Физико-химические свойства германия и его соединенийПериодическая система / Лектрохимическое поведение германия / Физико-химические свойства германия и его соединенийСтраница 1
Свойства германия и его соединений рассмотрены в [1,3,4]
Германий – серебристо-белый металл. Полученный в виде тонкой пленки на подложке термическим разложением моногермана имеет темный буро-красный цвет. Кристаллическая решетка германия – кубическая гранецентрированная типа алмаза. Как и все вещества с такого рода кристаллическими решетками и гомеополярной связью, германий очень хрупок и при комнатной температуре легко превращается в порошок. Твердость металла по шкале Мосса примерно 6-6,5 (табл.1). Обычным методом вдавливания твердость германия определить не удается из-за хрупкости. Методом микротвердости для германия было найдено значение 385 кг/мм2. Такая высокая твердость в сочетании с хрупкостью делает невозможным механическую обработку германия. С повышением температуры твердость его падает, и выше 650 C чистый германий становиться пластичным [3].
Таблица 1
Физические свойства германия
Плотность при 25о г/см3 |
5,32 -5,36 г/см3 |
Твердость по шкале Мосса |
6,25 |
Температура плавления |
937,2 оС |
Температура кипения |
2852-2960 оС |
При плавлении германий уменьшается в объеме примерно на 5,6 % (подобно галлию и висмуту).
Более наглядно химическая активность металлического Ge показана на схеме:
на воздухе или в кислороде → GeO2
c водой →GeO2
с галогенами →GeХ4 (Х = Cl-, Br-, I- )
с серой → GeS2 и GeS
c cеленом → GeSe и GeSe2
с H2S(газ) → GeS2 и GeS
с NH3(газ) → Ge3N4
Ge c HCl(газ) →GeHCl3
с HCl(конц.) →GeCl4
с HNO3(конц.) или H2SO4(конц.) →GeO2 · nH2O
в царской водке → GeCl4
с фосфором → GeP
с мышьяком → GeAs и GeAs2
при расплавлении с перекисями, щелочами, нитратами или карбонатами щелочных металлов → растворимые германаты
При комнатной температуре германий не окисляется на воздухе. Выше 700оС начинает взаимодействовать с кислородом воздуха. Выше температуры плавления испаряется и сгорает с образованием диоксида. При нагреве порошкообразного германия в токе азота или аргона, содержащие небольшие количества кислорода (менее 1 %), наблюдается интенсивная возгонка при 800 – 850оC. Сублимат – оксид GeO с примесью азотистых соединений.
Вода совершенно не действует на германий. Он вполне устойчив по отношению к соляной кислоте и разбавленной серной кислоте. Концентрированная серная, а также плавиковая кислоты взаимодействуют с ним при нагревании. Азотная кислота окисляет его с поверхности. Растворяется в царской водке и 3%-ном щелочном растворе пероксида водорода. Под действием 10%-ного раствора едкого натра тускнеет, тогда как концентрированные растворы щелочей на него не действуют. Расплавленные щелочи, напротив, быстро растворяют германий.
Германий при нагревании легко соединяется с галогенами и серой. В атмосфере аммиака при 600 – 700о образуется нитрид германия. Водород и азот на него не действуют. С углеродом не взаимодействует, поэтому графит является наиболее часто применяемым материалом тиглей для плавки германия. Сплавляется почти со всеми металлами и с большинством из них дает довольно легкоплавкие эвтектики. Германий образует окиды, сульфиды, нитриды, гидриды, многочисленные интерметаллиды и металлоорганические соединения.
В своих соединениях германий бывает двух- и четырехвалентным. Соединения германия (II) неустойчивы и легко окисляются до соединений германия(IV).
Оксид германия (II) выделяется в виде черных кристаллов путем нагревания Ge в токе CO2 при 800-900оС:
Ge + СО2 → GeO + СО
При 500оС оксид германия разлагается на оксид германия (IV) и германий. При комнатной температуре GeO вполне устойчив как в сухом, так и во влажном воздухе. При нагревании в кварцевом тигле до температуры 800оС образуется желтая глазурь. С Cl2 и Br2 GeО взаимодействует при 250оС с образованием GeCl4 или GeBr4 и GeO2. С соляной кислотой – при 175оС с образованием GeHCl2 и Н2О. Окисляется дымящей НNO3, KMnO4 и хлорной водой, образуя, по-видимому, растворы диоксида германия. В воде практически не растворяется, но медленно растворяется в НCl и H2SO4, причем уже при комнатной температуре происходит частичное окисление кислородом воздуха двухвалентного германия до четырехвалентного [4].
Смотрите также
Заключение
Коллоидные дисперсные системы (дисперсии) – микрогетерогенные образования, в которых одно
мелкораздробленное вещество – дисперсная фаза – равномерно распределено
(диспергировано) в другой фазе – дис ...
Поведение полимерных веществ в присутствии ионов металлов
Исследование поведения полимеров (в том числе полимерных гидрогелей) в
растворах солей металлов представляет собой огромный практический и
теоретический интерес. Изучение особенностей тако ...
Введение
Это была настоящая тайна. Я оказался не в состоянии противиться такому соблазну.
С одной стороны, алхимия — поиск легендарного Философского камня, таинственной субстанции,
позволяющей осуществить ...