Задачи по "Общей и неорганической химии"

      Физические  свойства

      Германий  – серебристо-белое вещество с металлическим блеском, внешне похож на металл, но имеет кубическую гранецентрированную решетку типа алмаза. Модуль упругости 82 ГПа. Германий является типичным непрямозонным полупроводником.

      Химические  свойства

      В химических соединениях германий обычно проявляет валентности 4 или 2. Соединения с валентностью 4 стабильнее. При  нормальных условиях устойчив к действию воздуха и воды, щелочей и кислот, растворим в царской водке и в щелочном растворе перекиси водорода. Применение находят сплавы германия и стёкла на основе диоксида германия.

      При окислении азотной кислотой Ge переходит в германиевую кислоту:

      Ge + 4HNO₃ (конц) = H₂GeO₃ + 4NO₂ + H₂O

      Германий  не растворяется в щелочах, но в присутствии  окислителей реагирует по уравнению:

      Ge + 2KOH + 2H₂O => K₂[Ge(OH)₄] + H₂ 

      Германий  сгорает на воздухе по уравнению:

      Ge + O₂ => GeO₂

      Двуокись  германия является промежуточным продуктом при производстве чистого германия и его соединений.

      Двуокись  германия имеет показатель преломления ~1,7, что позволяет использовать его  в качестве оптического материала  для широкоугольных объективов и  в линзах объективов оптических микроскопов. Прозрачен в инфракрасном диапазоне спектра.

      Смесь диоксида кремния и диоксида германия используется в качестве материала  для оптических волокон. Изменяя  соотношения компонентов позволяет  точно управлять преломлением света. Двуокись германия позволяет заменить диоксид титана в качестве легирующей примеси, что исключает необходимость в последующей термической обработке, которая делает волокно хрупким.

      Двуокись  германия также используется в качестве катализатора при производстве полиэтилентерефталовой смолы.

      Используется  в качестве сырья для производства некоторых люминофоров и полупроводниковых  материалов. 

      Вот ответ на вторую часть вопроса (взаимодействие с элементарными окислителями N₂, C): с водородом, азотом, углеродом германий непосредственно В РЕАКЦИИ НЕ ВСТУПАЕТ, соединения с этими элементами получают косвенным путем. Например, нитрид Ge₃N₄ может быть получен по уравнению:

      Нитрид  германия можно получить также при  растворении дийодида германия GeI2 в жидком аммиаке:

      GeI₂ + NH_{3 жидк} => [GeNH]_n => Ge₃N₄

      Вода, щелочи и разбавленные кислоты на нитрид германия не действуют, а распад его на элементы идет лишь при около 800 ⁰С.

      Среди используемых в структурах металл-диэлектрик-полупроводник (МДП) пленочных диэлектрических  материалов нитрид германия (Ge₃N₄) занимает особое положение, поскольку с его помощью наилучшим образом решается сложная проблема создания МДП транзистора на арсениде галлия. 

      Помимо  серого нитрида Ge₃N₄, известен нитрид состава Ge₃N₂, являющийся производным двухвалентного германия. Он представляет собой темно-коричневый порошок, легко подвергающийся гидролизу. Распад его на элементы начинается при около 500 ⁰С.

      Гидриды германия по химическим свойствам подобны  гидридам кремния, но моногерман GeH₄ более устойчив, чем моносилан SiH₄. Германы образуют гомологические ряды Ge_nH_2n+2, Ge_nH_2n и другие, но эти ряды короче, чем у силанов.

      Моногерман GeH₄ — газ, устойчивый на воздухе, не реагирующий с водой. При длительном хранении разлагается на H₂ и Ge. Получают моногерман восстановлением диоксида германия GeO₂ борогидридом натрия NaBH₄:

      GeO₂ + NaBH₄ = GeH₄ + NaBO₂.

      Термическим разложением моногермана могут  быть получены тонкие пленки германия на стекле и других изоляторах, что  используется при изготовлении высокоомных  электрических сопротивлений.