Razlika između izmjena na stranici "Germanij"

Dodan 91 bajt ,  prije 6 godina
nema sažetka izmjene
'''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 mjestapoložaja u periodnom sistemu kojeg je Mendeljejev kreirao. Dao mimu je ime ''ekasilicij''. Gotovo dva desetljeća kasnije, 1886. godine, [[Clemens Winkler]] je otkrio novi element, kao pratioca srebra i sumpora u rijetkom mineralu nazvanom [[argirodit]]. Mada je novi element izgledom na neki način imao sličnosti sa [[arsen]]om i [[antimon]]om, njegovi kombinirani odnosi u spojevima novog elementa su bili u saglasnosti sa Mendeljejevijim predviđanjima u odnosu na silicij. Winkler je novom elementu dao ime po imenu svoje domovine, [[Njemačka|Njemačke]]. Danas se germanij uglavnom izdvaja iz [[sfalerit]]a (osnovne rude cinka), mada se često industrijski izdvaja i iz ruda srebra, olova i bakra.
 
''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.
 
=== Hemijske ===
Elementarni germanij vrlo sporo oksidira do [[germanij dioksid|GeO<sub>2</sub>]] pri 250&nbsp;°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 germanatimgermanatima, kao što je -4 u {{chem|GeH|4}}. Klaster anioni germanija ([[Zintl faza|Zintl]] ioni) poput Ge<sub>4</sub><sup>2−</sup>, Ge<sub>9</sub><sup>4−</sup>, Ge<sub>9</sub><sup>2−</sup>, [(Ge<sub>9</sub>)<sub>2</sub>]<sup>6−</sup> su dobijeni izdvajanjem iz [[legura]] koje sadrže alkalne metale i germanij u tečnom amonijuamonijaku u prisustvu [[etilendiamin]]a ili [[kriptand]]a.<ref name = "greenwood"/><ref name="Coupling" /> Oksidacijska stanja elementa u ovim ionima nisu jednakacijeli cijelom brojubroj, slično kao kod spojeva [[ozon]]a O<sub>3</sub><sup>−</sup>.
 
=== 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&nbsp;°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"/>
<!-- TRANSLATION
The disulfide is appreciably soluble in water and in solutions of caustic alkalis or alkaline sulfides. Nevertheless, it is not soluble in acidic water, which allowed Winkler to discover the element.<ref>{{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> By heating the disulfide in a current of [[hydrogen]], the monosulfide (GeS) is formed, which sublimes in thin plates of a dark color and metallic luster, and is soluble in solutions of the caustic alkalis.<ref name="HollemanAF"/> Upon melting with [[alkali metal compound|alkaline carbonates]] and [[sulfur]], germanium compounds form salts known as thiogermanates.<ref>{{cite journal|doi=10.1039/a703634e|title=First synthesis of mesostructured thiogermanates|year=1997|last = Fröba|first = Michael |journal=Chemical Communications|issue=18|page=1729|last2=Oberender|first2=Nadine}}</ref>
 
[[Datoteka:Germane-2D-dimensions.png|lijevo|thumb|German je sličan [[metan]]u.]]
Four tetra[[halides]] are known. Under normal conditions GeI<sub>4</sub> is a solid, GeF<sub>4</sub> a gas and the others volatile liquids. For example, [[germanium tetrachloride]], GeCl<sub>4</sub>, is obtained as a colorless fuming liquid boiling at 83.1&nbsp;°C by heating the metal with chlorine.<ref name="HollemanAF"/> All the tetrahalides are readily hydrolyzed to hydrated germanium dioxide.<ref name="HollemanAF"/> GeCl<sub>4</sub> is used in the production of organogermanium compounds.<ref name = "greenwood"/> All four dihalides are known and in contrast to the tetrahalides are polymeric solids.<ref name = "greenwood"/> Additionally Ge<sub>2</sub>Cl<sub>6</sub> and some higher compounds of formula Ge<sub>''n''</sub>Cl<sub>2''n''+2</sub> are known.<ref name="HollemanAF"/> The unusual compound Ge<sub>6</sub>Cl<sub>16</sub> has been prepared that contains the Ge<sub>5</sub>Cl<sub>12</sub> unit with a [[neopentane]] structure.<ref name="Raman" />
 
[[Germane]] (GeH<sub>4</sub>) is a compound similar in structure to [[methane]]. Polygermanes—compounds that are similar to [[alkane]]s—with formula Ge<sub>''n''</sub>H<sub>2''n''+2</sub> containing up to five germanium atoms are known.<ref name = "greenwood"/> The germanes are less volatile and less reactive than their corresponding silicon analogues.<ref name = "greenwood"/> GeH<sub>4</sub> reacts with alkali metals in liquid ammonia to form white crystalline MGeH<sub>3</sub> which contain the GeH<sub>3</sub><sup>−</sup> [[anion]].<ref name = "greenwood"/> The germanium hydrohalides with one, two and three halogen atoms are colorless reactive liquids.<ref name = "greenwood"/>
 
[[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" />
The first [[organogermanium compound]] was synthesized by Winkler in 1887; the reaction of germanium tetrachloride with [[diethylzinc]] yielded [[tetraethylgermane]] ({{chem|Ge(C|2|H|5|)|4}}).<ref name="Winkle2" /> Organogermanes of the type R<sub>4</sub>Ge (where R is an [[alkyl]]) such as [[tetramethylgermane]] ({{chem|Ge(CH|3|)|4}}) and tetraethylgermane are accessed through the cheapest available germanium precursor [[germanium tetrachloride]] and alkyl nucleophiles. Organic germanium hydrides such as [[isobutylgermane]] ({{chem|(CH|3|)|2|CHCH|2|GeH|3}}) were found to be less hazardous and may be used as a liquid substitute for toxic [[germane]] gas in [[semiconductor]] applications. Many germanium [[reactive intermediate]]s are known: [[-yl|germyl]] [[free radical]]s, germylenes (similar to [[carbene]]s), and germynes (similar to [[carbyne]]s).<ref>{{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>{{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> The organogermanium compound [[Propagermanium|2-carboxyethylgermasesquioxane]] was first reported in the 1970s, and for a while was used as a dietary supplement and thought to possibly have anti-tumor qualities.<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 ==
<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="Winkle2">{{cite journal|first = Clemens|last = Winkler |journal = J. Prak. Chemie|volume = 36|issue = 1|year = 1887 |pages = 177–209|title = Mittheilungen über des Germanium. Zweite Abhandlung|url = http://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k90799n/f183.table| pristupdatum = 20.8.2008}} {{doi|10.1002/prac.18870360119}}</ref>-->
<!--********<ref name="toxic">{{cite journal|last = Tao|first = S. H.; Bolger, P. M.|date=juni 1997|title = Hazard Assessment of Germanium Supplements|journal = Regulatory Toxicology and Pharmacology|volume = 25|issue = 3|pages = 211–219}} {{doi|10.1006/rtph.1997.1098}}</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="Raman">{{cite journal|title = The Crystal Structure and Raman Spectrum of Ge<sub>5</sub>Cl<sub>12</sub>·GeCl<sub>4</sub> and the Vibrational Spectrum of Ge<sub>2</sub>Cl<sub>6</sub>| last = Beattie|first = I.R.; Jones, P.J.; Reid, G.; Webster, M.;|journal = Inorg. Chem.|volume = 37|issue =23|pages = 6032–6034|year = 1998}} {{doi|10.1021/ic9807341}}</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>
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 name="broadwith">{{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|newspaperwork=Chemistry World|date=25 March .3.2012}}</ref>
}}
 
73.705

izmjena