संख्या: 3 सेमीकंडक्टर (7) इकैसिलिकॉन (1) तत्व (159) ... पर्यायवाची शब्दकोश

जर्मेनियम- रसायन। तत्व, प्रतीक जीई (अव्य। जर्मेनियम), और। एन। 32, पर। एम। 72.59; भंगुर चांदी ग्रे क्रिस्टलीय पदार्थ, घनत्व 5327 किग्रा / एम 3, विल = 937.5 डिग्री सेल्सियस। प्रकृति में बिखरा हुआ; यह मुख्य रूप से जस्ता मिश्रण के प्रसंस्करण के दौरान खनन किया जाता है और ... ... महान पॉलिटेक्निक विश्वकोश

1870 में डी.आई. मेंडेलीव ने आवधिक कानून के आधार पर, समूह IV के अभी भी अनदेखे तत्व की भविष्यवाणी की, इसे एक्सिलिकियम कहा, और इसके मुख्य गुणों का वर्णन किया। 1886 में, जर्मन रसायनज्ञ क्लेमेंस विंकलर ने खनिज अर्गिरोडाइट के रासायनिक विश्लेषण के दौरान इस रासायनिक तत्व की खोज की। प्रारंभ में, विंकलर नए तत्व को "नेप्च्यूनियम" नाम देना चाहता था, लेकिन यह नाम पहले से ही प्रस्तावित तत्वों में से एक को दिया गया था, इसलिए तत्व का नाम वैज्ञानिक की मातृभूमि - जर्मनी के नाम पर रखा गया था।

प्रकृति में होना, प्राप्त करना:

जर्मेनियम सल्फाइड अयस्कों, लौह अयस्क में पाया जाता है, और लगभग सभी सिलिकेट्स में पाया जाता है। जर्मेनियम युक्त मुख्य खनिज: argyrodite Ag 8 GeS 6, confieldite Ag 8 (Sn, Ce)S 6, Stottite FeGe (OH) 6, जर्मेनाइट Cu 3 (Ge, Fe, Ga) (S,As) 4, रेनियराइट Cu 3 (फे, जीई, जेडएन) (एस, एएस) 4।
अयस्क के संवर्धन और इसकी सांद्रता के लिए जटिल और समय लेने वाली प्रचालनों के परिणामस्वरूप, जर्मेनियम को GeO2 ऑक्साइड के रूप में पृथक किया जाता है, जिसे हाइड्रोजन के साथ 600°C पर एक साधारण पदार्थ में अपचित किया जाता है।
जीओ 2 + 2 एच 2 \u003d जीई + 2 एच 2 ओ
जर्मेनियम को ज़ोन मेल्टिंग द्वारा शुद्ध किया जाता है, जो इसे सबसे रासायनिक रूप से शुद्ध सामग्री में से एक बनाता है।

भौतिक गुण:

धात्विक चमक के साथ धूसर-सफ़ेद ठोस (mp 938°C, bp 2830°C)

रासायनिक गुण:

सामान्य परिस्थितियों में, जर्मेनियम हवा और पानी, क्षार और एसिड के लिए प्रतिरोधी है, यह एक्वा रेजिया में और हाइड्रोजन पेरोक्साइड के एक क्षारीय समाधान में घुल जाता है। इसके यौगिकों में जर्मेनियम का ऑक्सीकरण अवस्था: 2, 4।

सबसे महत्वपूर्ण कनेक्शन:

जर्मेनियम (द्वितीय) ऑक्साइड, GeO, ग्रे-ब्लैक, थोड़ा सॉल। इन-इन, गर्म होने पर, यह अनुपातहीन हो जाता है: 2GeO \u003d Ge + GeO 2
जर्मेनियम (द्वितीय) हाइड्रॉक्साइड Ge(OH) 2 , लाल-नारंगी। क्रिस्टल,
जर्मेनियम (द्वितीय) आयोडाइड, जीईआई 2 , पीला करोड़, सोल। पानी में, हाइड्रोल। अलविदा।
जर्मेनियम (द्वितीय) हाइड्राइड, GeH 2 , टीवी। सफेद पोर।, आसानी से ऑक्सीकृत। और क्षय।

जर्मेनियम (चतुर्थ) ऑक्साइड, जियो 2 , सफेद क्रिस्टल, एम्फोटेरिक, क्लोराइड, सल्फाइड, जर्मेनियम हाइड्राइड के हाइड्रोलिसिस द्वारा या नाइट्रिक एसिड के साथ जर्मेनियम की प्रतिक्रिया से प्राप्त होता है।
जर्मेनियम (IV) हाइड्रॉक्साइड, (जर्मेनिक अम्ल), एच 2 जियो 3 , कमजोर। अनस्ट। द्विअक्षीय टू-टा, जर्नेट लवण, उदाहरण के लिए। सोडियम जर्नेट, ना 2 जियो 3 , सफेद क्रिस्टल, सोल। पानी में; हीड्रोस्कोपिक Na 2 hexahydroxogermanates (ortho-germanates), और polygermanates भी हैं
जर्मेनियम (चतुर्थ) सल्फेट, Ge(SO 4) 2 , रंगहीन। करोड़, पानी द्वारा GeO 2 को हाइड्रोलाइज्ड, 160 ° C पर सल्फ्यूरिक एनहाइड्राइड के साथ जर्मेनियम (IV) क्लोराइड को गर्म करके प्राप्त किया जाता है: GeCl 4 + 4SO 3 \u003d Ge (SO 4) 2 + 2SO 2 + 2Cl 2
जर्मेनियम (IV) हैलाइड, फ्लोराइडजीईएफ 4 - सर्वश्रेष्ठ। गैस, कच्चा हाइड्रोल।, एचएफ के साथ प्रतिक्रिया करता है, एच 2 बनाता है - जर्मेनोफ्लोरिक एसिड: जीईएफ 4 + 2एचएफ \u003d एच 2,
क्लोराइडजीईसीएल 4, रंगहीन। तरल, हाइड्रा।, ब्रोमाइडजीईबीआर 4, सेर। करोड़। या रंगहीन। तरल, सोल। संगठन में कॉन।,
योडिदजीईआई 4, पीला-नारंगी। करोड़, धीमा। हाइड्र।, सोल। संगठन में चोर
जर्मेनियम (चतुर्थ) सल्फाइड, जीईएस 2 , सफेद के.आर., खराब सोल। पानी में, हाइड्रोल।, क्षार के साथ प्रतिक्रिया करता है:
3GeS 2 + 6NaOH = Na 2 GeO 3 + 2Na 2 GeS 3 + 3H 2 O, जिससे जर्मनेट और थियोजर्मनेट बनते हैं।
जर्मेनियम (IV) हाइड्राइड, "जर्मन", GeH 4 , रंगहीन गैस, टेट्रामेथिलगर्मन जीई (सीएच 3) 4 के कार्बनिक डेरिवेटिव, टेट्राएथिलगर्मेन जीई (सी 2 एच 5) 4 - रंगहीन। तरल पदार्थ।

आवेदन:

सबसे महत्वपूर्ण अर्धचालक सामग्री, आवेदन के मुख्य क्षेत्र: प्रकाशिकी, रेडियो इलेक्ट्रॉनिक्स, परमाणु भौतिकी।

जर्मेनियम यौगिक थोड़े विषैले होते हैं। जर्मेनियम एक सूक्ष्म तत्व है जो मानव शरीर में शरीर की प्रतिरक्षा प्रणाली की क्षमता को बढ़ाता है, कैंसर से लड़ता है और दर्द को कम करता है। यह भी ध्यान दिया जाता है कि जर्मेनियम शरीर के ऊतकों को ऑक्सीजन के हस्तांतरण को बढ़ावा देता है और एक शक्तिशाली एंटीऑक्सीडेंट है - शरीर में मुक्त कणों का अवरोधक।
मानव शरीर की दैनिक आवश्यकता 0.4-1.5 मिलीग्राम है।
लहसुन खाद्य उत्पादों के बीच जर्मेनियम सामग्री में चैंपियन है (लहसुन लौंग के सूखे द्रव्यमान के 750 माइक्रोग्राम जर्मेनियम प्रति 1 ग्राम)।

सामग्री टूमेन स्टेट यूनिवर्सिटी के भौतिकी और रसायन विज्ञान संस्थान के छात्रों द्वारा तैयार की गई थी
डेमचेंको यू.वी., बोर्नोवोलोकोवा ए.ए.
स्रोत:
जर्मेनियम//विकिपीडिया./ यूआरएल: http://ru.wikipedia.org/?oldid=63504262 (पहुंच की तिथि: 06/13/2014)।
जर्मेनियम//Allmetals.ru/URL: http://www.allmetals.ru/metals/germanium/ (पहुंच की तिथि: 06/13/2014)।

और सिलिकॉन से पहले भी, जर्मेनियम सबसे महत्वपूर्ण अर्धचालक पदार्थ बन गया था।

यहाँ प्रश्न उपयुक्त है: अर्धचालक और अर्धचालक क्या हैं? यहां तक ​​कि विशेषज्ञ भी कभी-कभी इसका स्पष्ट उत्तर देना कठिन पाते हैं। "अर्धचालकता की सटीक परिभाषा कठिन है और यह इस बात पर निर्भर करता है कि अर्धचालकों की कौन सी संपत्ति मानी जाती है" - अर्धचालक पर एक काफी सम्मानजनक वैज्ञानिक कार्य से यह उत्क्रमणीय उत्तर उधार लिया गया है। सच है, एक बहुत स्पष्ट परिभाषा है: "एक अर्धचालक दो कारों के लिए एक कंडक्टर है," लेकिन यह पहले से ही लोककथाओं के क्षेत्र से है ...

तत्व संख्या 32 के बारे में मुख्य बात यह है कि यह एक अर्धचालक है। हम इस संपत्ति के स्पष्टीकरण पर बाद में लौटेंगे। इस बीच, एक भौतिक रासायनिक "व्यक्तित्व" के रूप में जर्मेनियम के बारे में।

जर्मेनियम के रूप में यह है

शायद, अधिकांश पाठकों ने कभी जर्मेनियम नहीं देखा है। यह तत्व काफी दुर्लभ, महंगा है, इससे उपभोक्ता सामान नहीं बनता है, और सेमीकंडक्टर उपकरणों का जर्मेनियम "स्टफिंग" इतना छोटा है कि आप देख सकते हैं कि यह क्या है, जर्मेनियम, मुश्किल, भले ही डिवाइस का शरीर टूट गया हो। इसलिए, हम जर्मेनियम के मुख्य गुणों, इसकी उपस्थिति, विशेषताओं के बारे में बात करेंगे। और आप मानसिक रूप से उन सरल ऑपरेशनों को करने की कोशिश करते हैं जो लेखक को एक से अधिक बार करने पड़ते थे।

हम पैकेज से जर्मेनियम का एक मानक पिंड निकालते हैं। यह लगभग नियमित बेलनाकार आकार का एक छोटा शरीर है, जिसका व्यास 10 से 35 और कई दसियों मिलीमीटर की लंबाई है। कुछ संदर्भ पुस्तकें बताती हैं कि आइटम #32 चांदी है, लेकिन यह हमेशा सत्य नहीं होता है: जर्मेनियम का रंग इसकी सतह के उपचार पर निर्भर करता है. कभी यह लगभग काला दिखता है, कभी यह स्टील जैसा दिखता है, लेकिन कभी-कभी यह चांदी का भी होता है।

जर्मेनियम पिंड पर विचार करते समय, यह मत भूलो कि इसकी कीमत लगभग सोने के समान है, और कम से कम इस कारण से आपको इसे फर्श पर नहीं गिराना चाहिए। लेकिन एक और कारण है, और भी महत्वपूर्ण: जर्मेनियम लगभग कांच की तरह भंगुर है और तदनुसार व्यवहार कर सकता है। मैंने देखा है कि कैसे, इस तरह की विफलता के बाद, एक लापरवाह प्रयोगकर्ता लंबे समय तक फर्श पर रेंगता रहा, सभी टुकड़ों को एक में इकट्ठा करने की कोशिश कर रहा था ... दिखने में, जर्मेनियम को सिलिकॉन के साथ भ्रमित करना आसान है। ये तत्व न केवल मुख्य अर्धचालक सामग्री होने का दावा करने वाले प्रतिस्पर्धी हैं, बल्कि एनालॉग भी हैं। हालांकि, कई तकनीकी गुणों और उपस्थिति की समानता के बावजूद, एक सिलिकॉन पिंड से जर्मेनियम पिंड को अलग करना काफी सरल है: जर्मेनियम सिलिकॉन से दोगुना भारी है (क्रमशः 5.33 और 2.33 ग्राम / सेमी 3 घनत्व)।

अंतिम कथन को स्पष्ट करने की आवश्यकता है, हालाँकि ऐसा लगता है कि संख्याएँ टिप्पणी को रोकती हैं। तथ्य यह है कि संख्या 5.33 जर्मेनियम -1 को संदर्भित करती है - तत्व संख्या 32 के पांच एलोट्रोपिक संशोधनों में से सबसे आम और सबसे महत्वपूर्ण। उनमें से एक अनाकार है, चार क्रिस्टलीय हैं। क्रिस्टलीय जर्मेनियम -1 में सबसे हल्का है। इसके क्रिस्टल हीरे के क्रिस्टल की तरह ही बनाए जाते हैं, लेकिन अगर ऐसी संरचना कार्बन के लिए अधिकतम घनत्व निर्धारित करती है, तो जर्मेनियम में भी सघन "पैकिंग" होती है। मध्यम ताप (30 हजार एटीएम और 100 डिग्री सेल्सियस) के साथ उच्च दबाव सफेद टिन की तरह क्रिस्टल जाली के साथ जीई-आई को जीई-द्वितीय में परिवर्तित करता है।

इसी तरह, Ge-II, Ge-III और Ge-IV से भी सघनता प्राप्त की जा सकती है।

क्रिस्टलीय जर्मेनियम के सभी "असामान्य" संशोधन Ge-I और विद्युत चालकता से बेहतर हैं। इस विशेष गुण का उल्लेख आकस्मिक नहीं है: विद्युत चालकता का मूल्य (या प्रतिरोधकता का पारस्परिक) अर्धचालक तत्व के लिए विशेष रूप से महत्वपूर्ण है।

लेकिन अर्धचालक क्या है?

औपचारिक रूप से, अर्धचालक एक पदार्थ है जिसकी प्रतिरोधकता हज़ारवें से लाखों ओम प्रति 1 सेमी है। "से" और "से" फ्रेम बहुत चौड़े हैं, लेकिन इस श्रेणी में जर्मेनियम का स्थान काफी निश्चित है। शुद्ध जर्मेनियम के एक सेंटीमीटर घन का 18°C ​​पर प्रतिरोध 72 ओम है। 19°C पर उसी घन का प्रतिरोध घटकर 68 ओम हो जाता है। यह आम तौर पर अर्धचालकों की विशेषता है - तापमान में मामूली बदलाव के साथ विद्युत प्रतिरोध में एक महत्वपूर्ण परिवर्तन। जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, प्रतिरोध आमतौर पर कम हो जाता है। यह विकिरण के प्रभाव में और यांत्रिक विकृतियों के दौरान दोनों में महत्वपूर्ण रूप से बदलता है।

उल्लेखनीय है जर्मेनियम की संवेदनशीलता (जैसा कि, वास्तव में, अन्य अर्धचालकों की) न केवल बाहरी प्रभावों के लिए। जर्मेनियम के गुण अशुद्धियों की नगण्य मात्रा से भी अत्यधिक प्रभावित होते हैं। अशुद्धियों की रासायनिक प्रकृति कम महत्वपूर्ण नहीं है।

वी समूह के एक तत्व को जोड़ने से इलेक्ट्रॉनिक प्रकार की चालकता के साथ अर्धचालक प्राप्त करना संभव हो जाता है। हाइड्रोइलेक्ट्रिक पावर स्टेशन इस प्रकार तैयार किए जाते हैं (एंटीमनी के साथ डोप किए गए इलेक्ट्रॉनिक जर्मेनियम)। समूह III के एक तत्व को जोड़कर, हम इसमें एक छेद प्रकार की चालकता बनाएंगे (सबसे अधिक बार यह GDH - गैलियम के साथ डोप्ड होल जर्मेनियम है)।

याद रखें कि "छेद" इलेक्ट्रॉनों द्वारा खाली किए गए स्थान हैं जो एक अन्य ऊर्जा स्तर पर चले गए हैं। प्रवासी द्वारा खाली किए गए "अपार्टमेंट" पर उसके पड़ोसी का तुरंत कब्जा हो सकता है, लेकिन उसका अपना अपार्टमेंट भी था। एक के बाद एक बसावटें बनाई जाती हैं, और गड्ढा हिलता-डुलता रहता है।

इलेक्ट्रॉनिक और छेद चालकता वाले क्षेत्रों के संयोजन ने सबसे महत्वपूर्ण अर्धचालक उपकरणों - डायोड और ट्रांजिस्टर का आधार बनाया। उदाहरण के लिए, एक एचईएस प्लेट में इंडियम को फ्यूज करना और इस प्रकार छेद चालन के साथ एक क्षेत्र बनाना, हम एक सुधार उपकरण प्राप्त करते हैं - एक डायोड। यह मुख्य रूप से एक दिशा में विद्युत प्रवाह पास करता है - छेद चालकता वाले क्षेत्र से इलेक्ट्रॉनिक तक। एचपीपी प्लेट के दोनों किनारों पर इंडियम को पिघलाने के बाद, हम इस प्लेट को ट्रांजिस्टर के आधार में बदल देते हैं।

दुनिया का पहला जर्मेनियम ट्रांजिस्टर 1948 में बनाया गया था, और 20 वर्षों के बाद ऐसे लाखों-करोड़ों उपकरणों का उत्पादन किया गया। जर्मेनियम डायोड और ट्रायोड का व्यापक रूप से रेडियो और टेलीविजन, कंप्यूटर और विभिन्न माप उपकरणों में उपयोग किया जाता है।

आधुनिक तकनीक के अन्य सर्वोपरि क्षेत्रों में भी जर्मेनियम का उपयोग किया जाता है: कम तापमान को मापने के लिए, अवरक्त विकिरण का पता लगाने के लिए, आदि। इन सभी क्षेत्रों में बहुत उच्च शुद्धता के जर्मेनियम की आवश्यकता होती है - भौतिक और रासायनिक। रासायनिक शुद्धता ऐसी है कि हानिकारक अशुद्धियों की मात्रा एक प्रतिशत (107%) के दस लाखवें हिस्से से अधिक नहीं होती है। भौतिक शुद्धता क्रिस्टल संरचना में न्यूनतम अव्यवस्था, गड़बड़ी है। इसे प्राप्त करने के लिए, सिंगल-क्रिस्टल जर्मेनियम उगाया जाता है: संपूर्ण पिंड एक क्रिस्टल होता है।

इस अविश्वसनीय शुद्धता के लिए

पृथ्वी की पपड़ी में, जर्मेनियम बहुत छोटा नहीं है - इसके द्रव्यमान का 7 * 10 -4%। यह सीसा, चांदी, टंगस्टन से अधिक है। जर्मेनियम सूर्य पर और उल्कापिंडों में पाया जाता है। जर्मनी सभी देशों में मौजूद है। लेकिन जर्मेनियम खनिजों के औद्योगिक भंडार, जाहिरा तौर पर, कोई औद्योगिक देश नहीं है। जर्मेनियम बहुत बिखरा हुआ है। खनिज जिनमें यह तत्व 1% से अधिक है - अर्गिरोडाइट, जर्मेनाइट, अल्ट्रामैफिक और अन्य, जिनमें रेनियराइट, शोटोटाइट, कॉन्फिल्डाइट और प्लंबोजर्मनाइट शामिल हैं, जिन्हें हाल के दशकों में खोजा गया है - बहुत दुर्लभ हैं। वे इस महत्वपूर्ण तत्व की दुनिया की जरूरत को पूरा करने में असमर्थ हैं।

और अधिकांश स्थलीय जर्मेनियम अन्य तत्वों के खनिजों में, कोयले में, प्राकृतिक जल में, मिट्टी और जीवित जीवों में बिखरा हुआ है। उदाहरण के लिए, कोयले में जर्मेनियम की मात्रा एक प्रतिशत के दसवें हिस्से तक पहुंच सकती है। हो सकता है, लेकिन यह हमेशा नहीं पहुंचता है। एन्थ्रेसाइट में, उदाहरण के लिए, यह लगभग अनुपस्थित है ... एक शब्द में, जर्मेनियम हर जगह और कहीं नहीं है।

इसलिए, जर्मेनियम की सांद्रता के तरीके बहुत जटिल और विविध हैं। वे मुख्य रूप से कच्चे माल के प्रकार और उसमें इस तत्व की सामग्री पर निर्भर करते हैं।

शिक्षाविद निकोलाई पेट्रोविच साज़िन यूएसएसआर में जर्मेनियम समस्या के व्यापक अध्ययन और समाधान के प्रमुख थे। इस उत्कृष्ट वैज्ञानिक और विज्ञान के आयोजक की मृत्यु से डेढ़ साल पहले "रसायन विज्ञान और जीवन" पत्रिका में प्रकाशित उनके लेख में सोवियत अर्धचालक उद्योग का जन्म कैसे हुआ, इसका वर्णन किया गया है।

हमारे देश में पहली बार 1941 की शुरुआत में शुद्ध जर्मेनियम डाइऑक्साइड प्राप्त किया गया था। इसका उपयोग बहुत उच्च अपवर्तक सूचकांक वाले जर्मेनियम ग्लास बनाने के लिए किया जाता था। 1947 में युद्ध के बाद तत्व संख्या 32 और इसके संभावित उत्पादन के तरीकों पर शोध फिर से शुरू हुआ। अब वैज्ञानिक अर्धचालक के रूप में जर्मेनियम में रुचि रखते थे।

विश्लेषण के नए तरीकों ने जर्मेनियम कच्चे माल के एक नए स्रोत को प्रकट करने में मदद की - कोक पौधों का टार वाटर। उनमें जर्मनी 0.0003% से अधिक नहीं है, लेकिन उनसे ओक के अर्क की मदद से टैनाइड कॉम्प्लेक्स के रूप में जर्मेनियम को अवक्षेपित करना आसान हो गया। टैनिन का मुख्य घटक ग्लूकोज एस्टर है। यह जर्मेनियम को बांधने में सक्षम है, भले ही घोल में इस तत्व की सांद्रता गायब हो।

परिणामी अवक्षेप से, कार्बनिक पदार्थ को नष्ट करके, 45% जर्मेनियम डाइऑक्साइड युक्त सांद्रण प्राप्त करना आसान है।

आगे के परिवर्तन कच्चे माल के प्रकार पर बहुत कम निर्भर करते हैं। जर्मेनियम हाइड्रोजन के साथ कम हो जाता है (जैसा कि विंकलर ने किया था), लेकिन पहले आपको जर्मेनियम ऑक्साइड को कई अशुद्धियों से अलग करने की आवश्यकता है। इस समस्या को हल करने के लिए, जर्मेनियम यौगिकों में से एक के गुणों का एक सफल संयोजन बहुत उपयोगी निकला।

जर्मेनियम टेट्राक्लोराइड GeCl 4 एक कम क्वथनांक (83.1 डिग्री सेल्सियस) के साथ एक वाष्पशील तरल है। इसलिए, इसे आसवन और सुधार द्वारा शुद्ध करना सुविधाजनक है (प्रक्रिया पैकिंग के साथ क्वार्ट्ज कॉलम में होती है)। जर्मेनियम टेट्राक्लोराइड सांद्र हाइड्रोक्लोरिक अम्ल में लगभग अघुलनशील है। इसलिए, हाइड्रोक्लोरिक एसिड के साथ अशुद्धियों के विघटन का उपयोग जीईसीएल 4 को शुद्ध करने के लिए किया जा सकता है।

शुद्ध GeCl4 को पानी से उपचारित किया जाता है, जिसमें से लगभग सभी दूषित पदार्थों को पहले आयन-एक्सचेंज रेजिन का उपयोग करके हटा दिया गया था। वांछित शुद्धता का संकेत पानी की प्रतिरोधकता में 15-20 मिलियन ओम-सेमी की वृद्धि है।

पानी की क्रिया के तहत, जर्मेनियम टेट्राक्लोराइड हाइड्रोलाइज्ड होता है: GeCl 4 + 2H 2 O → GeO 2 + 4HCl। ध्यान दें कि यह प्रतिक्रिया का "उलटा" समीकरण है जिसमें जर्मेनियम टेट्राक्लोराइड प्राप्त होता है। इसके बाद शुद्ध हाइड्रोजन के साथ GeO 2 की कमी होती है: GeO 2 + 2H 2 → Ge + 2H 2 O। पाउडर जर्मेनियम प्राप्त किया जाता है, जिसे मिश्रित किया जाता है और फिर ज़ोन पिघलने से शुद्ध किया जाता है। संयोग से, यह सामग्री शोधन विधि 1952 में विशेष रूप से सेमीकंडक्टर जर्मेनियम के शुद्धिकरण के लिए विकसित की गई थी।

जर्मेनियम को एक विशेष प्रकार की चालकता (इलेक्ट्रॉनिक या छेद) देने के लिए आवश्यक अशुद्धियों को उत्पादन के अंतिम चरणों में पेश किया जाता है, अर्थात, क्षेत्र के पिघलने के दौरान और एकल क्रिस्टल के बढ़ने की प्रक्रिया में।

जब से 1942 में यह पाया गया कि अर्धचालक डिटेक्टरों के साथ रडार सिस्टम में इलेक्ट्रॉन ट्यूबों के हिस्से को बदलना फायदेमंद होगा, जर्मेनियम में रुचि साल दर साल बढ़ी है। इस पहले अप्रयुक्त तत्व के अध्ययन ने सामान्य रूप से विज्ञान के विकास में योगदान दिया और सबसे बढ़कर, ठोस अवस्था भौतिकी का। और अर्धचालक उपकरणों का महत्व - डायोड, ट्रांजिस्टर, थर्मिस्टर्स, स्ट्रेन गेज, फोटोडायोड और अन्य - सामान्य रूप से रेडियो इलेक्ट्रॉनिक्स और प्रौद्योगिकी के विकास के लिए इतना महान और इतना प्रसिद्ध है कि यह बात करने लायक है। ऊँचे स्वर में एक बार फिर किसी तरह असहज। 1965 तक, अधिकांश अर्धचालक उपकरण जर्मेनियम के आधार पर बनाए जाते थे। लेकिन बाद के वर्षों में, सिलिकियम द्वारा "एसीसिलिकॉन" के क्रमिक विस्थापन की प्रक्रिया स्वयं विकसित होने लगी।

सिलिकॉन के दबाव में जर्मेनियम

सिलिकॉन सेमीकंडक्टर डिवाइस मुख्य रूप से ऊंचे तापमान और कम रिवर्स धाराओं पर बेहतर प्रदर्शन के कारण जर्मेनियम उपकरणों से अनुकूल रूप से भिन्न होते हैं। सिलिकॉन का महान लाभ बाहरी प्रभावों के लिए इसके डाइऑक्साइड का प्रतिरोध भी था। यह वह थी जिसने अर्धचालक उपकरणों के उत्पादन के लिए एक अधिक प्रगतिशील-प्लानर तकनीक बनाना संभव बना दिया, जिसमें इस तथ्य को शामिल किया गया था कि एक सिलिकॉन प्लेट को ऑक्सीजन में गर्म किया जाता है या जल वाष्प के साथ ऑक्सीजन का मिश्रण होता है और यह एक सुरक्षात्मक परत से ढका होता है SiO2.

सही जगहों पर "खिड़कियों" को नक़्क़ाशी करने के बाद, उनके माध्यम से डोपेंट पेश किए जाते हैं, संपर्क यहां जुड़े होते हैं, और डिवाइस पूरी तरह से बाहरी प्रभावों से सुरक्षित होता है। जर्मेनियम के लिए, ऐसी तकनीक अभी तक संभव नहीं है: इसके डाइऑक्साइड की स्थिरता अपर्याप्त है। सिलिकॉन, गैलियम आर्सेनाइड और अन्य अर्धचालकों के हमले के तहत, जर्मेनियम ने मुख्य अर्धचालक सामग्री के रूप में अपनी स्थिति खो दी। 1968 में, संयुक्त राज्य अमेरिका जर्मेनियम वाले की तुलना में कहीं अधिक सिलिकॉन ट्रांजिस्टर का उत्पादन कर रहा था। अब जर्मेनियम का विश्व उत्पादन, विदेशी विशेषज्ञों के अनुसार, प्रति वर्ष 90-100 टन है। तकनीक के क्षेत्र में उनकी स्थिति काफी मजबूत है।

• सबसे पहले, सेमीकंडक्टर जर्मेनियम सेमीकंडक्टर सिलिकॉन की तुलना में काफी सस्ता है।
• दूसरे, कुछ अर्धचालक उपकरण बनाना आसान और अधिक लाभदायक है, जैसा कि पहले था, जर्मेनियम से, न कि सिलिकॉन से।
• तीसरा, जर्मेनियम के भौतिक गुण इसे कुछ प्रकार के उपकरणों के निर्माण में व्यावहारिक रूप से अपरिहार्य बनाते हैं, विशेष रूप से सुरंग डायोड में।

यह सब यह मानने का कारण देता है कि जर्मेनियम का मूल्य हमेशा महान रहेगा।

एक और सटीक भविष्यवाणी। मेंडेलीव की दूरदर्शिता के बारे में बहुत कुछ लिखा गया है, जिन्होंने तीन अभी तक अनदेखे तत्वों के गुणों का वर्णन किया है। खुद को दोहराना नहीं चाहते, हम सिर्फ मेंडेलीव पूर्वानुमान की सटीकता पर ध्यान आकर्षित करना चाहते हैं। तालिका में संक्षेपित मेंडेलीव और विंकलर के डेटा की तुलना करें।

एकसिलिकॉन परमाणु भार 72 विशिष्ट गुरुत्व 5.5 परमाणु आयतन 13 उच्च ऑक्साइड ESO 2 इसका विशिष्ट गुरुत्व 4.7

क्लोराइड यौगिक EsCl 4 - लगभग 90 ° C . के क्वथनांक के साथ तरल

हाइड्रोजन बांड ईएसएच 4 गैसीय

160°C . के क्वथनांक के साथ Organometallic यौगिक Es(C2H 5) 4

जर्मेनियम परमाणु भार 72.6 विशिष्ट गुरुत्व 5.469 परमाणु आयतन 13.57 उच्च ऑक्साइड GeO2 इसका विशिष्ट गुरुत्व 4.703

क्लोराइड यौगिक GeCl 4 - 83 ° C . के क्वथनांक के साथ तरल

हाइड्रोजन बांड GeH 4 गैसीय

163.5 ° C . के क्वथनांक के साथ ऑर्गेनोमेटेलिक यौगिक Ge (C2H 5) 4

क्लेमेंस विंकलर का पत्र

"महाराज!

मुझे इसके साथ आपको उस संदेश का पुनर्मुद्रण देने की अनुमति दें, जिससे यह पता चलता है कि मैंने एक नए तत्व "जर्मेनियम" की खोज की है। पहले तो मेरा यह मानना ​​था कि यह तत्व आपकी आश्चर्यजनक रूप से निर्मित आवधिक प्रणाली में सुरमा और विस्मुट के बीच की खाई को भर देता है और यह तत्व आपकी एकांतिमोनी के साथ मेल खाता है, लेकिन सब कुछ इंगित करता है कि हम यहां एकैसिलिकियम के साथ काम कर रहे हैं।

मुझे उम्मीद है कि मैं आपको इस दिलचस्प पदार्थ के बारे में जल्द ही और बताऊंगा; आज मैं आपको अपने शानदार शोध की संभावित जीत के बारे में सूचित करने और अपने सम्मान और गहरे सम्मान की गवाही देने के लिए खुद को सीमित करता हूं।

मेंडेलीव ने उत्तर दिया: "चूंकि जर्मेनियम की खोज आवधिक प्रणाली का मुकुट है, तो आप, जर्मेनियम के "पिता" के रूप में, इस मुकुट के मालिक हैं; मेरे लिए, एक पूर्ववर्ती के रूप में मेरी भूमिका और आपके साथ जो मैत्रीपूर्ण रवैया मिला, वह मूल्यवान है।

जर्मेनियम और ऑर्गेनिक्स। तत्व संख्या 32 का पहला ऑर्गेनोलेमेंट यौगिक, टेट्राएथिलजर्मेनियम, विंकलर द्वारा जर्मेनियम टेट्राक्लोराइड से प्राप्त किया गया था। दिलचस्प बात यह है कि अब तक प्राप्त जर्मेनियम ऑर्गेनोलेमेंट यौगिकों में से कोई भी विषाक्त नहीं है, जबकि अधिकांश सीसा और ऑर्गोटिन यौगिक (ये तत्व जर्मेनियम के एनालॉग हैं) विषाक्त हैं।

जर्मेनियम मोनोक्रिस्टल कैसे उगाया जाता है। पिघला हुआ जर्मेनियम की सतह पर एक जर्मेनियम क्रिस्टल रखा जाता है - एक "बीज", जिसे धीरे-धीरे एक स्वचालित उपकरण द्वारा उठाया जाता है; पिघला हुआ तापमान जर्मेनियम (937 डिग्री सेल्सियस) के पिघलने बिंदु से थोड़ा अधिक है। बीज को घुमाया जाता है ताकि एकल क्रिस्टल "मांस के साथ उग आया" सभी तरफ से समान रूप से। यह महत्वपूर्ण है कि इस तरह की वृद्धि की प्रक्रिया में, ज़ोन पिघलने के समान ही होता है: लगभग विशेष रूप से जर्मेनियम "बिल्ड-अप" (ठोस चरण) में गुजरता है, और अधिकांश अशुद्धियां पिघल में रहती हैं।

जर्मेनियम और अतिचालकता। शास्त्रीय अर्धचालक जर्मेनियम एक और महत्वपूर्ण समस्या को हल करने में शामिल हो गया - तरल हाइड्रोजन के तापमान पर काम कर रहे सुपरकंडक्टिंग सामग्री का निर्माण, न कि तरल हीलियम। हाइड्रोजन, जैसा कि ज्ञात है, -252.6 डिग्री सेल्सियस या 20.5 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर गैसीय से तरल अवस्था में जाता है। 70 के दशक की शुरुआत में, नाइओबियम के साथ जर्मेनियम के मिश्र धातु से केवल एक मोटाई के साथ एक फिल्म प्राप्त की गई थी कुछ हजार परमाणु। यह फिल्म 24.3°K और उससे कम तापमान पर अतिचालकता बनाए रखती है।

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जर्मेनियम 1886 में खोजा गया एक भंगुर, चांदी-सफेद अर्धधातु है। यह खनिज अपने शुद्ध रूप में नहीं पाया जाता है। यह सिलिकेट, लौह और सल्फाइड अयस्कों में पाया जाता है। इसके कुछ यौगिक जहरीले होते हैं। जर्मेनियम का व्यापक रूप से विद्युत उद्योग में उपयोग किया जाता था, जहाँ इसके अर्धचालक गुण काम में आते थे। यह इन्फ्रारेड और फाइबर ऑप्टिक्स के उत्पादन में अनिवार्य है।

जर्मेनियम के गुण क्या हैं

इस खनिज का गलनांक 938.25 डिग्री सेल्सियस होता है। इसकी ताप क्षमता के संकेतक अभी भी वैज्ञानिकों द्वारा स्पष्ट नहीं किए जा सकते हैं, जो इसे कई क्षेत्रों में अपरिहार्य बनाता है। जर्मेनियम पिघल जाने पर अपना घनत्व बढ़ाने की क्षमता रखता है। इसमें उत्कृष्ट विद्युत गुण हैं, जो इसे एक उत्कृष्ट अप्रत्यक्ष-अंतर अर्धचालक बनाता है।

अगर हम इस सेमीमेटल के रासायनिक गुणों के बारे में बात करते हैं, तो यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि यह एसिड और क्षार, पानी और हवा के लिए प्रतिरोधी है। जर्मेनियम हाइड्रोजन पेरोक्साइड और एक्वा रेजिया के घोल में घुल जाता है।

खनन जर्मेनियम

अब इस अर्ध-धातु की सीमित मात्रा में खनन किया जाता है। बिस्मथ, सुरमा और चांदी की तुलना में इसकी जमा राशि बहुत कम है।

इस तथ्य के कारण कि पृथ्वी की पपड़ी में इस खनिज की सामग्री का अनुपात काफी छोटा है, यह क्रिस्टल जाली में अन्य धातुओं की शुरूआत के कारण अपने स्वयं के खनिज बनाता है। जर्मेनियम की उच्चतम सामग्री गैर-लौह और लौह अयस्कों में स्पैलेराइट, पाइरार्गाइराइट, सल्फ़नाइट में देखी जाती है। यह होता है, लेकिन बहुत कम बार, तेल और कोयले के भंडार में।

जर्मेनियम का प्रयोग

इस तथ्य के बावजूद कि जर्मेनियम की खोज काफी समय पहले की गई थी, इसका उपयोग लगभग 80 साल पहले उद्योग में किया जाने लगा था। कुछ इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के निर्माण के लिए पहली बार सैन्य उत्पादन में अर्ध-धातु का उपयोग किया गया था। इस मामले में, इसे डायोड के रूप में उपयोग किया गया। अब स्थिति कुछ बदली है।

जर्मेनियम के आवेदन के सबसे लोकप्रिय क्षेत्रों में शामिल हैं:

• प्रकाशिकी उत्पादन। ऑप्टिकल तत्वों के निर्माण में सेमीमेटल अपरिहार्य हो गया है, जिसमें सेंसर, प्रिज्म और लेंस की ऑप्टिकल खिड़कियां शामिल हैं। यहां इंफ्रारेड क्षेत्र में जर्मेनियम के पारदर्शिता गुण काम आए। सेमीमेटल का उपयोग थर्मल इमेजिंग कैमरों, फायर सिस्टम, नाइट विजन उपकरणों के लिए प्रकाशिकी के उत्पादन में किया जाता है;
• रेडियो इलेक्ट्रॉनिक्स का उत्पादन। इस क्षेत्र में अर्ध-धातु का उपयोग डायोड और ट्रांजिस्टर के निर्माण में किया जाता था। हालांकि, 1970 के दशक में, जर्मेनियम उपकरणों को सिलिकॉन से बदल दिया गया था, क्योंकि सिलिकॉन ने निर्मित उत्पादों की तकनीकी और परिचालन विशेषताओं में काफी सुधार करना संभव बना दिया था। तापमान प्रभाव के लिए प्रतिरोध में वृद्धि। इसके अलावा, जर्मेनियम उपकरणों ने ऑपरेशन के दौरान बहुत अधिक शोर उत्सर्जित किया।

जर्मनी के साथ वर्तमान स्थिति

वर्तमान में, माइक्रोवेव उपकरणों के उत्पादन में सेमीमेटल का उपयोग किया जाता है। टेलराइड जर्मेनियम ने खुद को थर्मोइलेक्ट्रिक सामग्री के रूप में साबित कर दिया है। जर्मेनियम की कीमतें अब काफी अधिक हैं। एक किलोग्राम धातु जर्मेनियम की कीमत 1,200 डॉलर है।

जर्मनी ख़रीदना

सिल्वर ग्रे जर्मेनियम दुर्लभ है। भंगुर सेमीमेटल अपने अर्धचालक गुणों द्वारा प्रतिष्ठित है और इसका व्यापक रूप से आधुनिक विद्युत उपकरण बनाने के लिए उपयोग किया जाता है। इसका उपयोग उच्च-सटीक ऑप्टिकल उपकरण और रेडियो उपकरण बनाने के लिए भी किया जाता है। जर्मेनियम का शुद्ध धातु के रूप में और डाइऑक्साइड के रूप में बहुत महत्व है।

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