Дипломная работа на тему: Физико-химические свойства германия и его соединений. Электрохимические реакции с участием германия

Введение

Германий является рассеянным элементом и распространен в природе только в виде соединений в различных минералах. Такие минералы встречаются редко и содержат мало Gе. Наиболее распространенные минералы германия - германит (Cu3(Gе,Fе)S4) - 6-10% и реньерит (Сu3(Fе,Gе)S4 ) - 5,5-7,7%. Содержание в земной коре 7,0 - 10-4 вес. % [1].

Германий содержится почти во всех силикатных породах, в нефти, угле, листьях, корнях некоторых растений, в золе морских водорослей, в некоторых минеральных водах, в различных микроорганизмах, в крови и некоторых органах человека.

В настоящее время германий еще не отнесен к жизненно важным элементам. Однако во многих растениях (в том числе и целебных: женьшень, алоэ, чеснок, бамбук) он сконцентрирован в значительных количествах. Анализ пищи животного и растительного происхождения показывает, что почти во всех ее видах германий содержится в количествах (более 3 мкг/г в томатном соке, бобах, рыбах), достаточных для постановки вопроса о его возможном значении, токсичности или инертности по отношению к организму человека и животных.

Раньше свойства германия как полупроводника не были известны и его получали в очень ограниченных количествах, главным образом для исследовательских целей. В настоящее время он получил широкое и разнообразное применение.

Металлический германий применяют для изготовления полупроводников, используемых в электронике и электротехнике, также применяют фотоэлементах и солнечных элементах. Основные преимущества германия перед другими полупроводниками заключаются, во-первых, в возможности сравнительно несложного получения его в виде полупроводникового материала с заданными свойствами (легкость химической и физической очистки от большинства примесей) и, во-вторых, в благоприятных электрофизических параметрах. Вследствие этого германий является одним из наиболее ценных материалов в современной полупроводниковой технике.

Имеются данные о стимуляции германийорганическими соединениями роста растений и экспериментальных животных, влиянии на заживлении ран и функциональную активность тромбоцитов.

Интенсивное развитие биоэлементорганической химии создало предпосылки для создания новых противоопухолевых препаратов на основе германийорганических соединений, которые выгодно отличаются по своим токсикологическим характеристикам. В США разрешено к применению первое германийорганическое соединение "спирогерман" для лечения рака молочной и предстательной железы, а также лимфосаркомы:

(C2H5)2Ge С

С каждым годом растет число публикаций, посвященных синтезу германийорганических соединений, обладающих различными противоопухолевыми свойствами. Интерес к биологической активности германийорганических соединений возник лишь в последнее десятилетие. Это обусловлено как их малой токсичностью (LD50>1500мг/кг), так и широким спектром биологического действия: препараты оказывают благоприятное действие при сердечно-сосудистых болезнях, хронических респираторных заболеваниях, старческой пневмонии, психоневрологических расстройствах, нарушении обмена веществ, некоторых формах аллергии, болезнях почек, печени, органов пищеварения, гипертонии и катаракте [2].

Для исследования и анализа соединений германия используют электрохимические методы, которые совершенствуются по настоящее время.

Целью работы является обзор и систематизация данных по электрохимическому поведению германия и его соединений.

В задачи исследования входило обобщение литературных данных по:

1. электроосаждению германия и его сплавов;

2. электрохимическому получению германа;

3. электрохимическому поведению Gе (II) и Gе (IV);

4. растворимости германия в ртути.

Практическая значимость работы. Результаты работы могут быть использованы при разработке метода синтеза германа и исследованию механизмов электрохимических реакций с участием германия.

Оглавление

- Введение

- Физико-химические свойства германия и его соединений

- ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ С УЧАСТИЕМ ГЕРМАНИЯ 2.1. Электродные потенциалы германия в водных растворах

- Электроосаждение германия и его сплавов

- Получение гидрида германия

- Электрохимическое поведение соединений германия II и IV

- Растворимость германия в ртути ВЫВОДЫ

- Литература

Заключение

1. Из анализа работ по электроосаждению германия не ясно, почему из водных растворов не удается получить плотные осадки. Считать причиной этого низкую величину перенапряжения водорода на Gе неправильно, так как в настоящее время установлено, что перенапряжение водорода на Gе велико и близко по своему значению к величине перенапряжения на цинке и кадмии.

2. Причиной низкого выхода германа по току является близость потенциалов выделения германа и водорода на германии.

3. Низкая растворимость германия в ртути (3•10-6 мас.%) приводит к тому, что при восстановлении соединений Gе (II) и Gе (IV) возможно модифицирование поверхности ртутного электрода, который превращается в многослойную систему:

Нg - Gе(Нg)n - Gе(Нg)n - Gе

гомогенная гетерогенная

система система

Это приводит к усложнению вольтамперных кривых, так как выделение германия на ртути и на германии протекает при разных потенциалах.

Список литературы

1. Рипан Р., Четяну Н. Неорганическая химия.- М.: Мир, 1971. Т.1 с.155-170

2. Игнатенко М. А. Противоопухолевая активность кремний- и германийорганических соединений (обзор) // Хим.-фарм. журнал. 1987. Т.21. №1. с.402-408.

3. Назаренко В. А. Аналитическая химия германия.- М.: Наука, 1973. с.7-29, 156-162.

4. Тананаев И. В., Шпирт М. Я. Химия германия.- М: Химия, 1967. 451с.

5. Ефимов Е. А., Ерусалимчик И. Г. Электрохимия германия и кремния.- М.: Госхимиздат, 1963. 180с.

6. Zoubov Р. N., Deltombe Е., Vanleugenhaghe, Pouzbaix. Germanium.- Sn.: Atlas d equiilibres electrochimiques - Paris. 1963. р.464-474.

7. Калугина Д. В., Корнева Е. В., Науменко Т. А., Святская Т. Н. Физико-химический анализ и вольтамперометрия воднометатанальных электролитов для осаждения металлического германия. Тез. Докл. 2 обл. межотраслев. научн.-техн. конф. Безотходн. технология хим., нефтехим., гальван. пр-в и в стройиндустр. - Куйбышев. 1990. с.25.

8. Калугина Д. В., Святская Т. Н., Науменко Т. А. Электроосаждение Gе из этиленгликолевых растворов. Тез. Докл. Т.2. Химия и применение невод. Р-ов. - Харьков. 1989. с.93.

9. Гладышев В. П., Сыроежкина Т. В., Сариева А. К., Тулебаев А. К., Колмыков В. И. Электросинтез германоводорода высокой частоты. - В сб.: Сборник работ по химии КазГу. - Алма-Ата. 1980. вып.6. с.193-199.

10. Девятых Г. Г., Воротынцев В. М., Балабанов В. В., Абдрахманов Р. Р., Дягилев В. А. Высокочистые вещества. -М. 1988. №2. с.60-64.

11. Гладышев В. П., Тембер Г. А. Электрохимическое поведение германия на ртутном электроде. - Тр. ин-та хим. наук АН Каз ССР. Электроды и электролиты. 1976. Т.15. с.82-99.

12. Гладышев В. П., Сыроежкина Т. В., Сариева А. К., Тембер Г. А. Полярографическое поведение германия (II) в хлоридногипофосфитных электролитах // Журн. аналит. жимии. 1978. Т.33. Вып.10. с.1945-1948.

13. Гладышев В. П., Сыроежкина Т. В., Сариева А. К., Особенности полярографического поведения германия // Журн. аналит. химии. 1979. Т.34. №2. с.296- 299.

14. Гладышев В. П., Киселева Г. Г. К полярографии германия.-Тр. ин-та хим. наук Каз ССР. Электролиз и цементация на твердых и жидких электродах. 1960. Т.6. с.184-195.

15. Прохорова Г. В., Осипова Е. А., Гуренцова О. И и др. Адсорбция молибдогерманиевой гетерополикислоты на ртутных и графитовых электродах // Журн. аналит. химии. 1991. Т.46. Вып.10. с.1921-1928.

16. Прохорова Г. В., Осипова Е. А., Гуренцова О. И. Адсорбционная инверсионная вольтамперометрия молибденовых гетерополисоединений кремния и гармания // Журн. Аналит. химии. 1993. Т.48. №10. с.1621-1630.

17. Осипова Е. А., Прохорова Г. В., Гуренцова О. И., Копытова Н. Е. Определение германия в полупроводниковых материалах методом адсорбционной инверсионной вольтамперометрии // Завод. лаб. 1994. Т.60. №2. с.5-7.

18. Н. Albaro J., G. Donoso N., О. Plattean V. Oscillopolarographic determination оf geranium // Anal. Chem. Acta. 1969. Vol.45. №2. р.360-363.

19. Степанова О. С., Захаров М. С. К вопросу об определении растворимости германия в ртути методом амальгамной полярографии с накоплением // Электрохимия. 1966. Т.2. №7. с.777-779.

20. Гладышев В. П., Сыроежкина Т. В., Сариева А. К. Растворимость германия в ртути // Изв. Вузов.