Razlika između verzija stranice "Germanij"
[pregledana izmjena] | [pregledana izmjena] |
Uklonjeni sadržaj Dodani sadržaj
No edit summary |
No edit summary |
||
Red 111:
'''Germanij''' ([[latinski jezik|lat.]] ''germanium'') jeste [[hemijski element]] sa simbolom '''Ge''' i atomskim brojem 32. On je sjajni, tvrdi, sivo-bijeli [[Polumetali|polumetal]] iz grupe ugljika, hemijski sličan svojim komšijama iz [[14. grupa hemijskih elemenata|IV glavne grupe]] [[periodni sistem elemenata|periodnog sistema elemenata]] [[kalaj]]u i [[silicij]]u. Čisti elementarni germanij je [[poluprovodnik]], izgledom najviše sliči elementarnom siliciju. Poput silicija, germanij vrlo lahko reagira i sa [[kisik]]om iz prirode gradi komplekse. Za razliku od silicija, on je isuviše reaktivan da bi se prirodno našao na Zemlji u svom elementarnom stanju.
Pošto postoji vrlo mali broj [[minerali|minerala]] koji ga sadrže u visokim koncentracijama, germanij je otkriven relativno kasno u historiji hemije. Među elementima po rasprostranjenosti u Zemljinoj kori, on se nalazi približno na 50. mjestu. Ruski [[hemičar]] [[Dmitrij Ivanovič Mendeljejev|Dmitrij Mendeljejev]] je 1869. godine predvidio njegovo postojanje i neke od njegovih osobina na osnovu
''Metalni'' germanij (izolirani elementarni) se koristi kao [[poluprovodnik]] u [[tranzistor]]ima i različitim elektronskim uređajima. U prošlosti, cijela generacija prvobitnih elektronskih poluprovodnika je potpuno bila zasnovana na germaniju. Međutim, danas na njegovu proizvodnju u svrhu poluprovodnika otpada vrlo mali udio (2%) umjesto ultra čistog [[silicij]]a, koji je uglavnom zamijenio germanij. U današnje doba, glavni potrošači germanija su sistemi za optička vlakna, optički uređaji za infracrveni dio spektra i aplikacije za solarne ćelije. Spojevi germanija se koriste kao [[katalizator]]i za reakcije [[polimerizacija|polimerizacije]] a odnedavno se koriste i za proizvodonju [[Nanomaterijali|nanožica]]. Ovaj element gradi veliki broj organometalnih spojeva, kao što je [[tetraetilgermanij]], vrlo koristan u [[organometalna hemija|organometalnoj hemiji]]. Germanij se ne smatra da je neophodan element za bilo koji živi organizam. Neki kompleksni organo-germanijevi spojevi su bili istraživani kao mogući preparati u farmaciji, međutim nijedan se nije pokazao uspješnim. Slično kao i [[silicij]] i [[aluminij]], prirodni spojevi germanija su većinom nerastvorljivi u vodi, te stoga nisu isuviše otrovni. Međutim, sintetički dobijene rastvorljive soli germanija su se pokazale da djeluju kao nefrotoksin, dok su vještački, hemijski reaktivni spojevi germanija sa halogenim elementima i vodikom iritirajući i otrovni.
Red 122:
=== Hemijske ===
Elementarni germanij vrlo sporo oksidira do [[germanij dioksid|GeO<sub>2</sub>]] pri 250 °C.<ref name="krxps" /> Germanij ne otapaju razrijeđene kiseline i baze, ali se sporo otapa u koncentriranoj [[sumporna kiselina|sumpornoj kiselini]] a burno reagira sa istopljenim [[baza (hemija)|bazama]] dajući germanate ({{chem|[GeO|3|]|2−}}). Germanij se javlja uglavnom u [[oksidacijsko stanje|oksidacijskom stanju]] +4, mada je poznat veliki broj njegovih spojeva sa oksidacijskim brojem +2.<ref name="greenwood"/> Druga oksidacijska stanja su rijetka, poput +3 koje je dokazano u spoju kao što je Ge<sub>2</sub>Cl<sub>6</sub>, a stanja +3 i +1 su pronađena na površinama oksida,<ref name="xpsstudy" /> ili negativna oksidacijska stanja u
=== Spojevi ===
[[Datoteka:Germane-2D-dimensions.png|lijevo|thumb|German je strukturno sličan [[metan]]u.]]▼
Poznata su dva oksida germanija: [[germanij dioksid]] ({{chem|GeO|2}}, ''germanija'') i [[germanij monoksid]], ({{chem|GeO}}).<ref name="HollemanAF" /> Dioksid, GeO<sub>2</sub> se može dobiti žarenjem [[germanij disulfid]]a ({{chem|GeS|2}}). Dioksid je bijeli prah koji se vrlo slabo rastvorljiv u vodi ali reagira sa alkalijama dajući germanate.<ref name="HollemanAF"/> Germanij monoksid se može dobiti reakcijom GeO<sub>2</sub> sa metalnim Ge pri visokim temperaturama.<ref name="HollemanAF"/> Dioksid (i slični oksidi i germanati) pokazuje neobične osobine kao što je neuobičajeno visok [[Indeks prelamanja|indeks prelamanja]] u vidljivom dijelu svjetlosnog spektra, ali je providan u infracrvenom spektru.<ref name="Aggarwal" /><ref name="drugoveiko" /> [[Bizmut germanat]], Bi<sub>4</sub>Ge<sub>3</sub>O<sub>12</sub>, (BGO) se koristi kao [[scintilator]].<ref name="BGO" />
Binarni spojevi sa drugim halkogenim elementima su također poznati, kao što je disulfid ({{chem|GeS|2}}), diselenid ({{chem|GeSe|2}}), monosulfid (GeS), selenid (GeSe) i telurid (GeTe).<ref name = "greenwood"/> GeS<sub>2</sub> se izdvaja kao bijeli talog kada se [[Vodik sulfid|vodik sulfid]] propusti kroz jako kiseli rastvor koji sadrži Ge(IV).<ref name = "greenwood"/> Disulfid je znatno rastvorljiv u vodi i u rastvorima kaustičnih baza ili alkalnih sulfida. Međutim, nije rastvorljiv u vodi sa kiselom pH, što je i olakšalo Winkleru otkriće ovog elementa.<ref name="ottoh" /> Zagrijavanjem disulfida u mlazu [[vodik]]a, formira se monosulfid (GeS), koji dalje [[Sublimacija (fizika)|sublimira]] u tankim slojevima tamne supstance metalnog sjaja. On je rastvorljiv u rastvorima kaustičnih baza.<ref name="HollemanAF"/> Nakon topljenja sa alkalnim karbonatima i [[sumpor]]om, spojevi germanija daju soli poznate kao tiogermanati.<ref name="thiogerm" />
Poznata su četiri tetrahalida germanija. U normalnim uslovima, GeI<sub>4</sub> je u čvrstom stanju, GeF<sub>4</sub> je gas, dok su drugi isparljive tečnosti. Naprimjer, [[germanij tetrahlorid]], GeCl<sub>4</sub>, je izgledom bezbojna isparljiva tečnost sa tačkom ključanja na 83,1 °C, a dobija se zagrijavanjem metala sa hlorom.<ref name="HollemanAF"/> Sva četiri tetrahalida se lahko hidroliziraju do hidriranog germanij dioksida.<ref name="HollemanAF"/> GeCl<sub>4</sub> se koristi u proizvodnji organogermanijskih spojeva.<ref name="greenwood"/> Poznata su i sva četiri dihalida a oni su, za razliku od tetrahalida, polimerne čvrste supstance.<ref name = "greenwood"/> Pored toga, poznat je i spoj Ge<sub>2</sub>Cl<sub>6</sub> kao i neki viši spojevi opće formule Ge<sub>''n''</sub>Cl<sub>2''n''+2</sub>.<ref name="HollemanAF"/> Neobični spoj Ge<sub>6</sub>Cl<sub>16</sub> izgrađen je tako da sadrži jedinicu Ge<sub>5</sub>Cl<sub>12</sub> sa strukturom [[neopentan]]a.<ref name="Raman" /> [[German (spoj)|German]] (GeH<sub>4</sub>) je spoj strukturom sličan [[metan]]u. Postoje poligermanijski spojevi koji su slični [[alkani]]ma sa formulom Ge<sub>''n''</sub>H<sub>2''n''+2</sub> a sadrže do pet atoma germanija.<ref name = "greenwood"/> Germani su općenito manje isparljivi i slabije reaktivni od analognih spojeva silicija.<ref name = "greenwood"/> GeH<sub>4</sub> reagiraju sa alkalnim metalima u tečnom [[amonijak]]u dajući bijeli kristalni MGeH<sub>3</sub> koji sadrži GeH<sub>3</sub><sup>−</sup> an[[ion]]e.<ref name = "greenwood"/> Germanij hidrohalidi sa jednim, dva i tri atoma halogena su bezbojne vrlo reaktivne tečnosti.<ref name = "greenwood"/>
▲[[Datoteka:Germane-2D-dimensions.png|lijevo|thumb|German je sličan [[metan]]u.]]
[[Datoteka:NucleophilicAdditionWithOrganogermanium.png|lijevo|thumb|Nukleofilna adicija sa organogermanijskim spojem.]]
Prvi organogermanijski spoj je sintetizirao Winkler 1887. godine. Reakcijom germanij tetrahlorida sa [[dietil cink]]om dobio je [[tetraetilgerman]] ({{chem|Ge(C|2|H|5|)|4}}).<ref name="Winkle2" /> Organogermanijski spojevi tipa R<sub>4</sub>Ge (gdje je R alkil) kao što su [[tetrametilgerman]] ({{chem|Ge(CH|3|)|4}}) i tetraetilgerman se mogu dobiti pomoću najjeftinijeg dostupnog spoja germanija [[germanij tetrahlorid]]a i alkilnih nukleofila. Hidridi organskih spoeva germanija poput [[izobutilgerman]]a ({{chem|(CH|3|)|2|CHCH|2|GeH|3}}) se smatraju manje opasnim i mogu se koristiti kao tečna zamjena za [[otrov]]ni gas [[german (spoj)|german]] u poluprovodničkim aplikacijama. Poznati su i mnogi reaktivni međuproizvodi germanija: slobodni radikali germili, germileni (slično karbenima) i germini (analogno karbinima).<ref name="intermed" /><ref name="quane" /> Organogermanijski spoj [[Propagermanij|2-karboksietilgermaseskvioksan]] je prvi put otkriven 1970tih i jedno vrijeme je bio korišten kao dodatak ishrani, a smatrano je da ima neke protivkancerogene osobine.<ref name="toxic" />
Koristeći ligand nazvan eind (1,1,3,3,5,5,7,7-oktaetil-s-hidrindacen-4-il), germanij može graditi dvostruku vezu sa kisikom (germanon).<ref name="broadwith" />
Using a ligand called Eind (1,1,3,3,5,5,7,7-octaethyl-s-hydrindacen-4-yl) germanium is able to form a double bond with oxygen (germanone).<ref>{{cite news|last=Broadwith|first=Phillip|title=Germanium-oxygen double bond takes centre stage|url=http://www.rsc.org/chemistryworld/News/2012/March/germanone-germanium-oxygen-double-bond-created.asp|accessdate=15 May 2014|newspaper=Chemistry World|date=25 March 2012}}</ref>▼
== Izotopi ==
Line 169 ⟶ 164:
<ref name="xpsstudy">{{cite journal|title=XPS study of the growth kinetics of thin films obtained by thermal oxidation of germanium substrates||author=Tabet, N; A.L Al-Oteibi; M.A Salim|year=1999|journal=Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena|volume=101–103|page=233}}</ref>
<ref name="Coupling">{{cite journal|title=Oxidative Coupling of Deltahedral [Ge<sub>9</sub>]<sup>4−</sup> Zintl Ions|first = Li; Sevov Slavi C.|last = Xu|journal=J. Am. Chem. Soc.|year = 1999|volume = 121| issue = 39|pages = 9245–9246}} {{doi|10.1021/ja992269s}}</ref>
<ref name="Aggarwal">{{cite journal|title = Infrared Transparent Germanate Glass-Ceramics|first = Shyam S.; Sanghera, Jasbinder S.; Aggarwal, Ishwar D.; Wojcik, Joshua A.|last = Bayya |journal = Journal of the American Ceramic Society|volume = 85|issue = 12|pages= 3114–3116|year = 2002}} {{doi|10.1111/j.1151-2916.2002.tb00594.x}}</ref>
<ref name="drugoveiko">{{cite journal|title = Infrared reflectance and transmission spectra of germanium dioxide and its hydrolysis products|year = 1975 |last = Drugoveiko|first = O. P.; Evstrop'ev, K. K.; Kondrat'eva, B. S.; Petrov, Yu. A.; Shevyakov A. M.|journal = Journal of Applied Spectroscopy|volume = 22|issue = 2|page = 191}} {{doi|10.1007/BF00614256}}</ref>
<ref name="BGO">{{cite journal|title = A Bismuth Germanate-Avalanche Photodiode Module Designed for Use in High Resolution Positron Emission Tomography|last = Lightstone|first = A. W.; McIntyre, R. J.; Lecomte, R.; Schmitt, D.|journal = IEEE Transactions on Nuclear Science| year = 1986|volume =33|issue= 1|pages = 456–459}} {{doi|10.1109/TNS.1986.4337142}}</ref>
<ref name="ottoh">{{cite journal|first =Otto H.|last = Johnson|title = Germanium and its Inorganic Compounds|journal = Chem. Rev.|year = 1952|volume= 3|issue =3| page=431}} {{doi|10.1021/cr60160a002}}</ref>
<ref name="thiogerm">{{cite journal|title=First synthesis of mesostructured thiogermanates|year=1997|last = Fröba|first = Michael; Oberender, Nadine|journal=Chemical Communications|issue=18|page=1729}} {{doi|10.1039/a703634e}}</ref>
<ref name="intermed">{{cite journal|title = Reactive intermediates in organogermanium chemistry|first = Jacques|last = Satge|journal = Pure & Appl. Chem.|volume = 56|issue = 1|pages = 137–150|year =1984}} {{doi|10.1351/pac198456010137}}</ref>
<ref name="quane">{{cite journal|title = Organogermanium Chemistry| first = Denis|last = Quane|author2=Bottei, Rudolph S.|journal = Chemical Reviews|volume = 63|issue = 4|pages = 403–442|year =1963}} {{doi|10.1021/cr60224a004}}</ref>
▲
}}
|