Сирек элементтер. Германий

Оңтүстік Қазақстан обылысы
Шардара ауданы
№ 16 колледж
Орындаған: Т-54 топ студенті Малықараева Ажар Құрмашқызы
Жетекшісі: Айтенова Нұргул Ыдырысқызы

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.

2. 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 937C, 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-GeO₂. 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,Ge₂H₆,Ge₃H₈, германий гидриді (моногерман) GeH₄ – түссіз газ, қайнау температурасы - 89,9^0C, Ge₂H₆, Ge₃H₈ – түссіз ерітінділер. Германий гидридтері галоидсутектермен әрекеттесіп, галоидтуындыларын түзеді:

GeH₄ + HCI → GeH₃Cl+H₂

Үш сутек атомының орнын хлор басса германохлороформ GeH₃Cl түзіледі (түссіз ерітінді, балқу температурасы -71 C, қайнау температурасы +75 C). Бұл зат екі қасиет көрсетеді: біріншісі: хлороформға (CHCL₃) ұқсас,екіншісі: комплексті қосылысқа H[GeCL₄], оның тұздары белгілі Me[GeCl₃]. 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:

3. Германий валенттілігіне сәйкес екі оксид түзеді GeO₂  және GeO .

Германий оксиді GeO₂ – ақ түсті, германий металын ауада 600 С температурада қыздырғанда немесе германий сульфидін күйдіргенде түзіледі. GeO₂ – нің балқу температурасы 1090 - 1115 C, осдан жоғары температурада ұшып кетеді. GeO₂  суда аздап ериді (0,405 g 100 g суда), ерігенде герман қышқылы түзіледі:

GeO₂+H₂O  → H₂GeO₃

Бос күйінде герман қышқылы бөлінбеген, оның жалпы құрамы –xGeO_2·yH₂O.

Германий оксиді және гидроксиді амфотерлі қасиеттер көрсетеді, бірақ қышқылды қасиеттері көбірек. Сілтілерде ерігенде германаттар түзіледі, жалпы формуласы – Me₂GeO₃ (Me - бір валентті катион). Суда тек қана сілтілі металдардың германаттары ериді.

Германаттардың құрамы түндыру жағдайларына байланысты. Мысалы pH 9-ға тең болғанда пентагерманаттар бөлінеді MeGe₅O₁₁ ( Me - бір валентті катион).

Германаттардың құрамы әр түрлі болуы мүмкін.

Галогендермен қосылыстары

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

Қасиеттері	GeF4	GeCl4	GeBr4	GeI4
Қосылыстардың түсі	Түссіз	Түссіз	Түссіз	Сары
Нормальды жағдайдағы күйі	Газ	Сұйықты	Қатты зат	Қатты зат
Балқу температурасы	-15	-49,5	+26,1	+146
Қайнау температурасы	-36	+84,0	+186	+375
Тығыздығы г/cm3	-	1,87	3,13	-

Тәжірибеде ең маңызды германий хлориді GeCl₄ , оны тура әдіспен:

Ge +2CL₂  → GeCl₄

және GeO₂ -ні тұз қышқылымен қыздыру арқылы алуға болады:

GeO₂  + 4HCL → GeCl₄+ H₂O

Cонымен қатар екі валентті германийдің галогенидтері белгілі: GeCl_2, GeF₂    (түссіз), GeBr₂ (сары), GeI₂ (қызғылт). Галогенидтер суда ыдырап, германий гидроксидін түзеді, қыздырғанда төрт валентті галогенид және германий металы бөлінеді:

2GeCl2  → GECl₄+ Ge

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

3xGe+xGeCl₄  <->4(GeCl)

Сондықтан осы реакцияны өте таза германий металын алуға пайдаланады.

Әдебиеттер тізімі:

1. Ферсман А.Е. Редкие металлы. 1932, № 4-5.
2. Сажин Н.П., Меерсон Г.А. Редкие элементы в новой технике // Хим. наука и пром., 1956. Т.І, № 5.
3. Меерсон Г.А. и Зеликман А.Н. Металлургия редких металлов. Метиаллургиздат, 1954.
4. Зеликман А.Н., Самсонов Г.В., Крейн О.Е. Металлургия редких металлов. Металлургиздат, 1954.
5. Тронов В.Г. Кклад русских ученых в химию редких элементов. Изд. Знание, 1952.
6. Виноградов А.П. Геохимия редких и рассеянных химических элементов в почвах. Изд. АН СССР, 1950.

---

Әлеуметтік желілерде бөлісіңіз: