לגרמניום תכונות כימיות יציבות. הוא אינו מגיב עם אוויר או אדי מים בטמפרטורת החדר, אך הוא מייצר במהירות גרמניום דו חמצני ב-600-700 מעלות. הוא אינו מגיב עם חומצה הידרוכלורית או חומצה גופרתית מדוללת. כאשר חומצה גופרתית מרוכזת מחוממת, גרמניום יתמוסס לאט. בחומצה חנקתית ובאקווה רג'יה, גרמניום מסיס בקלות. התגובה של תמיסה אלקלית עם גרמניום חלשה מאוד, אבל אלקלי מותך באוויר יכול לגרום לגרמניום להתמוסס במהירות. גרמניום אינו מגיב עם פחמן, ולכן הוא לא יהיה מזוהם בפחמן כאשר הוא נמס בכור היתוך גרפיט.
הגרמניום ממוקם בדיוק בין מתכות ללא מתכות בטבלה המחזורית, ולכן יש לו תכונות רבות הדומות ללא מתכות, אשר נקראות "תת מתכת" בכימיה, והתצורה האלקטרונית שלה היא [Ar]3d104s24p2. אבל התכונות הכימיות שלו דומות לאלו של יסודות בקבוצה הסמוכה, במיוחד ארסן ואנטימון. יש מעט תרכובות גרמניום חשובות מבחינה כימית או טוקסיקולוגית. גרמניום דו חמצני, אבקה לבנה המסיסה מעט במים, יוצרת חומצה גרמנית, הדומה לחומצה סיליקית. גרמניום טטרכלוריד הוא נוזל לא יציב וגרמניום טטרפלואוריד הוא גז, אשר עוברים הידרוליזה בקלות במים. גרמניום הידריד (germane) הוא גז יציב יחסית. זוהי תרכובת גרמניום אורגנית, וקבוצת האלקיל יכולה להחליף אטומי Ge מרובים. זה דומה לפח, כספית, ארסן וכו', אבל הרבה פחות רעיל. יסוד הגרמניום והדו-חמצני שלו אינם רעילים במיוחד, אך הטטרה-הליד מעורר גירוי, והגרמניום הידריד הוא הרעיל ביותר. גרמניום אינו מסיס בחומצה מדוללת ובאלקלי, אך מסיס בחומצה גופרתית מרוכזת.
הגרמניום יציב בטמפרטורת החדר, אך הוא יוצר גם סרט GeO חד-שכבתי, שיהפוך בהדרגה לסרט GeO2 חד-שכבתי עם הזמן. כאשר אדי מים נספגים על פני השטח של גרמניום, תכונות הפסיבציה של סרט התחמוצת נהרסות, ונוצר תחמוצת עבה.
גרמניום מתחמצן בטמפרטורות גבוהות יותר, מלווה בחוסר משקל, מכיוון שנוצר GeO, מכיוון שהוא נדיף מאוד. החוקרים חקרו את תהליך חמצון פני הגרמניום. ראשית, גרמניום הופחת עם CO ב-600 מעלות כדי להסיר את החמצן הקשור או הנספג על פני הגרמניום. לאחר מכן גרמניום התחמצן ב-25~400 מעלות ולחץ חמצן של 10kPa, ושכבת התחמוצת הראשונה נוצרה תוך דקה אחת בלבד. כאשר הטמפרטורה עולה על 250 מעלות, שכבת התחמוצת השנייה נוצרת במהירות. כאשר הטמפרטורה מוגברת עוד יותר, קצב החמצון מואט באופן משמעותי. לאחר חמצון ב-400 מעלות למשך 3 שעות, נוצר סרט GeO2 בעובי של 1.75nm.
התנהגות הקורוזיה וההתמוססות של גרמניום בממסים שונים שונה. פוטנציאל הפירוק של גרמניום מסוג n הוא מעט יותר חיובי מזה של סוג p, כך שהראשון מתמוסס מהר יותר באותה תמיסה. גרמניום מסיס בקלות בחומצה חמה, אלקלי חם ו- H2O2 בתוספת חומרי חמצון. קשה להמיס בחומצה גופרתית מדוללת, חומצה הידרוכלורית ותמיסת אלקלית קרה. גרמניום אינו מסיס במים ב-100 מעלות, אך במים רוויים בחמצן בטמפרטורת החדר, קצב ההמסה קרוב ל-1ug/(cm·h).
גרמניום מאפיינים כימיים
Oct 12, 2024השאר הודעה
