Германиум

Германиум  (₃₂Ge)

12 грамски повеќекристален блок на германиум со нерамни остри површини
Општи својства
Име и симбол	германиум (Ge)
Изглед	сивкаво-бела
Германиумот во периодниот систем
Si ↑ Ge ↓ Sn галиум ← германиум → арсен
Атомски број	32
Стандардна атомска тежина (±) (Ar)	72,630(8)
Категорија	металоид
Група и блок	група 14 (јаглеродна), p-блок
Периода	IV периода
Електронска конфигурација	[Ar] 3d10 4s2 4p2
по обвивка	2, 8, 18, 4
Физички својства
Фаза	цврста
Точка на топење	1.211,40 K ​(938,25 °C)
Точка на вриење	3.106 K ​(2.833 °C)
Густина близу с.т.	5,323 г/см3
кога е течен, при т.т.	5,60 г/см3
Топлина на топење	36,94 kJ/mol
Топлина на испарување	334 kJ/mol
Моларен топлински капацитет	23,222 J/(mol·K)
парен притисок P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k при T (K) 1.644 1.814 2.023 2.287 2.633 3.104
Атомски својства
Оксидациони степени	4, 3, 2, 1, 0, −1, −2, −3, −4 ​(амфотерен оксид)
Електронегативност	Полингова скала: 2,01
Енергии на јонизација	I: 762 kJ/mol II: 1.537,5 kJ/mol II: 3.302,1 kJ/mol
Атомски полупречник	емпириски: 122 пм
Ковалентен полупречник	122 пм
Ван дер Валсов полупречник	211 пм
Спектрални линии на германиум
Разни податоци
Кристална структура	​дијамантска коцкеста
Брзина на звукот тенка прачка	5.400 м/с (при 20 °C)
Топлинско ширење	6 µм/(m·K)
Топлинска спроводливост	60,2 W/(m·K)
Електрична отпорност	1 Ω·m (при 20 °C)
Забранет појас	0,67 eV (при 300 K)
Магнетно подредување	дијамагнетно
Модул на растегливост	103 GPa
Модул на смолкнување	41 GPa
Модул на збивливост	75 GPa
Поасонов сооднос	0,26
Мосова тврдост	6
CAS-број	7440-56-4
Историја
Наречен по	По Германија, татковината на откривачот
Предвидел	Дмитри Менделеев (1871)
Откриен	Клеменс Винклер (1886)
Најстабилни изотопи
изо ПЗ полураспад РР РЕ (MeV) РП 68Ge веш 270,8 д ε – 68Ga 70Ge 21,23 % 70Ge е стабилен со 38 неутрони 71Ge веш 11,26 d ε – 71Ga 72Ge 27,66 % 72Ge е стабилен со 40 неутрони 73Ge 7,73 % 73Ge е стабилен со 41 неутрон 74Ge 35,94 % 74Ge е стабилен со 42 неутрони 76Ge 7,44 % 1,78×1021 г β−β− 2,039 76Se

Германиум — хемиски елемент со симбол Ge и атомски број 32. Тој е сјаен, тврдo, сиво-бел металоид во јаглеродната група, и е хемиски сличен со соседите во групата калај и силициум. Чистиот германиум е полупспроводник со изглед сличен на елементарниот силициум. Како и силициумот, германиумот природно реагира и создава комплексни соединенија со кислород во природата.

Бидејќи ретко се појавува во високи концентрации, до неговото откривање е дојдено доцна во историјата на хемијата. Германиум е рангиран близу педесеттиот во релативната изобилство на елементите во Земјината кора . Во 1869 година, Дмитриј Менделеев го предвиде неговото постоење и некои од нејзините својства од својата позиција на неговиот периоден систем и го нарече елементот екасилициум. Речиси две децении подоцна, во 1886 година, Клеменс Винклер го најде новиот елемент заедно со сребро и сулфур , во редок минерал наречен аргиродит. Иако новиот елемент донекаде личеше на арсен и антимон, изразот на комбинирање во соединенијата се согласи со предвидувањата на Менделеев за роднина на силициумот. Винклер го нарекол елементот по неговата земја, Германија. Денес, германиум се минира првенствено од сфалерите (примарна руда на цинк), иако германиум исто така се обновува комерцијално од сребро , олово и бакарни руди .

Елементниот германиум се користи како полупроводник во транзистори и разни други електронски уреди. Историски гледано, првата деценија на полупроводничка електроника се базираше целосно на германиум. Денес, количината на германиум произведена за полупроводничка електроника е една педесеттата количина на силициум со висока чистота произведена за истиот. Во моментов, главните крајни употреби се фибер-оптичките системи, инфрацрвената оптика , апликациите на сончеви ќелии и диодите кои ја емитуваат светлината (LED диоди). Соединенијата на германиум исто така се користат за полимеризација на катализатори и неодамна се најде употреба во производството на нанопроводниците. Овој елемент формира голем број на органометални соединенија, како тетраетилгерман , корисен во органометалната хемија .

Германиум не се смета за основен елемент за секој жив организам. Некои комплексни соединенија на органски германиум се испитуваат како можни лекови, иако никој досега не покажал успех. Слични на силициум и алуминиум, природните германиумови соединенија имаат тенденција да бидат нерастворливи во вода и затоа имаат малку орална токсичност. Сепак, синтетички растворливи германиеви соли се нефротоксични , а синтетички хемиски реактивни соединенија на германиум со халогени и водородни се надразнувачи и токсини.

Историја

Примероци од соединенија на германиум подготвени од Клеменс Винклер , откривач на елементот

Во својот извештај за Периодичното право на хемиските елементи во 1869 година, рускиот хемичар Дмитриј Менделеев предвиде дека постоењето на неколку непознати хемиски елементи , вклучувајќи го и оној што ќе пополни празнина во јаглеродното семејство , сместено помеѓу силициум и калај . Поради својата позиција во неговата Периоден систем, Менделеев го нарече екасилициум (Ес) , и проценува дека неговата атомска тежина е околу 72.0.

Во средината на 1885 година, во рудникот во близина на Фрајберг, Саксонија , откриен е нов минерал и се нарекува аргиродит поради високата содржина на сребро . Хемичарот Клеменс Винклер го анализираше овој нов минерал, кој се покажа дека е комбинација од сребро, сулфур и нов елемент. Винклер беше во можност да го изолира новиот елемент во 1886 година и најде дека е сличен на антимон . Тој првично сметал дека новиот елемент е ека-антимон, но наскоро бил убеден дека е ека-силициум. Пред да Винклер ги објави резултатите за новиот елемент, тој одлучил дека ќе го именува својот елемент нептун , поради неодамнешното откривање на планетата Нептун во 1846 година на сличен начин му претходеле математички предвидувања за неговото постоење. Сепак, името "нептуниум" веќе било дадено на друг предложен хемиски елемент (иако не елементот што денес го носи името нептуниум , откриен е во 1940 година). Наместо тоа, Винклер го нарекол новиот елемент германиум (од латинскиот збор, Германија , за Германија) во чест на неговата татковина. Аргиродит емпириски докажал дека е Ag ₈ GeS ₆ .

Бидејќи овој нов елемент покажа некои сличности со елементите арсен и антимон, се разгледуваше неговото соодветно место во периодниот систем, но нејзините сличности со предвидениот елемент на "Екасилициум" на Дмитриј Менделеев го потврдија тоа место на периодниот систем. Со дополнителен материјал од 500   kg руда од рудниците во Саксонија, Винклер ги потврди хемиските својства на новиот елемент во 1887 година. Тој, исто така, утврдил атомска тежина од 72,32 со анализа на чист германиум тетрахлорид ( GeCl₄), додека Лекок де Буабодран издвои 72.3 со споредба на линиите во спектарот на искрата на елементот.

Винклер беше во можност да се подготви неколку нови соединенија на германиум, вклучувајќи ги и флуориди , хлориди , сулфиди , диоксид , и тетраетилгерман (Ge(C₂H₅)₄), првиот органоман. Физичките податоци од овие соединенија - кои добро кореспондираат со предвидувањата на Менделеев - го направија ова откритие важна потврда за идејата на Менделеева за периодичноста на елементите. Еве една споредба помеѓу предвидувањата и податоците на Винклер:

Сопственост	Екасилициум Менделеево предвидување (1871)	Германиум Винклер (1887)
атомска маса	72.64	72.59
густина (г/см3)	5.5	5.35
точка на топење (°C)	високо	947
боја	сиво	сиво
оксид тип	огноотпорен диоксид	огноотпорен диоксид
густина оксид (г/см3)	4.7	4.7
оксид активност	слабо основно	слабо основно
точка на вриење со хлорид (°C)	под 100	86 (GeCl 4)
хлорид густина (г/см3)	1.9	1.9

До крајот на 1930-тите години, германиумот се сметал за слабо спроводен метал . Германиум не станал економски значаен до 1945 година кога биле препознаени неговите својства како електронски полупроводник. За време на Втората светска војна , во некои специјални електронски уреди , главно диоди, се користеле мали количества германиум. Првата голема употреба биле Шотки-диоди со точка-контакт за откривање на радарски пулс за време на војната. Првите силициум-германиумски легури се добиени во 1955 година. Пред 1945 година, само неколку стотици килограми германиум се произведувале во топилници секоја година, но до крајот на 1950-тите, годишното светско производство достигнало 40 метрички тони .

Развојот на германиум транзистор во 1948 година ја отвори вратата за безброј апликации на цврста состојба електроника . Од 1950 до раните 1970-ти, оваа област обезбеди зголемен пазар за германиум, но потоа силициумот со висока чистота почна да го заменува германиумот во транзистори, диоди и исправувачи . На пример, компанијата која стана Fairchild Semiconductor е основана во 1957 година со експлицитна цел за производство на силициумски транзистори. Силициумот има супериорни електрични својства, но бара многу поголема чистота која не можела да се постигне во првите години на полупроводничката електроника .

Во меѓувреме, побарувачката за германиум за комуникациските мрежи со оптички влакна , инфрацрвените системи за ноќно гледање и катализаторите за полимеризација драматично се зголемија. Овие крајни намени претставуваа 85% од светската потрошувачка на германиум во 2000 година. Владата на САД дури назначи германиум како стратешки и критички материјал, повикувајќи на 146   тон (132   т ) снабдување во националната заложба за одбрана во 1987 година.

Германиум се разликува од силициумот, бидејќи снабдувањето е ограничено со достапноста на изворите што можат да се искористат, додека снабдувањето со силициум е ограничено само од производниот капацитет, бидејќи силициумот доаѓа од обичниот песок и кварц . Додека силициумот може да се купи во 1998 година за помалку од 10 долари за килограм, цената на германиум беше речиси 800 долари за килограм.

Особености

Под стандардни услови , германиум е кршлив, сребрено-бел, полуметален елемент. Оваа форма претставува алотроп познат како α-германиум , која има метален сјај и дијамантски кубна кристална структура , исто како и дијамантот . При притисоци над 120 kbar , тој станува β-германиум алотропија со иста структура како β- калај . Како силициум, галиум , бизмут , антимон и вода , германиум е една од ретките супстанции што се прошируваат како што се зацврстуваат (т.е. замрзнува ) од стопената состојба.

Германиум е полупроводник . Техники за рафинирање на зоната доведоа до производство на кристален германиум за полупроводници со нечистотија од само еден дел во 10 ¹⁰ , што го прави еден од најчистите материјали што некогаш биле добиени. Првиот метален материјал откриен (во 2005 година) за да стане суперпроводник во присуство на исклучително силно електромагнетно поле беше легура на германиум, ураниум и родиум .

Чиста германиум страда од формирање на мала количуна со спонтани дислокации на завртките . Ако малата количина расте доволно долго за да допре до друг дел од склопот или металната амбалажа, тоа може ефикасно да го избегне p-n спојот . Ова е една од главните причини за неуспехот на старите германиум диоди и транзистори.

Хемија

Елементарниот германиум полека се оксидира до GeO <sub id="mw1A">2</sub> на 250   °C. Германиум е нерастворлив во разредени киселини и алкали, но полека се раствора во топли концентрирани сулфурни и азотни киселини и реагира насилно со стопена алкали за производство на германи ( [GeO₃]²⁻). Германиум се јавува најчесто во оксидационата состојба +4 иако се познати многу +2 соединенија. Други оксидациски состојби се ретки: +3 се наоѓа во соединенија како Ge ₂ Cl ₆ , а +3 и +1 се наоѓаат на површината на оксидите, или негативни оксидациски состојби во германи , како што е -4 во GeH₄ . Генетски анјони на германиум ( цинтил- јони) како што се Ge ₄ ^2- , Ge ₉ ^4- , Ge ₉ ^2- , [(Ge ₉ ) ₂ ] ^6- се подготвени со екстракција од легури кои содржат алкални метали и германиум во течна амонијак присуството на етилендиамин или криптан . Оксидационите состојби на елементот во овие јони не се цели броеви - слични на озонидите О ₃ ^- .

Познати се два оксиди на германиум : германиум диоксид ( GeO₂, германија) и германиум моноксид , ( GeO ). Диоксидот, GeO ₂ може да се добие со печење германиум дисулфид ( GeS₂ ), и е бел прав кој е само малку растворлив во вода, но реагира со алкалии за да формира германати. Моноксидот, германиум оксид, може да се добие со висока температура реакција на GeO ₂ со Ge метал. Диоксидот (и поврзаните оксиди и германи) покажува невообичаено својство дека има висок показател на прекршување за видлива светлина, но транспарентност до инфрацрвена светлина. Бизмут германат , Bi ₄ Ge ₃ O ₁₂ , (BGO) се користи како сцинтијатор .

Бинарни соединенија со други халкогени исто така се познати, како дисулфид ( GeS₂ </br> GeS₂ ), дизеленид ( GeSe₂ ), моносулфид (GeS), селенид (GeSe) и телурид (GeTe). GeS ₂ формира како бел талог кога водороден сулфид се пренесува преку силно киселински раствори кои содржат Ge (IV). Дисулфидот е значително растворлив во вода и во раствори на каустични алкалии или алкални сулфиди. Сепак, не е растворлив во кисела вода, што му дозволи на Винклер да го открие елементот. Со загревање на дисулфидот во струја на водород , се формира моносулфид (GeS), кој се сублимира во тенки плочи со темна боја и метален сјај и е растворлив во растворите на каустичните алкалии. По топењето со алкални карбонати и сулфур , соединенијата на германиум формираат соли познати како тиогермани.

Германиумот е сличен на метанот .

Четири тетра халиди се познати. Под нормални услови GeI ₄ е цврст, GeF ₄ e гас и другите испарливи течности. На пример, германиум тетрахлорид , GeCl ₄ , се добива како безбојна гасовита течност што врие на 83,1   °C со загревање на метал со хлор. Сите тетрахалиди лесно се хидролизираат до хидриран германиумдиоксид. GeCl ₄ се користи во производството на органорманиум соединенија. Сите четири дихалиди се познати и за разлика од тетрахалидите се полимерни материи. Дополнително се познати Ge ₂ Cl ₆ и некои повисоки соединенија со формулата Ge _n Cl _{2 n +2} . Необичното соединение Ge ₆ Cl ₁₆ е подготвено кое ја содржи единицата Ge ₅ Cl ₁₂ со неопентанска структура.

Германiumot (GeH ₄) e соединение слично во структурата на метанот. Полигерман-соединенија кои се слични на алкани - со формулата Ge _n H _{2 n +2} кои содржат до пет германиум атоми се познати. Германите се помалку испарливи и помалку реактивни од нивните соодветни силициумови аналози. GeH ₄ реагира со алкални метали во течен амонијак за да се образува бел кристален MGeH ₃ кој содржи GeH ₃ ^- анјон . Германиум хидрохалоидите со еден, два и три халогени атоми се безбојни реактивни течности.

Нуклеофилен додаток со органоманиум соединение.

Првото органорманиумско соединение беше синтетирано од Винклер во 1887 година; реакцијата на германиум тетрахлорид со диетилцин дава тетраетилгерман ( Ge(C₂H₅)₄ ). Органогенмани од типот R ₄ Ge (каде што R е алкил ), како што е тетраметилгерман ( Ge(CH₃)₄ ) и тетраетилгермани се пристапува преку најевтиниот достапен германиум претходник германиум тетрахлорид и алкил нуклеофили. Органски германиум хидриди, како што е изобутил гермар ( (CH₃)₂CHCH₂GeH₃ ) се покажа дека се помалку опасни и може да се користат како течна замена за токсичен герман гас во полупроводнички апликации. Многу реакции на реактивни посредници од германи се познати: слободните радикали на гермил, гермилените (слични на карбените ) и гермините (слични на карбин ). Оргагорманиум соединението 2-карбоксиетилгермазевиоксан првпат беше пријавено во 1970-тите, и подолго време се користеше како додаток во исхраната и мислеше дека може да има анти-туморски квалитети.

Користењето на лиганд наречен Еинд (1,1,3,3,5,5,7,7-октаетил-с-хидриндацен-4-ил) германиум е во состојба да образува двојна врска со кислород (германон).

Изотопи

Германиум се јавува во 5 природни изотопи : , , , , и . Од нив, е многу малку радиоактивен, распаѓање со двојно бета распаѓање со полуживот од 1,78 . е најчест изотоп, кој има природно изобилство од приближно 36%. е најчесто со природно изобилство од приближно 7%. Кога е бомбардиран со алфа-честички, изотопот ќе генерира стабилна , ослободувајќи високоенергетски електрони во процесот. Поради ова, се користи во комбинација со радон за јадрени батерии.

Исто така, се синтетизирани најмалку 27 радиоизотопи , кои се движат со атомска маса од 58 до 89. Најстабилен од овие е , распаѓање со 270,95 на електрони со полуживот од 270,95 дена. Најмалку стабилна е , со полуживот од 30 милисекунди . Додека најголем дел од радиоизотопите на германиум се распаѓаат со бета-распаѓање , и распаѓа од β + одложена протонска емисија. преку изотопи, исто така, покажуваат ситни β- одложени патишта за распаѓање на неутронските емисии.

Појава

Германиум е создаден со ѕвездена нуклеосинтеза , главно од s-процесот во ѕвезди од т.н. асимптотска гранка на џинови. S-процесот е бавен неутронски снимање на полесни елементи внатре во пулсирачките црвени џиновски ѕвезди. Германиум е откриен во некои од најоддалечените ѕвезди и во атмосферата на Јупитер.

Изобилството на германиум во Земјината кора изнесува околу 1,6   ppm . Само неколку минерали како аргиродит , бриартит , германит и рениерит содржат значителни количества на германиум. Само неколку од нив (особено германите), многу ретко се наоѓаат во рудни извори. Некои руди од цинк-бакар-руда содржат доволно германиум за да се оправда екстракција од финалниот руден концентрат. Необичен процес на природен збогатување предизвикува висока содржина на германиум во некои јагленови рабови, откриен од Виктор Мориц Голдшмит за време на широкото истражување за депозитите на германиум. Најголемата концентрација што некогаш беше пронајдена беше во јагленово пепел Хартли со дури 1,6% германиум. На јаглен депозити во близина Xilinhaote , Внатрешна Монголија , содржат околу 1600   тони германиум.

Производство

Рениерит

Околу 118   тони германиум беше произведен во 2011 година во светот, најмногу во Кина (80 т), Русија (5 т) и САД (3 т). Германиум се обновува како нуспроизвод од рударите на сфилерит цинк, каде што е концентриран во износи од 0,3%, особено од нискотемпературни седименти, масивни депозити од Zn - Pb - Cu ( -Ba ) и карбонатно- беше домаќин на Zn-Pb депозити. Една неодамнешна студија покажа дека најмалку 10.000 т екстрактибилен германиум е содржан во познатите резервоари на цинк, особено оние со кои се наоѓаат депозити од типот Мисисипи-долина , додека најмалку 112.000 т ќе бидат пронајдени во резервите на јаглен. Во 2007 година 35% од побарувачката беше задоволен со рециклиран германиум.

Додека се произведува главно од сфалерит , исто така се наоѓа во сребрени , олово и бакарни руди. Друг извор на германиум е летечка пепел од електрани на јаглен, кои содржат германиум. Русија и Кина го користеа ова како извор за германиум. Руските депозити се наоѓаат на далечниот исток на островот Сахалин и североисточно од Владивосток . Депозитите во Кина се наоѓаат главно во рудниците за лигнит во близина на Линканг , Јунан ; јагленот исто така е миниран во близина на Ксилингао , Внатрешна Монголија .

Година	Цена ($/kg)
1999 година	1.400
2000 година	1,250
2001 година	890
2002 година	620
2003 година	380
2004 година	600
2005 година	660
2006 година	880
2007 година	1,240
2008 година	1,490
2009 година	950
2010 година	940
2011 година	1,625
2012	1,680
2013	1,875
2014	1.900
2015	1,760
2016 година	950

Рудните концентрати се претежно сулфидни ; тие се претвораат во оксиди со греење под воздух во процес познат како печење :

GeS ₂ + 3 O ₂ → GeO ₂ + 2 SO ₂

Некои од германиумот остануваат во произведената прашина, додека остатокот се претвора во германи, кои потоа се цедат (заедно со цинк) од галваната со сулфурна киселина. По неутрализацијата, само цинк останува во раствор, додека германиум и други метали талогуваат. По отстранувањето на дел од цинкот во талогот од страна на процесот Ваелз, оксидот што се нао | а на Ваелз се испира по вторпат. Диоксидот се добива како преципитат и се претвора со хлорен гас или хлороводородна киселина во германиум тетрахлорид , кој има ниска точка на вриење и може да се изолира со дестилација:

GeO ₂ + 4 HCl → GeCl ₄ + 2 H₂O

GeO ₂ + 2 Cl ₂ → GeCl ₄ + O ₂

Германиум тетрахлоридот или се хидролизира во оксидот (GeO ₂ ) или се прочистува со фракционална дестилација, а потоа се хидролизира. Високиот чист GeO ₂ сега е погоден за производство на стакло од германиум. Се редуцира на елементот со реакција со водород, произведувајќи германиум погоден за инфрацрвена оптика и производство на полупроводници:

GEO ₂ + 2 H ₂ → Ге + 2 H₂O

Германиум за производство на челик и други индустриски процеси нормално се намалува со употреба на јаглерод:

GeO ₂ + C → Ge + CO₂

Апликации

Типичен едномодни оптички влакна. Германиум оксид е допант на јадрото силика (точка 1).
1. Core 8   μm
2. Обложување 125   μm
3. Буфер 250   μm
4. Јакна 400   μm

Главните крајни користи од германиум во 2007 година, во целиот свет, се проценува дека се: 35% за фибер-оптика , 30% инфрацрвена оптика , 15% катамери за полимеризација и 15% за електронски и сончеви електрични апликации. Останатите 5% влегуваат во такви употреби како фосфор, металургија и хемотерапија.

Оптика

Значајните својства на германија (GeO ₂ ) се неговиот висок показател на прекршување и неговата ниска оптичка дисперзија . Ова го прави особено корисно за објективи за широкоаголен фотоапарат , микроскопија и основен дел од оптичките влакна . Тој ја заменил титанијата како допант за силикатни влакна, со што се елиминира понатамошното топлинско лекување кое ги направило влакната кршливи. На крајот од 2002 година, индустријата за оптички влакна потроши 60% од годишната употреба на германиум во САД, но тоа е помалку од 10% од светската потрошувачка. GeSbTe е материјал за промена на фаза кој се користи за неговите оптички својства, како што се користи во ДВД- ите што можат повторно да се презапишуваат .

Бидејќи германиум е транспарентен во инфрацрвените бранови должини, тоа е важен инфрацрвен оптички материјал кој лесно може да се исечие и да се полира во леќите и прозорците. Особено се користи како предна оптичка одлика кај фотоапаратите со топлински слики кои работат во 8 до 14   микрон опсег за пасивно топлинско снимање и за откривање на топла точка во воените, мобилните ноќни визии и противпожарните апликации. Се користи во инфрацрвените спектроскопи и друга оптичка опрема која бара исклучително чувствителни инфрацрвени детектори . Тој има многу висок показател на прекршување (4.0) и мора да биде обложен со средства за анти-рефлексија. Особено, многу тешко специјално антирефлексно обложување на дијамант-како јаглерод (DLC), показател на прекршување 2,0, е добар подлога и произведува дијамант-тврда површина што може да издржи многу злоупотреба на животната средина.

Електроника

Силициум-германиумовите легури брзо стануваат важен полупроводнички материјал за интегрални кола со голема брзина. Ката кои ги користат особините на Si-SiGe спојувањата можат да бидат многу побрзи од оние кои користат само силициум. Силициум-германиум почнува да го заменуба галиум арсенид (GaAs) во безжичните комуникациски уреди. SiGe чиповите, со својства на голема брзина, може да се направат со евтини, добро воспоставени производствени техники на индустријата за силициумски чипови .

Сончевите плочи се главна употреба на германиум. Германиум е супстрат на вафер за високоделотворни мулти - функционални фотоволтаични ќелии за вселенски примени. Високоосветлените LED диоди, кои се користат за автомобилни фарови и за LCD екрани со задно осветлување, се важна апликација.

Бидејќи германиум и галиум арсенид имаат многу слични мрежни константи, германиум супстрати може да се користи за да се направат галиум арсенид сончеви ќелии . Марс Истражувачите Роверс и неколку сателити користат троен спој галиум арсенид на германиум клетки.

Подлогата на германиум на изолатор се гледа како потенцијална замена за силициум на минијатуризирани чипови. Други употреби во електрониката вклучуваат фосфори во флуоресцентни светилки и диоди со јака светлина (LED) од цврста состојба. Транзисторите со германиум сè уште се користат во некои педали на ефекти од музичари кои сакаат да го репродуцираат карактеристичниот тонски карактер на "fuzz" -от од раната ера на рок анд рол , особено на лицето на Arbiter Fuzz во Далас .

Други намени

ПЕТ шише

Германиум диоксидот исто така се користи во катализаторите за полимеризација во производството на полиетилен терефталат (ПЕТ). Високата брилијантност на овој полиестер е особено фаворизирана за ПЕТ шишиња кои се продаваат во Јапонија. Во САД, германиум не се користи за катализатори на полимеризација.

Поради сличноста помеѓу силика (SiO ₂ ) и германиумдиоксид (GeO ₂ ), статичната фаза на силика во некои колони на гасна хроматографија може да се замени со GeO ₂ .

Во последниве години германиум има зголемена употреба во легури на благородни метали. Во сјајни сребрени легури, на пример, се намалува огноотпорот , се зголемува отпорноста на оцрнување и го подобрува стврдувањето на врнежите. Аргентиум со заштитен знак од сребрен легура содржи 1.2% германиум.

Полупроводнички детектори од монокристалска германија со висока чистота можат точно да ги идентификуваат изворите на зрачење - на пример во безбедноста на аеродромот. Германиум е корисен за монохроматори за бимлинес кои се користат во еднократното кристално неутронско расејување и синхротроната дифракција на Х-зраците . Рефлексивноста има предности над силициум во неутронски и високоенергетски рендгенски апликации. Кристалите со германиум со висока чистота се користат во детектори за гама спектроскопија и за пребарување на темна материја . Германиум кристалите се користат и во спектрометрите на Х-зраците за одредување на фосфор, хлор и сулфур.

Германиум се појавува како важен материјал за спинтроника и спин-засновани квантни компјутерски апликации. Во 2010 година, истражувачите демонстрираа вртење на спин транспорт а од неодамна донаторските електронски вртења во германиум покажаа дека имаат многу долги кохерентни времиња .

Германиум и здравје

Германиум не се смета за неопходен за здравјето на растенијата или животните. Германиум во животната средина има мало или никакво влијание врз здравјето. Ова е првенствено поради тоа што обично се случува само како елемент во траги во руди и карбонски материјали, а различните индустриски и електронски апликации вклучуваат многу мали количини кои најверојатно нема да бидат проголтани. Од слични причини, германиум со крајна употреба има мало влијание врз животната средина како био-опасност. Некои реактивни средно соединенија на германиум се отровни (види мерки на претпазливост, подолу).

Додатоци на германиум, направени од органски и неоргански германиум, се продаваат како алтернативен лек способен за лекување на леукемија и рак на белите дробови . Меѓутоа, нема медицински докази за корист; некои докази сугерираат дека таквите додатоци се активно штетни.

Некои соединенија на германиум биле администрирани од алтернативни лекари како раствори за инјектирање што не се дозволени за ФДУ. Растворливи неоргански форми на германиум што се користеле во почетокот, особено цитрат-лактатната сол, резултирале со некои случаи на бубрежна дисфункција, хепатална стеатоза и периферна невропатија кај поединци кои ги користеле на долг рок. Концентрациите на германиум во плазмата и урината кај овие лица, од кои неколку умреле, биле неколку редови поголеми од ендогените нивоа. Поновата органска форма, бета-карбоксиетилгерманиум сексиоксид ( пропагерманиум ), не го покажа истиот спектар на токсични ефекти.

Истражувањето на американската администрација за храна и лекови заклучи дека неорганскиот германиум, кога се користи како додаток во исхраната , "претставува потенцијално опасност за здравјето кај луѓето ".

Одредени соединенија на германиум имаат ниска токсичност за цицачите , но имаат токсични ефекти врз одредени бактерии .

Мерки на претпазливост за хемиски реактивни соединенија на германиум

Некои од вештачки произведените соединенија на германиум се доста реактивни и претставуваат непосредна опасност за здравјето на луѓето при изложеност. На пример, германиум хлорид и герман (GeH ₄₎ се течност и гас, односно може да биде многу иритирачки за очите, кожата, белите дробови и грлото.

Иднина

Почнувајќи од 2000 година, околу 15% од САД потрошувачка на германиум беше искористена за инфрацрвена технологија оптика и 50% за фибер-оптика. Во текот на изминатите 20 години, инфрацрвената употреба постојано се намалува; Сепак, побарувачката на оптички влакна полека се зголемува. Во Америка, 30-50% од сегашните оптички линии се неискористени темни влакна , предизвикувајќи дискусија за прекумерно производство и идно намалување на побарувачката. Во светот, побарувачката драматично се зголемува, бидејќи земјите како Кина инсталираат оптички телекомуникациски линии низ целата земја.

Поврзано

• Транзистор
• Витраин

Надворешни врски

• Германиум на Ризницата ^?
• Germanium at The Periodic Table of Videos (University of Nottingham)