جرمانيوم.

جرمانيوم

جرمانيوم عنصر كيميائي في الجدول الدوري، ورمزه Ge ، ورقمه الذري 32. وهو مادة صلبة ذات لون أبيض مائل للخضرة ومظهر فلزي. والجرمانيوم عنصر نادر، يوجد عادة بكميات صغيرة مخلوطًا مع فلزات أخرى. ويحصل عليه بتنقية النحاس والزنك والحديد.

والجرمانيوم من أَكثر المواد استخدامًا بوصفه شبه موصل. وهو شبه موصل جيد لأنّه لايحتوي على خواص فلزية قوية. ويستخدم الجرمانيوم في صناعة الأَجهزة شبْه الموصلة مثل الصِّمامات الثنائية، وبطاريات الطاقة الشمسية، والترانزستورات. ويستخدم أيضًا في صناعة عدسات مختلف أجهزة الأشعة تحت الحمراء البصرية. وبإضافة كميات من الجرمانيوم إلى البطاريات العاملة بالرصاص ـ الحمض يمكن إطالة عمرها التشغيلي. وأُكسيد الجرمانيوم، أحد مركبات الجرمانيوم، يستخدم في الطب.

والعدد الذري للجرمانيوم 32، ووزنه الذري72,61. وينصهر الجرمانيوم عند درجة حرارة 937,4°م، ويغلي عند درجة حرارة 2830°م. وقد اكتشف الكيميائي الألماني كليمنز وينكلر الجرمانيوم عام 1886م.

التاريخ

وجوده في الطبيعة وتحضيره الجرمانيوم من العناصر الشديدة التبعثر أي لا توجد له مراقد هامة. من فلزاته: الأرجِيروديت k4Ag2S.GeS2 والجرمانيت 7CuS.FeS.GeS2 والرينييريت renierite (CuFe.Ge.As)xSy والألترابازيت ultrapasite (Pb.Ag.Ge.Sb)xSy ومن مصادره الهامة أيضاً الغبار المتطاير (الرماد) الناجم عن حرق بعض أنواع الفحم. ويتلخص تحضيره بتفاعل إرجاع ثنائي أكسيد الجرمانيوم GeO2 الناتج عن حلمهة رباعي كلوريد الجرمانيوم GeCl4 بوساطة الهدروجين أو الكربون.

خواصه يُعدُّ معظم خواص الجرمانيوم كدرجة الانصهار ودرجة الغليان مرحَلَةَ انتقال بين خواص السيليكون (لا معدن) والقصدير (معدن)، وتتلخص خواصه الفيزيائية فيما يلي:

إلكترونات المدارات التكافِئِية k4s2, 4p2؛ نصف القطر الذري: 1.22أنغستروم نصف القطر الشاردي Ge4+ ب0.35 أنغستروم؛ الكتلة الحجمية 5.36غ/سم3 درجة الانصهار: 959 ْس؛ درجة الغليان 2700 ْس؛ كمون التشرُّد (التأيُّن) الأول8.13 إلكترون ـ فولط (ev)؛ الثاني 15.86(ev) ولعنصر الجرمانيوم بنية بلورية تشبه بنية الماس، وله خواص كهربائية هامة، فالمقاومة النوعية للجرمانيوم العالي النقاوة صغيرة نسبياً في درجة الحرارة العادية، وتتناقص هذه المقاومة النوعية حين ترتفع درجة الحرارة؛ لهذا يُعدُّ الجرمانيوم من أنصاف النواقل{ر} ويمكن جعله متَّصِفاً بخواصها بإبدال نسبة صغيرة جداً من ذرات الجرمتنيوم إما بذراتٍ من الفصيلة Va (الفسفور والزرنيخ والأنتموان) التي تتضمن إلكتروناً P زيادة عما للجرمانيوم، فيتكون نصف ناقل من النوع n حامل الشحنة السالبة negative، وإما بذراتٍ من الفصيلة IIIa (ألمنيوم، غاليوم P) التي ينقصها إلكترون P عما في الجرمانيوم فيتكون نصف ناقل من النوع P حامل الشحنة الموجبة positive؛ وتكون كمية الشوائب المضافة ضئيلة جداً ومحدَّدة تحديداً جيداً يتفق مع الغاية من استعمالها. ويؤلف دمج النموذجين n وp من الجرمانيوم قاعدة أساسية في صنع المقوِّمات rectifirs والترانزستورات.

أمَّا النشاط الكيميائي للجرمانيوم فهو ضعيف، إذ لا يتأكسد في الهواء أو في الدرجة العادية من الحرارة، وهو لا يتأثر بالمحاليل المائية الممدّدة لحمض كلور الماء وحمض الكبريت وللأُسُس الضعيفة، غير أنه يتفاعل مع حمض الآزوت وحمض الكبريت المركَّزيْن، ويكوِّن مع أكسجين الهواء عند درجات الحرارة العالية (بالحرق) ثنائي أكسيد الجرمانيوم GeO2.

استعمالاته للجرمانيوم تطبيقات كثيرة وهامة ناتجة من خواصه التي يتمتع بها، ولاسيما خواص أنصاف النواقل. فقد صُنع الترانزستور أول ما صُنِع من الجرمانيوم ثم استعمل الجرمانيوم في تطبيقات أخرى مثل الحاسوب وأنظمة التحكم في القذائف الموجهة، وفي صنع العدسات والمرشحات filters المستعملة في الأجهزة التي تعمل في مجال الأشعة تحت الحمراء. فالزجاج المحضَّر بوساطة ثنائي أكسيد الجرمانيوم يفوق كثيراً مثيلَه زجاج السيليكون في قرينة انكساره ومقدرة تبديده، ويمكن استعماله في عدسات آلات التصوير والمجاهر ذات الزاوية العريضة.

الانتاج

المراجع

الموسوعه العلمية

التصانيف

تصنيف :ابحاث