Germaniy

Germaniy – atom raqami 32 bo‘lgan, to‘rtinchi davrning o‘n to‘rtinchi guruhiga mansub element. Formulasi Ge. Oddiy modda shaklidagi germaniy oq-kumushrang tusdagi yarimo‘tkazgich metall.

Kashf qilinishi va atama etimologiyasi.

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.

Tabiatda 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.

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.

 

Fizik xossalari.

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.

 

Kimyoviy xossalari.

Kimyoviy birikmalarda germaniy odatda 4 yoki 2 valentlik namoyon qiladi. 4 valentlikka ega birikmalari nisbatan barqarorroq bo‘ladi. Odatiy sharoitlarda germaniy havo, suv, ishqor va kislotalar ta’siriga chidamli; spirtda, hamda, vodorod peroksidning ishqoriy eritmasida eriydi.

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.

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.

Olinishi va asosiy konlari.

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.

Qo‘llanilishi.

Dunyo bo‘yicha ishlab chiqarilgan germaniy elementining taxminan 35 % ulushini optik tolali kabel ishlab chiqarish sanoati iste’mol qiladi. Shuningdek, yana 30% germaniyni teplovizor optikasi sohasida qo‘llanadi. Turli kimyoviy ishlab chiqarishlar uchun katalizator sifatida ishlatiladigan germaniy miqdori umumiy ishlab chiqarish hajmining 15% ulushini tashkil qiladi. Mikroelektronika mahsulotlari uchun, yarimo‘tkazgich elementlari ishlab chiqarishda ham germaniyning salmoqli 15% ulushi sarflanadi. Metallurgiyada, turli qotishmalar tarkibida qo‘llash uchun ham oz miqdorda germaniy olinadi. Shuningdek, yadro fizikasida germaniyning katta ahamiyati mavjud bo‘lib, u gamma-nurlanishlar detektorlari tayyorlash uchun qo‘llanadi. Juda oz miqdorlarda germaniy zargarlik sohasida ham ishlatiladi (bunda asosan, u legirlovchi material sifatida qo‘llanadi).

Biologik ahamiyati.

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).

Umumiy ma’lumotlar
Nomi	Germaniy;
Formulasi	Ge
Raqami	Ge;
Kashf etgan olimlar	Klemens Vinkler,
Kashf etilgan sana	1885-yil,
Kashf etilgan davlat	Germaniya;
Atom xossalari
Atom raqami	72,630 m.a.b. (g/mol);
Elektron konfiguratsiyasi	[Ar] 3d24s24p2
Atom radiusi	122,5 pm;
Kimyoviy xossalari
Elektrmanfiyligi	2,01 (poling shkalasi bo‘yicha);
Kovalent radiusi	122 pm
Ion radiusi	53 (+4e) 73 (+2e) pm
Elektrod potensiali	0 V
Oksidlanish darajasi	4, 2;
Ionizatsiya energiyasi (birinchi elektron)	760 kJ/mol; (7,88 eV)
Termodinamik xossalari
Zichligi	5,323 g/sm3;
Erish harorati	1210,6 K; 936,8 ℃
Qaynash harorati	3103 K; 2829,8 ℃
Issiqlik o‘tkazuvchanligi	(300 K) 60,2 Vt/(m·K);
Solishtirma erish issiqligi	36,8 kJ/mol
Solishtirma bug‘lanish issiqligi	328  kJ/mol
Molyar issiqlik sig‘imi	23,32 J/(mol·K)
Molyar hajmi	13,6 sm3/mol
Struktura panjarasi shakli	Olmos kabi
Debay harorati	360 K

---