जर्मेनियम (जीई)आवर्त सारणी के समूह 14 (IVa) में सिलिकॉन और टिन के बीच एक रासायनिक तत्व, एक चांदी-ग्रे मैटलॉयड, धातुओं और अधातुओं के बीच गुणों में मध्यवर्ती। हालांकि जर्मेनियम की खोज 1886 तक क्लेमेंस विंकलर द्वारा नहीं की गई थी, एक जर्मन रसायनज्ञ, इसके अस्तित्व, गुणों और आवधिक प्रणाली में स्थिति की भविष्यवाणी 1871 में रूसी रसायनज्ञ दिमित्री इवानोविच मेंडेलीव ने की थी, जिसे काल्पनिक तत्व इकासिलिकॉन कहा जाता था। (जर्मेनियम नाम लैटिन शब्द जर्मनिया [जर्मनी] से निकला है और विंकलर द्वारा तत्व को दिया गया था।) 1945 के बाद तक जर्मेनियम आर्थिक रूप से महत्वपूर्ण नहीं बन गया था, जब एक अर्धचालक के रूप में इसके गुणों को इलेक्ट्रॉनिक्स में मूल्य के रूप में मान्यता दी गई थी। कई अन्य पदार्थों का उपयोग अब अर्धचालक के रूप में भी किया जाता है, लेकिन ट्रांजिस्टर के निर्माण में रेक्टीफायर्स और फोटोकल्स जैसे उपकरणों के लिए जर्मेनियम प्राथमिक महत्व का रहता है।
कार्बन समूह तत्व
(C), सिलिकॉन (Si), जर्मेनियम (Ge), टिन (Sn), लेड (Pb), और फ्लेरोवियम (Fl)।
वजन के आधार पर, जर्मेनियम एक दुर्लभ है लेकिन पृथ्वी की पपड़ी में एक अत्यंत दुर्लभ (लगभग 1.5 भाग प्रति मिलियन) तत्व है, बहुतायत बेरिलियम, मोलिब्डेनम, और सीज़ियम में बराबर है और तत्वों से अधिक आर्सेनिक, कैडमियम, सुरमा, और पारा है । ब्रह्मांड में जर्मेनियम की परमाणु बहुतायत 50.5 है (सी = 1 × 10 6 पर आधारित), क्रिप्टन और जिरकोनियम के लिए लगभग बराबर मूल्य और सेलेनियम के लिए केवल थोड़ा कम है। कॉस्मिक बहुतायत भारी तत्वों की संख्या की तुलना में बहुत कम है; जैसे, ब्रोमीन, स्ट्रोंटियम, टिन, बेरियम, मरकरी और लेड। जर्मेनियम की तुलना में निचले परमाणु प्रभार के सभी तत्व बेरिलियम, बोरॉन, स्कैंडियम और गैलियम को छोड़कर, जर्मेनियम की तुलना में अधिक प्रचुर मात्रा में हैं। माना जाता है कि हाइड्रोजन और हीलियम के जलने और अल्फा-कण अवशोषण की प्रारंभिक प्रक्रियाओं के बाद जर्मेनियम को न्यूट्रॉन अवशोषण द्वारा गठित कई तत्वों में से एक माना जाता है।
जर्मेनियम व्यापक रूप से प्रकृति में वितरित किया जाता है लेकिन मुक्त होने के लिए बहुत प्रतिक्रियाशील है। प्राथमिक खनिजों में अरगोरोडाइट (जिसमें से इसे पहले अलग किया गया था), जर्माइट, रेनियराइट और कैनफील्ड, सभी दुर्लभ हैं; तत्व के लिए केवल जर्मेट और रेनियराइट का व्यावसायिक स्रोतों के रूप में उपयोग किया गया है। कॉपर और आर्सेनिक के सल्फिडिक अयस्कों में जर्मेनियम की ट्रेस मात्रा कुछ जलीय मिश्रणों में पाई जाती है, और बाद में संभवतः भूगर्भीय इतिहास में कार्बोनिफेरस काल के पौधों द्वारा तत्व की एकाग्रता का परिणाम है। कुछ वर्तमान पौधों को जर्मेनियम केंद्रित करने के लिए जाना जाता है। कोयला-जलाने वाले प्रतिष्ठानों से जस्ता-प्रक्रिया दोनों केंद्रित और राख और ग्रिप धूल, जर्मेनियम के वाणिज्यिक स्रोत प्रदान करते हैं।
जर्मेनियम को परिष्कृत करने में, इसके अयस्कों से प्राप्त निम्न-श्रेणी के अवशेषों को मजबूत हाइड्रोक्लोरिक एसिड के साथ इलाज किया जाता है, और परिणामस्वरूप जर्मेनियम टेट्राक्लोराइड आसुत होता है, बार-बार पुनर्वितरण से शुद्ध होता है, और हाइड्रोजनीड से जर्मेनियम डाइऑक्साइड बनता है, जो तब हाइड्रोजन द्वारा एक पाउडर रूप में कम हो जाता है। वह धातु जो लगभग 1,100 ° C (2,000 ° F [एक निष्क्रिय वातावरण में) के तापमान पर पिघल जाती है और सिल्लियों या सिल्लियों में डाली जाती है।
तत्व नमनीय के बजाय भंगुर है; इसके क्रिस्टल में परमाणुओं को व्यवस्थित किया जाता है क्योंकि हीरे में कार्बन परमाणु होते हैं। जर्मेनियम की विद्युत और अर्धचालक विशेषताएं सिलिकॉन के समान हैं। यह कमरे के तापमान पर हवा द्वारा हमला नहीं किया जाता है, लेकिन 600 ° -700 ° C (1,100 ° -1,300 ° F) पर ऑक्सीकरण किया जाता है और टेट्रालहाइड बनाने के लिए जल्दबाजी के साथ प्रतिक्रिया करता है। एसिड के बीच, केवल केंद्रित नाइट्रिक या सल्फ्यूरिक एसिड या एक्वा रेजिया (नाइट्रिक और हाइड्रोक्लोरिक एसिड का मिश्रण) जर्मेनियम की सराहना करते हैं। हालांकि जलीय कास्टिक घोल उस पर बहुत कम प्रभाव डालते हैं, जर्मेनियम पिघले हुए सोडियम हाइड्रॉक्साइड या पोटेशियम हाइड्रॉक्साइड में तेजी से घुल जाता है, जिससे संबंधित जर्मेट बनता है।
जर्मेनियम +2 और +4 के स्थिर ऑक्सीकरण राज्य बनाता है, बाद के यौगिक अधिक स्थिर और कई हैं। जर्मेनियम के दो सबसे महत्वपूर्ण यौगिक डाइऑक्साइड (GeO 2) और टेट्राक्लोराइड (GeCl 4) हैं। जर्मन, जो आक्साइड को ऑक्साइड के साथ गर्म करके बनाते हैं, उसमें जिंक जर्मेट (Zn 2 GeO 4), फॉस्फोर के रूप में इस्तेमाल किया जाता है (एक ऐसा पदार्थ जो विकिरण द्वारा सक्रिय होने पर प्रकाश का उत्सर्जन करता है)। टेट्राक्लोराइड, जो पहले से ही अपने प्राकृतिक स्रोतों से जर्मेनियम प्राप्त करने में एक मध्यवर्ती के रूप में उल्लेख किया गया है, एक अस्थिर, रंगहीन तरल है जो लगभग -50 डिग्री सेल्सियस (-58 डिग्री फ़ारेनहाइट) पर जम जाता है और 84 डिग्री सेल्सियस (183.2 डिग्री फ़ारेनहाइट) पर उबलता है।
इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में उपयोग के लिए, जर्मेनियम सिल्लियां या बिलेट्स को और अधिक शुद्धिकरण की आवश्यकता होती है, जो आमतौर पर ज़ोन शोधन की तकनीक से प्रभावित होती है। अत्यधिक शुद्ध जर्मेनियम वांछित इलेक्ट्रॉनिक विशेषताओं का उत्पादन करने के लिए आर्सेनिक, गैलियम, या अन्य तत्वों की मिनट मात्रा को मिलाकर पिघलाया और "डॉप्ड" किया जाता है। अंत में, एकल क्रिस्टल को नाभिक के रूप में बीज क्रिस्टल का उपयोग करके सावधानीपूर्वक नियंत्रित तापमान पर पिघल से उत्पन्न किया जाता है। जर्मेनियम के एकल क्रिस्टल को पिघले हुए पदार्थ से नाइट्रोजन या हीलियम के वातावरण में उगाया जाता है। ये तब इलेक्ट्रॉन दाता या स्वीकर्ता परमाणुओं के साथ डोप (संचारित) होने के कारण अर्धचालक में बदल जाते हैं, या तो क्रिस्टल के विकास के दौरान पिघल में अशुद्धियों को शामिल करके या क्रिस्टल को बनाने के बाद अशुद्धियों को अलग करके।
जर्मेनियम यौगिकों में जर्मेनियम +2 ऑक्सीकरण अवस्था में ठोस पदार्थ के रूप में अच्छी तरह से होते हैं, और सामान्य तौर पर वे आसानी से ऑक्सीकृत होते हैं। मौलिक जर्मेनियम को इसके यौगिकों के कई समाधानों और मेल्टों से इलेक्ट्रोडोडेपोसित किया जा सकता है। यह दिलचस्पी की बात है कि प्रति लीटर भंग जर्मेनियम का एक मिलीग्राम गंभीरता से जस्ता के इलेक्ट्रोडपोजिशन के साथ हस्तक्षेप करता है।
इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में इसके अनुप्रयोगों के अलावा, जर्मेनियम का उपयोग मिश्र धातुओं के एक घटक के रूप में और फ्लोरोसेंट लैंप के लिए फास्फोरस में किया जाता है। क्योंकि जर्मेनियम अवरक्त विकिरण के लिए पारदर्शी है, यह ऐसे विकिरण का पता लगाने और मापने के लिए उपयोग किए जाने वाले उपकरणों में कार्यरत है, जैसे कि खिड़कियां और लेंस। जर्मेनियम डाइऑक्साइड के अपवर्तन का उच्च सूचकांक इसे ऑप्टिकल उपकरणों में उपयोग किए जाने वाले चश्मे के एक घटक के रूप में मूल्यवान बनाता है, जैसे कि कैमरों और माइक्रोस्कोप के उद्देश्यों के लिए चौड़े-कोण लेंस। जर्मेनियम और इसके यौगिकों की विषाक्तता को खराब रूप से परिभाषित किया गया है।
जर्मेनियम के पांच स्थिर समस्थानिक निम्नलिखित सापेक्ष मात्रा में होते हैं: जर्मेनियम -70, 20.5 प्रतिशत; जर्मेनियम -72, 27.4 प्रतिशत; जर्मेनियम -73, 7.8 प्रतिशत; जर्मेनियम -74, 36.5 प्रतिशत; और जर्मेनियम -76, 7.8 प्रतिशत। नौ रेडियोएक्टिव समस्थानिकों की सूचना दी गई है।
तत्व गुण
| परमाणु क्रमांक | 32 |
|---|---|
| परमाण्विक भार | 72.59 |
| गलनांक | 937.4 ° C (1,719.3 ° F) |
| क्वथनांक | 2,830 ° C (5,130 ° F) |
| घनत्व | 5.323 ग्राम / सेमी 3 |
| ऑक्सीकरण स्थिति | +2, +4 |
| इलेक्ट्रॉन विन्यास। | 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3D 10 4s 2 4p 2 |
