Германий элементі туралы жалпы түсінік

Пән: Химия
Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 7 бет
Таңдаулыға:

Жоспар:

КіріспеГерманий элементі туралы жалпы түсінік
Негізгі бөлімТабиғатта таралуы. ҚосылыстарыФизикалық және химиялық қасиеттері. Алынуы
ҚорытындыҚолданылуы
Пайдаланылған әдебиеттер

Кіріспе

Германий (Ge) : 1871 жылы Д . И. Менделев сол уакытта белгісіз элемменттің кремнийдің аналогы қасиеттерін толық жазып, периодтық жүйеде бос орын қалдырды, элементі «экасилиций» деп атайды .

1886 жылы Винклер (Германия) ариродит деген минералды зерттегенде, оның құрамында келесі элементтер мен қосылыстарды тапты (%) :

күміс 74, 12

күкірт 17, 13

темір оксиді 0, 66

мырыш (II) оксиді 0, 22

сынап 0, 31

жалпы 93, 04

Жетпеген 7% жаңа элемент деп табылады, зерттеп болған соң бүл элементтің қасиеттері толық экасилицийдің қасиеттеріне дәл келді. Винклер жаңа элементті германий деп атады.

Германий-IV топтың элементі, қорғасын мен қалайының аналогы. Реттік номері 32, атомдық салмағы 72, 60. Электрондарының орналасуы: 2, 8, 18, 4. Электрондық құрылысы бойынша p-элементі. Германийдің валенттілігі төрт және екі, бірақ ең ерекше валенттілік -төрт. Германийді тыңыздығы 5, 323 г/см, балқу температурасы 937°C, қайнау температурасы 284° C.

Германийдің ең маңызды сипаттама-электроткізгіштігі және сонымен байланысты жартылай өткізгіштігі.

Германий - жылтырақ, қатты, бірақ өте сынғыш металл. Бүтін германий ауада өзгермейді, ұнтақ түрінде 600°C температурада қыздырғанда тотығып германий оксиді түзеді-GeO ₂ . Германий суымен әрекеттеспейді, қышқылдар аздап әсер етеді, азот қышқылында германий гироксиді түзіледі. Германий патша қышқылында және сутек пероксидінде (сілтілі ерітіндіде) жақсы ериді. Сілтілермен балқытқанда германий қышқылының тұздары германаттар түзеді.

Германий германосутектерді түзеді, онің бірнеше қосылыстары белгілі - GeH _4, Ge ₂ H ₆ , Ge ₃ H ₈ , германий гидриді (моногерман) GeH ₄ - түссіз газ, қайнау температурасы - 89, 9 ^0C , Ge ₂ H ₆ , Ge ₃ H ₈ - түссіз ерітінділер. Германий гидридтері галоидсутектермен әрекеттесіп, галоидтуындыларын түзеді:

GeH ₄ + HCI → GeH ₃ Cl+H ₂

Үш сутек атомының орнын хлор басса германохлороформ GeH ₃ Cl түзіледі (түссіз ерітінді, балқу температурасы -71 C, қайнау температурасы +75 C) . Бұл зат екі қасиет көрсетеді: біріншісі: хлороформға (CHCL ₃ ) ұқсас, екіншісі: комплексті қосылысқа H[GeCL ₄ ], оның тұздары белгілі Me[GeCl ₃ ] . Осындай қасиеттер германийдің периодтық жүйеде орналасуымен байланысты, бұл элемент көміртек пен кремнийдің қалайыға және қорғасынға өтпелі болғандықтан, күштірек металдық қасиеттер көрсетеді.

Германий көп металдармен - алюминий, мыс, кадьмий, темір интерметалық қосылыстар түзеді:

Германий валенттілігіне сәйкес екі оксид түзеді GeO ₂ және GeO .

Германий оксиді GeO ₂ - ақ түсті, германий металын ауада 600 С температурада қыздырғанда немесе германий сульфидін күйдіргенде түзіледі. GeO ₂ -нің балқу температурасы 1090 - 1115 C, осдан жоғары температурада ұшып кетеді. GeO ₂ суда аздап ериді (0, 405 г 100 г суда), ерігенде герман қышқылы түзіледі:

GeO ₂ +H ₂ O → H ₂ GeO ₃

Бос күйінде герман қышқылы бөлінбеген, оның жалпы құрамы -xGeO _2· yH ₂ O.

Германий оксиді және гидроксиді амфотерлі қасиеттер көрсетеді, бірақ қышқылды қасиеттері көбірек. Сілтілерде ерігенде германаттар түзіледі, жалпы формуласы - Me ₂ GeO ₃ (Me - бір валентті катион) . Суда тек қана сілтілі металдардың германаттары ериді.

Германаттардың құрамы түндыру жағдайларына байланысты. Мысалы pH 9-ға тең болғанда пентагерманаттар бөлінеді MeGe ₅ O ₁₁ (Me - бір валентті катион) .

Германаттардың құрамы әр түрлі болуы мүмкін.

Галогендермен қосылыстары

250°С температурада германийді галогендермен қыздырғанда татрагалогениттер түзіледі, олардың қасиеттері 1 кестеде көрсетілген.

Қасиеттері

GeF ₄

GeCl ₄

GeBr ₄

GeI ₄

Қасиеттері: Қосылыстардың түсі

GeF4: Түссіз

GeCl4: Түссіз

GeBr4: Түссіз

GeI4: Сары

Қасиеттері: Нормальды жағдайдағы күйі

GeF4: Газ

GeCl4: Сұйықты

GeBr4: Қатты зат

GeI4: Қатты зат

Қасиеттері: Балқу температурасы

GeF4: -15

GeCl4: -49, 5

GeBr4: +26, 1

GeI4: +146

Қасиеттері: Қайнау температурасы

GeF4: -36

GeCl4: +84, 0

GeBr4: +186

GeI4: +375

Қасиеттері: Тығыздығы г/cm ³

GeF4: -

GeCl4: 1, 87

GeBr4: 3, 13

GeI4: -

Тәжірибеде ең маңызды германий хлориді GeCl ₄ , оны тура әдіспен:

Ge +2CL ₂ → GeCl ₄

және GeO ₂ -ні тұз қышқылымен қыздыру арқылы алуға болады:

GeO ₂ + 4HCL → GeCl ₄ + H ₂ O

Cонымен қатар екі валентті германийдің галогенидтері белгілі: GeCl _2, GeF ₂ (түссіз), GeBr ₂ (сары), GeI ₂ (қызғылт) . Галогенидтер суда ыдырап, германий гидроксидін түзеді, қыздырғанда төрт валентті галогенид және германий металы бөлінеді:

2GeCl ₂ → GECl ₄ + Ge

Германий тетрахлориді германий металымен 360°C температурада әрекеттесіп, германийдің субхлориді GeCl түзіледі. GeCl - бір валентті германийдің қосылысы, полимер (GeCl) _x түрінде болады, 520°С температурада келесі реакция кері журеді:

3xGe+xGeCl ₄ <->4(GeCl)

Сондықтан осы реакцияны өте таза германий металын алуға пайдаланады.

Комплексті қосылыстары

Германий әр турлі комплексті қосылыстар түзеді. Олардың арасында комплексті галогенидтер Me ₂ [GeГал ₆ ] . Рубидий мен цезийдің гексахлоридтері ауада тұрақты, 90-100°C температурада GeCl ₄ , бөліп ыдырайды:

Rb ₂ [GeCl ₆ ] → GeCl ₄ +2RbCl

Германий оксиді GeO ₂ фтор қышқылымен әрекеттескенде комплексті қышқылдар түзіледі: H ₂ (GeOF) ₄ ·2H ₂ O және H ₂ (GeF ₆ ) ·2H ₂ O. Гексафторгерманаттың екі түрлі қосылыстары синтезделен: MeGeF ₆ ·2H ₂ O (Me - Mg, Zn, Cd, Mn, Fe, Co, Ni ) және MeGeF ₆ ·2H ₂ O (Me-Sr, Ca) . Бұл тұздар суда жақсы ериді.

Германий тетрахлоридінің органикалық катиондармен әрекеттесуін пайдаланып тетраметиаммонийдің гексахлоргерманаты синтезделен - [N(CH ₃ ) ] ₂ GeCL ₆

Германий галогенидтері кейбір аминдермен органикалық ерігіштерде (эфир немесе CCL ₄ ) әрекеттесіп, комплексті қосылыстар түзеді, олардың құрамы кестеде көрсетілен.

Кейбір германий галогенидтерінің комплексті қосылыстарының комплексті қосылыстарының құрамы

Галоенид

Азотты адденд

Комплексті қосылыстың құрамы

Сыртқы түсі

Галоенид: GeF ₄

Азотты адденд:

Этилендиамин

Пиридин

оксихинолин

Комплексті қосылыстың құрамы:

GeCL ₄ ·4C ₂ H ₈ N ₂

GeCL ₄ ·2C ₂ H ₅ N

GeCL ₄ ·4C ₉ H ₇ NO

Сыртқы түсі:

Ақ ұнтақ

-//-

Сары түсті

Галоенид: GeBr ₄

Азотты адденд: Оксихинолин

Комплексті қосылыстың құрамы: GeBr ₂ (C ₉ H ₇ NO) ₂

Сыртқы түсі: Сары қызғылт ұнтақ

Галоенид: GeI ₄

Азотты адденд: Оксихинолин

Комплексті қосылыстың құрамы: GeI ₂ (C ₉ H ₇ NO) ₂

Сыртқы түсі: Қаралау сары қызғылт ұнтақ

Бұл комплексті қосылыстар суда ерімейді, бірақ ауада біртіндеп гидролизденіп ери бастай ды.

Германий көп атомды спирттермен және карбон қышықылдарымен комплексті қосылыстар түзеді. Қымыздық қышқылын қосқанда, германий оксидінің суда ерігіштігі жоғарылайды, себебі комплексті ион түзіледі, ал қымыздық қышқылының мөлшері көп болғанда, германоқымыздық қышықылының кристалдары бөлінеді.

Күкіртпен қосылыстары

Германийдің екі сульфиді белгілі: қызыл -қоңыр GeS және ақ GeS ₂ . GeS ₂ қышқылды ерітіндіден күкіртсутекпен бөлуге болады. GeS 600-700 C температурада элементтерді қыздырып тура әдіспен алуға болады:

Ge+ S→ GeS

Күкіртпен қосылыстар германийге ерекше. Табиғатта сульфидті минерал түрінде кездеседі, сонымен қатар шашыраңқы түрінде басқа сульфидті минералдарда кездеседі - пиритте, галенидте, сфолеридте.

Германий дисульфиді аммоний сульфидінде жақсы еріп сульфогерманатты түзеді:

GeS ₂ + (NH ₄ ) ₂ S → (NH ₄ ) ₂ GeS ₃

Сульфотұздар суда жақсы ериді, қышқыл қосқанда ыдырап ақ түсті дисульфид тұнбаға түседі.

Осы қасиетті пайдаланып германийді ерітіндіден бөлуге болады.

Германий дисульфидін ауада 280-300°С температурада қыздырғанда, тотығып оксид түзіледі, 600-700°C температурада қалған сульфид ұшып кетеді.

Азотпен және фосформен қосылыстары

Германийді азоттың атмосферасында 800-950°С температурада қыздырғанда геманий нитрийді түзіледі. 900-950°C температурада германий фосформен әрекеттесіп германий фосфориді GeF түзіледі.

Электрохимиялық қасиеттері

Германийдің әр жұптарына келесі тотығу- тотықсыздану потенциалдары келтірілген

Қышқыл ерітінділерінде Е, В

GeO ₂ /Ge ⁺² - 0, 3

GeO ₂ /Ge - 0, 15

Ge ⁺² /Ge 0, 0

H ₂ GeO ₃ /Ge - 0, 13

Сілтілі ерітінділерде

HgeO ₃ /Ge - 1, 0

Германийдің потенциалдарына рН-тың әсері зор.

Тотығу-тотықсыздану потенциалдарының мәні теріс болғандықтан германийді ерітіндіден электролизбен бөлу қиын, себебі гермаий қатысында сутек оңай тотықсызданады, сондықтан бұл жағдайда геманиймен қатар германий гидриді бөлінеді.

Германийді электролизбен воьфрам сияқты тек қана құймалар түрінде бөлуге болады, сондай ақ мыспен немесе қалайымен.

Табиғатта кездесуі

Германий - шашыраңқы элемент, табиғатта жиі кездеседі, бірақ өте аз мөлшерде.

Германийдің өз минералдары аз: аргиродид, германит, рениерит, ультрабазит, штоттит.

Германий сонымен қатар, сланцтарда, магниттарда кездеседі. Кейбір көмірлерде германийдің мөлшері 1 ٪ - жетеді.

Германийді алу

Германийді алу үшін оның тетрахлоиді пайдаланылады, себебі ол оңай түзіледі және төмен температурада ұшады.

Германийді өңдегенде хлор газын 300-350°C температурада қосады, түзілген GeCl ₄ ұшады сосын сары мұйықтық түрінде конденсацияланады.

Германитті соымен қатар 50 ٪ -ті сілті ерітіндісіменөңдеуге болады, бұл жағдайда еритінполисульфидтер түзіледі, оларды басқа ерімеен сульфидтерден бөледі. Полисульфидтен қышқылды ортада германий қышқылына дейін тотығады, осы ерітіндіден аммиак қосып, германий гидроксидін тұнбаға түсіреді.

Германийдің әр түрлі шикізаттары бар: түсті металлургия зауытының шаңдары, мырыштың қалдықтары, кектер зауыттарының қалдықтары, көмірдің күлі т. б. Оларды өңдеу үшін әр түрлі әдістер пайдаланылады. Барлық өндірістерде ең соңғы өнім германий оксиді GeO ₂ , ол GeCL ₄ -тен гидролиз арқылы алынады.

Таза германий металы таза оксдтен GeO ₂ алынады. Оны 600°C температурада сутекпен тотықсыздандыру арқылы алады. Таза германий металын германийдің субхлоридінен (GeCL) _x 520°C температурада диспропорциялану процесі арқылы алуға болады:

4(GeCL) _x → 3xGe + GeCL ₄

Рсы әдіспен өте таза германий алынады.

Германий алу технологиясы туралы келесі монорафиялардан қарастыруға болады:

Аналитикалық сипаттамасы

Германий табиғаттағы материалдарда аз мөлшерде кездесетін болғандықтан оны анықтау үшін спектральды анализ пайдаланылады.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.