جرمانيوم

من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
اذهب إلى: تصفح، ‏ ابحث
زرنيخجرمانيومغاليوم
Si

Ge

Sn
Element 1: هيدروجين (H), لا فلز
Element 2: هيليوم (He), غاز نبيل
Element 3: ليثيوم (Li), فلز قلوي
Element 4: بيريليوم (Be), فلز قلوي ترابي
Element 5: بورون (B), شبه فلز
Element 6: كربون (C), لا فلز
Element 7: نيتروجين (N), لا فلز
Element 8: أكسجين (O), لا فلز
Element 9: فلور (F), هالوجين
Element 10: نيون (Ne), غاز نبيل
Element 11: صوديوم (Na), فلز قلوي
Element 12: مغنسيوم (Mg), فلز قلوي ترابي
Element 13: ألومنيوم (Al), فلز ضعيف
Element 14: سليكون (Si), شبه فلز
Element 15: فسفور (P), لا فلز
Element 16: كبريت (S), لا فلز
Element 17: كلور (Cl), هالوجين
Element 18: أرغون (Ar), غاز نبيل
Element 19: بوتاسيوم (K), فلز قلوي
Element 20: كالسيوم (Ca), فلز قلوي ترابي
Element 21: سكانديوم (Sc), فلز انتقالي
Element 22: تيتانيوم (Ti), فلز انتقالي
Element 23: فاناديوم (V), فلز انتقالي
Element 24: كروم (Cr), فلز انتقالي
Element 25: منغنيز (Mn), فلز انتقالي
Element 26: حديد (Fe), فلز انتقالي
Element 27: كوبالت (Co), فلز انتقالي
Element 28: نيكل (Ni), فلز انتقالي
Element 29: نحاس (Cu), فلز انتقالي
Element 30: زنك (Zn), فلز انتقالي
Element 31: غاليوم (Ga), فلز ضعيف
Element 32: جرمانيوم (Ge), شبه فلز
Element 33: زرنيخ (As), شبه فلز
Element 34: سيلينيوم (Se), لا فلز
Element 35: بروم (Br), هالوجين
Element 36: كريبتون (Kr), غاز نبيل
Element 37: روبيديوم (Rb), فلز قلوي
Element 38: سترونشيوم (Sr), فلز قلوي ترابي
Element 39: إتريوم (Y), فلز انتقالي
Element 40: زركونيوم (Zr), فلز انتقالي
Element 41: نيوبيوم (Nb), فلز انتقالي
Element 42: موليبدنوم (Mo), فلز انتقالي
Element 43: تكنيشيوم (Tc), فلز انتقالي
Element 44: روثينيوم (Ru), فلز انتقالي
Element 45: روديوم (Rh), فلز انتقالي
Element 46: بالاديوم (Pd), فلز انتقالي
Element 47: فضة (Ag), فلز انتقالي
Element 48: كادميوم (Cd), فلز انتقالي
Element 49: إنديوم (In), فلز ضعيف
Element 50: قصدير (Sn), فلز ضعيف
Element 51: إثمد (Sb), شبه فلز
Element 52: تيلوريوم (Te), شبه فلز
Element 53: يود (I), هالوجين
Element 54: زينون (Xe), غاز نبيل
Element 55: سيزيوم (Cs), فلز قلوي
Element 56: باريوم (Ba), فلز قلوي ترابي
Element 57: لانثانوم (La), لانثانيدات
Element 58: سيريوم (Ce), لانثانيدات
Element 59: براسوديميوم (Pr), لانثانيدات
Element 60: نيوديميوم (Nd), لانثانيدات
Element 61: بروميثيوم (Pm), لانثانيدات
Element 62: ساماريوم (Sm), لانثانيدات
Element 63: يوروبيوم (Eu), لانثانيدات
Element 64: غادولينيوم (Gd), لانثانيدات
Element 65: تربيوم (Tb), لانثانيدات
Element 66: ديسبروسيوم (Dy), لانثانيدات
Element 67: هولميوم (Ho), لانثانيدات
Element 68: إربيوم (Er), لانثانيدات
Element 69: ثوليوم (Tm), لانثانيدات
Element 70: إتيربيوم (Yb), لانثانيدات
Element 71: لوتيشيوم (Lu), لانثانيدات
Element 72: هافنيوم (Hf), فلز انتقالي
Element 73: تانتالوم (Ta), فلز انتقالي
Element 74: تنجستن (W), فلز انتقالي
Element 75: رينيوم (Re), فلز انتقالي
Element 76: أوزميوم (Os), فلز انتقالي
Element 77: إريديوم (Ir), فلز انتقالي
Element 78: بلاتين (Pt), فلز انتقالي
Element 79: ذهب (Au), فلز انتقالي
Element 80: زئبق (Hg), فلز انتقالي
Element 81: ثاليوم (Tl), فلز ضعيف
Element 82: رصاص (Pb), فلز ضعيف
Element 83: بزموت (Bi), فلز ضعيف
Element 84: بولونيوم (Po), شبه فلز
Element 85: أستاتين (At), هالوجين
Element 86: رادون (Rn), غاز نبيل
Element 87: فرانسيوم (Fr), فلز قلوي
Element 88: راديوم (Ra), فلز قلوي ترابي
Element 89: أكتينيوم (Ac), أكتينيدات
Element 90: ثوريوم (Th), أكتينيدات
Element 91: بروتكتينيوم (Pa), أكتينيدات
Element 92: يورانيوم (U), أكتينيدات
Element 93: نبتونيوم (Np), أكتينيدات
Element 94: بلوتونيوم (Pu), أكتينيدات
Element 95: أمريسيوم (Am), أكتينيدات
Element 96: كوريوم (Cm), أكتينيدات
Element 97: بركيليوم (Bk), أكتينيدات
Element 98: كاليفورنيوم (Cf), أكتينيدات
Element 99: أينشتاينيوم (Es), أكتينيدات
Element 100: فرميوم (Fm), أكتينيدات
Element 101: مندليفيوم (Md), أكتينيدات
Element 102: نوبليوم (No), أكتينيدات
Element 103: لورنسيوم (Lr), أكتينيدات
Element 104: رذرفورديوم (Rf), فلز انتقالي
Element 105: دوبنيوم (Db), فلز انتقالي
Element 106: سيبورغيوم (Sg), فلز انتقالي
Element 107: بوريوم (Bh), فلز انتقالي
Element 108: هاسيوم (Hs), فلز انتقالي
Element 109: مايتنريوم (Mt), فلز انتقالي
Element 110: دارمشتاتيوم (Ds), فلز انتقالي
Element 111: رونتجينيوم (Rg), فلز انتقالي
Element 112: كوبرنيسيوم (Cn), فلز انتقالي
Element 113: أنون تريوم (Uut)
Element 114: فليروفيوم (Uuq)
Element 115: أنون بينتيوم (Uup)
Element 116: أنون هيكسيوم (Uuh)
Element 117: أنون سيبتيوم (Uus)
Element 118: أنون أوكتيوم (Uuo)
32Ge
المظهر
أبيض رمادي
Grayish lustrous block with uneven cleaved surface
الخصائص العامة
الاسم، العدد، الرمز جرمانيوم، 32، Ge
تصنيف العنصر شبه فلز
المجموعة، الدورة، المستوى الفرعي 14، 4، p
الكتلة الذرية 72.64غ·مول−1
توزيع إلكتروني Ar]; 3d10 4s2 4p2]
توزيع الإلكترونات لكل غلاف تكافؤ 2, 8, 18, 4 (صورة)
الخصائص الفيزيائية
الطور صلب
الكثافة (عند درجة حرارة الغرفة) 5.323 غ·سم−3
كثافة السائل عند نقطة الانصهار 5.60 غ·سم−3
نقطة الانصهار 1211.40 ك، 938.25 °س، 1720.85 °ف
نقطة الغليان 3106 ك، 2833 °س، 5131 °ف
حرارة الانصهار 36.94 كيلوجول·مول−1
حرارة التبخر 334 كيلوجول·مول−1
السعة الحرارية (25 °س) 23.222 جول·مول−1·كلفن−1
ضغط البخار
ض (باسكال) 1 10 100 1 كيلو 10 كيلو 100 كيلو
عند د.ح. (كلفن) 1644 1814 2023 2287 2633 3104
الخصائص الذرية
أرقام الأكسدة 4, 3, 2, 1, 0, -1, -2, -3, -4
أكاسيده تذبذب)
الكهرسلبية 2.01 (مقياس باولنغ)
طاقات التأين الأول: 762 كيلوجول·مول−1
الثاني: 1537.5 كيلوجول·مول−1
الثالث: 3302.1 كيلوجول·مول−1
نصف قطر ذري 122 بيكومتر
نصف قطر تساهمي 122 بيكومتر
نصف قطر فان دير فالس 211 بيكومتر
خصائص أخرى
البنية البلورية بنية الألماس
المغناطيسية مغناطيسية معاكسة[1]
مقاومة كهربائية 1 أوم·متر (20 °س)
الناقلية الحرارية 60.2 واط·متر−1·كلفن−1 (300 كلفن)
التمدد الحراري 6.0 ميكرومتر/(م·كلفن)
سرعة الصوت (سلك رفيع) 5400 متر/ثانية (20 °س)
معامل يونغ 103[2] غيغاباسكال
معامل القص 41[2] غيغاباسكال
معامل الحجم 75[2] غيغاباسكال
نسبة بواسون 0.26[2]
صلادة موس 6.0
رقم الكاس 7440-56-4
طاقة فجوة النطاق عند 300 كلفن 0.67 eV
النظائر الأكثر ثباتاً
المقالة الرئيسية: نظائر الجرمانيوم
النظائر توافر طبيعي عمر النصف نمط الاضمحلال طاقة الاضمحلال (ميغا إلكترون فولت) ناتج الاضمحلال
68Ge مصطنع 270.8 يوم ε - 68Ga
70Ge 21.23% 70Ge هو نظير مستقر وله 38 نيوترون
71Ge مصطنع 11.26 يوم ε - 71Ga
72Ge 27.66% 72Ge هو نظير مستقر وله 40 نيوترون
73Ge 7.73% 73Ge هو نظير مستقر وله 41 نيوترون
74Ge 35.94% 74Ge هو نظير مستقر وله 42 نيوترون
76Ge 7.44% 1.78×1021 سنة ββ - 76Se
ع · ن · ت


تعريف الجرمانيوم[عدل]

الجرمانيوم عنصر كيميائي في الجدول الدوري، ورقمه الذري وبذلك رمزه الذري هو Ge وهو شبه فلزفي مظهره ,صلب ذا لون أبيض رمادي مائل للخضرة مداره الأخير يحتوي على 4 إلكترونات . وكيميائيا مماثل لمجموعة الكربون أي لجيرانه مثل : القصدير والسليكون. هذا العنصر في الغالب لا يميل للاتحاد عند فقد الإلكترونات. وبذلك فهو عنصر نادر التواجد في الطبيعة.

كيفية الحصول عليه[عدل]

الجرمانيوم ، يوجد عادة .بكميات صغيرة مخلوطًا مع فلزات أخرى ويحصل عليه بتنقية كل من المعادن الآتية :النحاس والزنك والحديد. ويتم استخراج الجرمانيوم في المقام الأول من سفاليرايت .

تاريخ تطور الجرمانيوم[عدل]

في الحقيقة يعتبر تطور الجرمانيوم حلقة متسلسلة لتطور تاريخ الترانزستور حسب التسلسل الزمني التالي : في 1869م توقع الكيميائي الروسي ديمتري إيفانوفيتش مند ليف وجود عدة عناصر كيميائية غير معروفة ، بما في ذلك عنصر جديد من شأنه أن يسد فجوة في عائلة الكربون في الجدول الدوري للعناصر. ونظرا لموقعه في الجدول الدوري الواقع بين السليكون والقصدير [3]، سماه مند ليف ب ekasilicon (الخانات) ، وقال بأن كتلته الذرية تقدر ب 72،0 تقريبا.

في منتصف عام 1885 ، عند انفجار لغم بالقرب من مدينتي فرايبرغ ، ساكسونيا ، تم العثور على معدن جديد. سُمي ب( أرجيرودتي) ، لما له من الفضة على نسبة عالية من (معادن).[4]|group=n}} قام الكيميائي كليمنس وينكلر بتحليل هذا المعدن الجديد ، وفي سنة 1886 قام بعزل عنصر جديد يشبه إلى حد ما الأنتيمون. وقبل ذلك نشرت نتائج وينكلر على عنصر جديد ، وقرر أنه يستطيع تسمية هذا العنصر بالنبتونيوم . ومنذ اكتشاف كوكب نبتون الأخير في عام 1846الذي سبقه التوقعات الرياضية من اكتشافه"سبق له أن اكتشف سنة 1940عنصر كيميائي آخر وإن لم يكن العنصر الذي يحمل اليوم اسم النبتونيوم ".[5][6]> وبدلا من ذلك ،سعى إلى اكتشاف عنصر جديد الجرمانيوم (من الكلمة اللاتينية ، جرمانيا ، ل ألمانيا) على شرف وطنه.[7] هذا العنصر الجديد أظهر بعض أوجه التشابه مع الزرنيخ العناصر والأنتيمون كما هو موضح بمكانه الصحيح في الجدول الدوري . وهذا ما يعطي أوجه التشابه لهذا العنصر مع التوقع السابق "ekasilicon" للعالم ديمتري مند ليف ’بحيث أكدت الأوجه أنه ينتمي إلى هذا المكان في الجدول الدوري .[7][8] و في سنة 1887 أكد وينكلر الخصائص الكيميائية للعنصر الجديد.[9][7]إغلاق </ref> مفقود لوسم <ref> وكان وينكلر قادر على إعداد عدة مركبات جديدة من الجرمانيوم ، بما فيها الفلوريدات ، الكلوريدات ، كبريتيد ، وثاني أكسيد الجرمانيوم ، والمركب ( (C2H5) 4) و البيانات الفعلية من هذه المركبات وأدلى اكتشافه تأكيدا هاما من فكرة مند ليف للعناصر الدورية ( توقعات مند ليف). حتى أواخر سنة 1930 ، وكان يعتقد أن لا أهمية لمعدن الجرمانيوم. إلا بعد سنة1945أصبحت لديه أهمية اقتصادية ، عندما تم الاعتراف بخصائصه المماثلة لأشباه النواقل. ومع ذلك ، خلال الحرب العالمية الثانية ، بدأت كميات صغيرة من الجرمانيوم تستخدم في صناعة بعض الأجهزة الإلكترونية الخاصة ، ومعظمها من الثنائيات. وهذه الأخيرة كان لها أول استخدام رئيسي في ربط نقاط الاتصال للكشف عن نبض الرادار خلال الحرب. قبل عام 1945 ،تم إنتاج سوى بضع مئات من كيلوغرام من الجرمانيوم في المصاهر كل عام ، ولكن بحلول نهاية عام 1950 ، بلغ إنتاجه السنوي في جميع أنحاء العالم 40 متري طن.

تطورت صناعة الترانزستور وتقدم إنتاج الجرمانيوم في 1948 ,و فتح الباب أمام عدد لا يحصى من تطبيقات الالكترونيات في الحالة الصلبة. و في سنة1955 تم الحصول على أول الجرمانيوم من سبائك السليكون. وفي وقت مبكر من سنة 1970 للسوق المتزايد على الجرمانيوم حلت محله في الترانزستورات كل من الثنائيات ، والمقومات. رغم تفوق الخواص الكهربائية للسيليكون ، إلا أنه يتطلب نقاء أعلى من ذلك بكثير ، وهذا النقاء لا يمكن أن يتحقق تجاريا في السنوات الأولى من الالكترونيات أشباه الموصلات. وفي الوقت نفسه ، زاد الطلب على الجرمانيوم لاستخدامه في شبكات الألياف البصرية والاتصالات والأشعة تحت الحمراء لأنظمة الرؤية الليلية. ولاستخدامه في هذه الغاية مثل 85 ٪ من استهلاك الجرمانيوم في جميع أنحاء العالم في عام 2000. ولهذا اعتبرته الحكومة الأمريكية كمادة إستراتيجية وحاسمة ، داعيا إلى 146 طن في مخزون الدفاع الوطني في عام 1987.

ملاحظة[عدل]

الجرمانيوم يختلف عن السيليكون في : أن الجرمانيوم يقتصر العرض على توفير مصادر للاستغلال ، في حين مصدرمعين من السيليكون يقتصر على تقديم الطاقة الإنتاجية لأن السيليكون يأتي من الرمال العادية أو الكوارتز. ونتيجة لذلك ، في عام 1998 كان ثمن شراء السليكون أقل من 10 دولارات للكيلوغرام الواحد ، إلا أن سعر 1 كغ من الجرمانيوم يقرب من 800 $.

خصائص الجرمانيوم[عدل]

Argyrodite - Mine Himmelsfürst, Brand-Erbisdorf
صحن الجرمانيوم
Skeletal chemical structure of a tetrahedral molecule with germanium atom in its center bonded to 4 hydrogens. The Ge-H distance is 152.51 picometers.
الجرمانيوم يتشابه مع الميثان.

يمكننا التعرف على خصائص الجرمانيوم في ظل الظروف القياسية لذلك .وتتمثل فيما يلي :

  • الجرمانيوم عنصر هش ، أبيض فضي ، وعنصر شبه معدنية.

يعرّف هذا النموذج تقنيا باسم متأصل الجرمانيوم - α , الذي لديه بريق معدني وبنية الكريستال الماس المكعب.

  • الجرمانيومفي تركيبته يشبه غاز الميثان كما هو موضخ في الشكل المقابل(يشابه الميثان ).
  • في الضغوط فوق 120 جيغا باسكال تصبح معروفة باسم متأصل مختلف أشكال الجرمانيوم -β ، التي لديها بنية نفس القصدير β, إلى جانب العناصر التالية : السيليكون ، الغاليوم ، البزموت والأنتيمون .
  • الجرمانيوم واحد من بين العناصر القليلة التي تتسع لأنه يتصلب (أي يتجمد) من حالته المنصهرة.
  • الجرمانيوم شبه موصل يحتوي على شوائب من جزء واحد فقط في 1010 ، مما يجعله من أنقى المواد التي تم الحصول عليها من أي وقت مضى.
  • سبيكة من الجرمانيوم مع اليورانيوم والروديوم. تعتبر موصل جيد للكهرباء في وجود مجال كهرومغناطيسي قوي للغاية .

الكيميائية[عدل]

تصنيف مركبات الجرمانيوم

عنصر الجرمانيوم يتأكسد ببطء إلى GeO 2 في 250 درجة مئوية وفق المعادلة التالية : 250م° GeO 2 -- e G 2 + 2O الجرمانيوم غير قابل للذوبان في الأحماض المخففة والقلويات ولكن يذوب ببطء في حامض الكبريتيك المركز ويتفاعل بعنف مع القلويات. الجرمانيوم غالبا ما يكون في حالة الأكسدة (+4) على الرغم من أن العديد من المركبات المعروفة تصبح ذات أكسدة (+2). ويوجد تأكسد نادر، مثل (+3) وجدت في مركبات مثل Ge2Cl6 ، و التأكسدات (+)3 و( +1) لوحظت على سطح أكاسيد ، و الأكسدة السالبة لوحظت في الولايات الألمانية مثل: (-4) في المركب (GeH4). والتأكسد للعنصر في هذه الأيونات ليس صحيحا، على غرار الأكسجين ides Ooz on 3.

ومن المعروف يوجد نوعين من أكاسيد الجرمانيوم : أولها ثاني أكسيد الجرمانيوم (GeO2 ، جرمانيا) والثاني أول أكسيد الجرمانيوم (جيو) ، يمكن الحصول على GeO2 من كبريتيد الجرمانيوم (GeS2) ، وهو عبارة عن مسحوق أبيض غير قابل للذوبان (بشكل طفيف فقط )في الماء ولكنه يتفاعل مع القلويات لتشكيل germanates. و أيضا مع المركبات الثنائية التالية: كبريتيد (GeS2) ، ثنائي سيلينيت (GeSe2) ، سيلينيد (GeSe) ، وتيلورايد (GeTe) .

على سبيل المثال : يتم الحصول على رابع كلوريد الجرمانيوم ، GeCl4 ، وهو سائل عديم اللون بالغليان حتى 83،1 درجة مئوية عن طريق تسخين معدن الجرمانيوم مع الكلور,حسب المعادلة الآتية: 83،1م° GeCl4 --- e+2ClG4

النظائر المشعة للجرمانيوم[عدل]

للجرمانيوم خمسة نظائر طبيعية ذات أهمية كبيرة هي: ، 70Ge ، 72Ge ، 73Ge ،74Ge و76Ge. وتشكل عدد كبير من المركبات العضوية الفلزية.والجدولالممثل أعلاه يوضح بعض خصائصها من حيث : توافرها الطبيعي ,نصف العمر ,نمط اضمحلالها أي (طاقة الاضمحلال بالميغا إلكترون فولت) و ناتج الاضمحلال 72Ge هو نظير مستقر وله 40 نيوترون كما سبق في الجدول و يعطي العنصر(_^77)Seمستقر مع تحرير إلكترونات ذات طاقة عالية يستخدم بالاشتراك مع غاز الرادون في البطاريات النووية. وأكثر من ذلك يوجد للجرمانيوم ما لا يقل عن 27 نظير وكلها نظائر مشعة تتراوح كتلتها الذرية مابين 58 – 89غ/مول.و الأكثر استقرارا من هذه العناصر هوGe 68 ، الناتج عن تحلل أسر الإلكترون .ويميزه نصف عمر يقدر ب270،95 د. و الأقل استقرارا من هذه العناصر هو Ge 60 وله نصف عمر يقدرب 30 مللي ثانية. في حين أن معظم النظائر المشعة للجرمانيوم التي تضمحل عبر الوقت تنتج عن طريق تحلل أشعة بيتا β مثل العناصر التالية : Ge 61 ,Ge 64 تنتج عن طريق انبعاث بروتون + β. أما Ge 84 ,Ge 87 تنتج عن طريق تأخر تحرير النيوترون المنبعث.

الوفرة الطبيعية[عدل]

تم الكشف عن [10] الجرمانيوم في الغلاف الجوي لكوكب المشتري [11] وفي بعض النجوم الأكثر بعدا. [12]كما له وفرة في القشرة الأرضية ما يقرب من 1،6 في المليون. [13] إلا أنه لا يوجد سوى عدد قليل من المعادن تحتوي على كميات ملموسة من الجرمانيوم مثل argyrodite . إلا أن بعض منها كالزنك و خام النحاس والرصاص تحتوي على ما يكفي من الجرمانيوم التي يمكن استخراجه في الأخير من التركيز الخام النهائي. [49] وثمة عملية تخصيب اليورانيوم غير عادي يؤدي إلى انتاج نسبة عالية من الجرمانيوم في بعض طبقات الفحم ، الذي تم اكتشافه من طرف الباحث فيكتور موريتز غولدشميت خلال مسح واسع للودائع الجرمانيوم. [14] وجد في هارتلي أعلى تركيز من الجرمانيوم من أي وقت مضى في رماد الفحم نسبتة تصل إلى 1،6 ٪. [14][15] ،وأيضا بالقرب من منغوليا الداخلية وجد أنها تحتوي على ما يقدر ب 1600 طن من الجرمانيوم. [13]

إنتاج الجرمانيوم[عدل]

الإنتاج في عام 2006 كان حوالي 100 طن من الجرمانيوم. [16] وفي الوقت الراهن ، يتم استرداد المنتجات الناتجة عن خامات الزنك سفاليرايت بشكل رئيسي بحيث تعطي كميات تصل إلى 0،3 ٪ ، [17] وخاصة من الرواسب الضخمة التي تستضيفها من المعادن التالية : الزنك ، الرصاص والنحاس . الزنك ، الرصاص. [49] وبذلك أُتيح للولايات المتحدة أن تقدر أرقام احتياطها بكميات تقدر ب 500 طن تقريبا,على عكس الفرصة المتاحة لجميع بلدان أنحاء العالم. [13] .[13] وفي عام 2007 تم استقبال 35٪ من الجرمانيوم المعاد تدويرها. [13] .[13]

روسيا والصين تستخدم كل منهما مصدر آخر لإنتاج تركيز كبير من الجرمانيوم وهو الرماد المتطاير من محطات توليد الطاقة التي تستخدم الفحم. [54] فودائع روسيا تقع في أقصى شرق البلاد على جزيرة سخا لين. كما توجد بها مناجم الفحم شمال شرق فلاديفوستوك التي تستخدمها كمصدر للجرمانيوم [13] .[13] أما ودائع الصين تقع أساسا في مناجم الفحم البني قرب لينكانغ ويوننان . [13] .[13]. والجدول التالي يوضح مبالغ تكاليف الجرمانيوم حسب السنوات التالية :

السنة Cost
($/kg)[18]
1999 1,400
2000 1,250
2001 890
2002 620
2003 380
2004 600
2005 660
2006 880
2007 1,240
2008 1,490
2009 950

انطلاقا من هذا الجدول نلاحظ تطور انتاج الجرمانيوم على جميع الميادين.

تطبيقات الجرمانيوم[عدل]

تم استخدام الجرمانيوم في عدة مجالات من بينها: البصريات ,إلكترونيات وفي مجالات أخرى .

في البصريات[عدل]

A drawing of four concentric cylinders.
A typical single-mode الليف الضؤئي من أكسيد الجرمانيوم سبيكة سيليكا (Item 1).
1.- قلب 8 µm
2.- الكسور 125 µm
3.- المصد 250 µm
4.- الحامي 400 µm

الاستخدامات الرئيسية للجرمانيوم في عام 2007 م، في جميع أنحاء العالم تشير التقديرات إلى أن استعماله بنسبة 35 ٪ لأنظمة الألياف الضوئية والبصريات و الأشعة تحت الحمراء تمثل 30 ٪ ، 15 ٪ للمحفزات البلمرة ، و 15 ٪ لتطبيقات الالكترونيات والكهرباء من الطاقة الشمسية. [16] 5 ٪ الباقية تستعمل في استخدامات أخرى مثل فوسفورات والمعادن . الجرمانيوم يستخدم في شبكات الألياف البصرية والاتصالات والأشعة تحت الحمراء لأنظمة الرؤية الليلية. ولاستخدامه في هذه الغاية مثل 85 ٪ من استهلاك الجرمانيوم في جميع أنحاء العالم في عام2000.مما جعله مفيدا بشكل خاص لعدسات الزاوية الواسعة . [57] [58] وفي نهاية عام 2002 صناعة الألياف البصرية مثلت 6 ٪ من استخدام الجرمانيوم السنوية في الولايات المتحدة . والجرمانيوم يستخدم لتغيير الخصائص البصرية ، كما هو الحال في أقراص الفيديو الرقمية لإعادة الكتابة فيها. [60] لأن الجرمانيوم شفاف في الأشعة تحت الحمراء و مهم جدا في المواد البصرية بالأشعة تحت الحمراء ، والتي تمكن بسهولة من صقل العدسات والنوافذ. وتستخدم بوجه خاص باعتبارها أساس البصريات في كاميرات التصوير الحراري التي تعمل من 8 إلى 14 ميكرون, ،و الذي يمثل مدى الطول الموجي للتصوير الحراري السلبي والساخن في الكشف عن العمليات العسكرية وتطبيقات مكافحة الحرائق. [56] كما أنه يستخدم في المطيافية ومعدات بصرية أخرى التي تتطلب حساسية للكشف عن الأشعة تحت الحمراء. [58]

أما عن إلكترونيات[عدل]

والجرمانيوم من أَكثر المواد استخدامًا بوصفه شبه موصل شبه الموصل. وهو شبه موصل جيد لأنّه لا يحتوي على خواص فلزية قوية. ويستخدم الجرمانيوم في صناعة الأَجهزة شبْه الموصلة مثل الصِّمامات الثنائية، وبطاريات الطاقة الشمسية، والترانزستورات.

تستخدم فيها أيضا سبائك السيليكون الجرمانيوم -التي تتحول إلى مادة أشباه الموصلات - في الدوائر المتكاملة العالية السرعة. [19] السيليكون الجرمانيوم جدير بالاستعمال في أجهزة الاتصالات اللاسلكية. [16]كما هو الحال عن رقائق SiGe التي تتميز بسرعة عالية وخصائص مميزة مع التكلفة المنخفضة لهذه التطبيقات، وتقنيات إنتاج راسخة من هذا المعدن. [16]

زرنيخيد الجاليوم الخلية الجرمانيوم[عدل]

هو بداية ليحل محل عنصر زرنيخيد الغاليوم (الغاليوم). لأن الجرمانيوم وزرنيخيد الغاليوم وثوابت شعرية مشابهة جدا ، يمكن أن تستخدم في الخلايا الشمسية. [20] وهناك استخدامات أخرى في مجال الالكترونيات وتشمل فوسفورات مصابيح الفلورسنت . [21] ويعتبر الجرمانيوم القاعدة الصلبة لدولة الثنائيات الباعثة للضوء أي المصابيح. [16] والى حد الآن لا تزال تستخدم ترانزستورات الجرمانيوم في بعض دواسات الآثار من قبل الموسيقيين الذين يرغبون في استنساخ الطابع المميز للدرجة اللونية. [22]

استخدامات أخرى الجرمانيوم[عدل]

أيضا ثاني أكسيد الجرمانيوم في المواد المحفزة للبلمرة- وهو الاستخدام الذي غُيّب في الولايات المتحدة - [23] وبنسب عالية من البوليستر لإنتاج الزجاجات و تسويقها في اليابان. [23] [16]

شهدت السنوات الأخيرة زيادة في استخدام الجرمانيوم في سبائك المعادن الثمينة’ الفضة على سبيل المثال , و يتطلب ذلك نسبة 1.2 ٪ من الجرمانيوم. [16]

يمكن استخدامه في أحد كاشفات الكريستال بالضبط لتحديد مصادر الإشعاع ، على سبيل المثال في أمن المطارات. [24] الجرمانيوم معدن مفيد لحيود الأشعة السينية. [25] وللكشف عن طيف أشعة غاما والبحث عن المادة المظلمة.[26]

الجرمانيوم من المكملات الغذائية[عدل]

وقد اكتسب الجرمانيوم شعبية في السنوات الأخيرة لقدرتها على تحسين سمعته الطيبة على وظيفة نظام المناعة لدى مرضى السرطان. وهي متاحة في الولايات المتحدة كملحق صفة الغذائية في كبسولات أو أقراص عن طريق الفم،وكحل أدنى يمكن حقنه. وفي وقت سابق أدت الأشكال غير العضوية ، ولا سيما الملح سيترات إلى عدد كبير من حالات الفشل الكلوي ، التنكيس الدهني الكبدي والاعتلال العصبي في الأفراد الذين يستخدمون ما سبق على أساس التداوي من الأمراض المزمنة السابقة إلا أن تركيز الجرمانيوم في البلازما والبول لهؤلاء المرضى كان بنسبة كبيرة ،أدت إلى وفاة العديد منهم. [27] .

الاحتياطات من الجرمانيوم[عدل]

اعتبارا من عام 1922 ، استخدم مجموعة من الأطباء في الولايات المتحدة الجرمانيوم لعلاج المرضى الذين يعانون من فقر الدم. [28] و أكثر من ذلك كان يستخدم في أشكال أخرى من العلاجات ، ولكن بكفاءات مشكوك فيها. وحسب التطور التكنولوجي قد تمت مناقشة دورها في علاجالسكري و السرطان. [29] ولبعض المركبات من الجرمانيوم سمية منخفضة على الثدييات ، ولكن لها آثار سامة ضد بكتيريا معينة. [25] هذه الخاصية تجعل من هذه المركبات مفيدة لوكلاء العلاج الكيميائي. [72] خلصت بحوث الإدارة الأمريكية في مجال الأغذية والدواء إلى أن الجرمانيوم ، يمكن استخدامه "كمكمل غذائي "، مع احتمال بعض المخاطر الصحية الإنسان". [30]

ولا يعتقد آن الجرمانيوم على أنها ضرورية لصحة النباتات أو الحيوانات.لأن بعض مركباته تمثل خطرا على صحة الإنسان . ولكن على سبيل المثال كلوريد الجرمانيوم السائلة والغازية منها، على التوالي يمكن أن تكون مزعجة جدا للعيون والجلد والرئتين والحنجرة. [31]إلا أن الجرمانيوم له تأثير ضئيل أو لا :على البيئة لأنه عادة ما يرتبط مع العناصر في الخامات والمواد الكربونية ، ويستخدم بكميات صغيرة جدا في التطبيقات التجارية. [16]

اضافـــــــــــات[عدل]

كان متوقعا وجود عنصر جديد ، فإن وجود كوكب نبتون كان متوقعا في حوالي 1843 من قبل اثنين من الرياضيين جون آدمز الأريكة و وأربان ، وذلك باستخدام طرق حسابات الميكانيكا السماوية. فعلوا ذلك في attemopts لشرح حقيقة أن أورانوس مستوي بناءا على الملاحظة الدقيقة للغاية. [7] ومع ذلك واصل جيمس شاليس البحث عنه في يوليو 1846 ، حتى شاهد هذا الكوكب يوم 23 سبتمبر 1846بعد محاولات عديدة. [8]

المراجع[عدل]

  1. ^ Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds, in Handbook of Chemistry and Physics 81st edition, CRC press.
  2. ^ أ ب ت ث "Properties of Germanium". Ioffe Institute. 
  3. ^ Kaji، Masanori (2002). "D. I. " (pdf). Bulletin for the History of Chemistry 27 (1): 4–16. اطلع عليه بتاريخ 2008-08-20. 
  4. ^ (pdf) Argyrodite—Ag8GeS6 (Report). Mineral Data Publishing. http://www.handbookofmineralogy.org/pdfs/argyrodite.pdf. Retrieved 2008-09-01.
  5. ^ Adams، J. C. (November 13, 1846). "Explanation of the observed irregularities in the motion of Uranus, on the hypothesis of disturbance by a more distant planet". Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (Blackwell Publishing) 7: 149. Bibcode:1846MNRAS...7..149A. 
  6. ^ Sears، Robert (July 1877). "Scientific Miscellany". The Galaxy (Columbus, O[hio]: Siebert & Lilley) 24 (1): 131. ISBN 0665501668. OCLC 16890343 243523661 77121148. 
  7. ^ اكتب عنوان المرجع بين علامتي الفتح <ref> والإغلاق </ref> للمرجع isolation
  8. ^ "Germanium, a New Non-Metallic Element". The Manufacturer and Builder: 181. 1887. اطلع عليه بتاريخ 2008-08-20. 
  9. ^ Winkler، Clemens (1887). "Mittheilungen über des Germanium. Zweite Abhandlung". J. Prak. Chemie (باللغة German) 36 (1): 177–209. doi:10.1002/prac.18870360119. اطلع عليه بتاريخ 2008-08-20. 
  10. ^ Sterling، N. C.؛ Dinerstein, Harriet L.; Bowers, Charles W. (2002). "Discovery of Enhanced Germanium Abundances in Planetary Nebulae with the Far Ultraviolet Spectroscopic Explorer". The Astrophysical Journal Letters 578 (1): L55–L58. Bibcode:2002ApJ...578L..55S. doi:10.1086/344473. 
  11. ^ Kunde، V.؛ Hanel, R.; Maguire, W.; Gautier, D.; Baluteau, J. P.; Marten, A.; Chedin, A.; Husson, N.; Scott, N. (1982). "The tropospheric gas composition of Jupiter's north equatorial belt /NH3, PH3, CH3D, GeH4, H2O/ and the Jovian D/H isotopic ratio". Astrophysical J. 263: 443–467. Bibcode:1982ApJ...263..443K. doi:10.1086/160516. 
  12. ^ Cowan، John (2003-05-01). "Astronomy: Elements of surprise". Nature 423 (29): 29. doi:10.1038/423029a. PMID 12721614. 
  13. ^ أ ب ت ث ج ح خ د ذ ر Höll، R.؛ Kling, M.; Schroll, E. (2007). "Metallogenesis of germanium—A review". Ore Geology Reviews 30 (3–4): 145–180. doi:10.1016/j.oregeorev.2005.07.034. 
  14. ^ أ ب Goldschmidt، V. M. (1930). "Ueber das Vorkommen des Germaniums in Steinkohlen und Steinkohlenprodukten". Nachrichten von der Gesellschaft der Wissenschaften zu Göttingen, Mathematisch-Physikalische Klasse: 141–167. 
  15. ^ اكتب عنوان المرجع بين علامتي الفتح <ref> والإغلاق </ref> للمرجع Gold2
  16. ^ اكتب عنوان المرجع بين علامتي الفتح <ref> والإغلاق </ref> للمرجع usgs
  17. ^ Bernstein, L (1985). "Germanium geochemistry and mineralogy". Geochimica et Cosmochimica Acta 49 (11): 2409. doi:10.1016/0016-7037(85)90241-8. 
  18. ^ R.N. Soar. (January 2003, January 2004, January 2005, January 2006, January 2007,January 2010). "Germanium". U.S. Geological Survey Mineral Commodity Summaries (pdf) (USGS Mineral Resources Program): 1–2. ISBN 0859340392. OCLC 16437701. 
  19. ^ Washio، K. (2003). "SiGe HBT and BiCMOS technologies for optical transmission and wireless communication systems". IEEE Transactions on Electron Devices 50 (3): 656. doi:10.1109/TED.2003.810484. 
  20. ^ Bailey، Sheila G.؛ Raffaelle، Ryne؛ Emery، Keith (2002). "Space and terrestrial photovoltaics: synergy and diversity". Progress in Photovoltaics Research and Applications 10 (6): 399. doi:10.1002/pip.446. 
  21. ^ Crisp، D.؛ Pathare, A.; Ewell, R. C. (2004). "The performance of gallium arsenide/germanium solar cells at the Martian surface". Progress in Photovoltaics Research and Applications 54 (2): 83–101. doi:10.1016/S0094-5765(02)00287-4. 
  22. ^ Szweda, Roy (2005). "Germanium phoenix". III-Vs Review 18 (7): 55. doi:10.1016/S0961-1290(05)71310-7. 
  23. ^ اكتب عنوان المرجع بين علامتي الفتح <ref> والإغلاق </ref> للمرجع Thiele
  24. ^ Keyser، Ronald؛ Twomey, Timothy; Upp, Daniel. "Performance of Light-Weight, Battery-Operated, High Purity Germanium Detectors for Field Use" (pdf). Oak Ridge Technical Enterprise Corporation (ORTEC). تمت أرشفته من الأصل على October 26, 2007. اطلع عليه بتاريخ 2008-09-06. 
  25. ^ Ahmed, F. U. (1996). "Optimization of Germanium for Neutron Diffractometers". International Journal of Modern Physics E 5 (1): 131. doi:10.1142/S0218301396000062. 
  26. ^ Diehl، R.؛ Prantzos، N؛ Vonballmoos، P (2006). "Astrophysical constraints from gamma-ray spectroscopy". Nuclear Physics A 777: 70. doi:10.1016/j.nuclphysa.2005.02.155. 
  27. ^ Baselt, R. (2008). Disposition of Toxic Drugs and Chemicals in Man (الطبعة 8). Biomedical Publications. 
  28. ^ Brown Jr., Robert D. (pdf). Commodity Survey:Germanium (Report). US Geological Surveys. http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/germanium/220798.pdf. Retrieved 2008-09-09.
  29. ^ "Germanium". American Cancer Society. اطلع عليه بتاريخ 2008-08-31. 
  30. ^ Tao، S. H.؛ Bolger, P. M. (June 1997). "Hazard Assessment of Germanium Supplements". Regulatory Toxicology and Pharmacology 25 (3): 211–219. doi:10.1006/rtph.1997.1098. PMID 9237323. 
  31. ^ Gerber، G.B.؛ Léonard, A. (1997). "Mutagenicity, carcinogenicity and teratogenicity of germanium compounds". Regulatory Toxicology and Pharmacology 387 (3): 141–146. doi:10.1016/S1383-5742(97)00034-3.