Germanium efnafræðileg eiginleikar

Oct 12, 2024Skildu eftir skilaboð

Germanium hefur stöðuga efnafræðilega eiginleika. Það hvarfast ekki við loft eða vatnsgufu við stofuhita, en það myndar fljótt germaníumdíoxíð við 600-700 gráðu. Það hvarfast ekki við saltsýru eða þynnta brennisteinssýru. Þegar óblandaðri brennisteinssýra er hituð mun germaníum leysast hægt upp. Í saltpéturssýru og vatnsvatni er germaníum auðveldlega leysanlegt. Viðbrögð basískrar lausnar við germaníum eru mjög veik, en bráðin basa í loftinu getur valdið því að germaníum leysist hratt upp. Germaníum hvarfast ekki við kolefni, þannig að það verður ekki mengað af kolefni þegar það er bráðið í grafítdeiglu.
Germaníum er staðsett nákvæmlega á milli málma og málmleysingja á lotukerfinu, þannig að það hefur marga eiginleika sem líkjast ómálmum, sem kallast "undirmálmur" í efnafræði, og rafeindastilling hans er [Ar]3d104s24p2. En efnafræðilegir eiginleikar þess eru svipaðir og frumefna í aðliggjandi hópi, sérstaklega arsen og antímon. Það eru fá efnafræðilega eða eiturefnafræðilega mikilvæg germaníumsambönd. Germaníumdíoxíð, hvítt duft sem er örlítið leysanlegt í vatni, myndar germansýru, sem er svipuð kísilsýru. Germaníumtetraklóríð er óstöðugur vökvi og germaníumtetraklóríð er gas sem er auðveldlega vatnsrofið í vatni. Germaníumhýdríð (germane) er tiltölulega stöðugt gas. Það er lífrænt germaníum efnasamband og alkýlhópurinn getur komið í stað margra Ge atóma. Það er svipað og tin, kvikasilfur, arsen, osfrv., en mun minna eitrað. Germanium frumefni og díoxíð þess eru ekki mjög eitrað, en tetrahalíð er pirrandi og germaníumhýdríð er eitraðasta. Germaníum er óleysanlegt í þynntri sýru og basa, en leysanlegt í óblandaðri brennisteinssýru.
Germaníum er stöðugt við stofuhita, en það mun einnig mynda GeO einlaga filmu sem verður smám saman að GeO2 einlaga filmu með tímanum. Þegar vatnsgufa er aðsogast á yfirborð germaníums, eyðileggjast aðgerðareiginleikar oxíðfilmunnar og þykkt oxíð myndast.
Germaníum oxast við hærra hitastig, samfara þyngdarleysi, vegna þess að GeO myndast, vegna þess að það er mjög rokgjarnt. Rannsakendur rannsökuðu ferlið við germaníum yfirborðsoxun. Í fyrsta lagi var germaníum minnkað með CO við 600 gráður til að fjarlægja bundið eða aðsogað súrefni á yfirborði germaníums. Síðan var germaníum oxað við 25~400 gráður og 10kPa súrefnisþrýsting og fyrsta oxíðlagið myndaðist á aðeins 1 mínútu. Þegar hitastigið fer yfir 250 gráður myndast annað oxíðlagið fljótt. Þegar hitastigið er hækkað frekar hægir verulega á oxunarhraðanum. Eftir oxun við 400 gráður í 3 klst, myndast GeO2 filma með þykkt 1,75nm.
Tæringar- og upplausnarhegðun germaníums í mismunandi leysiefnum er mismunandi. Upplausnarmöguleiki germaníums af n-gerð er aðeins jákvæðari en p-gerðarinnar, þannig að sú fyrrnefnda leysist hraðar upp í sömu lausninni. Germaníum er auðveldlega leysanlegt í heitri sýru, heitri basa og H2O2 með viðbættum oxunarefnum. Það er erfitt að leysa það upp í þynntri brennisteinssýru, saltsýru og kaldri basalausn. Germaníum er óleysanlegt í vatni við 100 gráður, en í vatni mettað með súrefni við stofuhita er upplausnarhraðinn nálægt 1g/(cm·h).