This site is not complete. The work to converting the volumes of സര്‍വ്വവിജ്ഞാനകോശം is on progress. Please bear with us
Please contact webmastersiep@yahoo.com for any queries regarding this website.
Reading Problems? see Enabling Malayalam
ജര്‍മേനിയം
സര്‍വ്വവിജ്ഞാനകോശം സംരംഭത്തില്‍ നിന്ന്
ജര്‍മേനിയം
Germanium
വെള്ളിയുടെ നിറമുള്ള ഒരു ലോഹ മൂലകം. കാര്‍ബണ്‍-സിലിക്കണ്‍ കുടുംബത്തിലെ ഒരംഗം. അണുസംഖ്യ: 32, അ.ഭാ: 72.59; സിംബല്‍ ഏല. ഐസോടോപ്പുകള്‍ അനേകമുണ്ട്. ഭംഗുരതയും (brittleness) ക്രിസ്റ്റല്‍ സംരചനയുമുള്ള ഈ മൂലകം 958°C-ല്‍ ഉരുകുകയും 2,800°C-ല്‍ തിളയ്ക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. സാധാരണ താപനിലയില്‍ ജര്‍മേനിയം വായുവുമായി പ്രവര്‍ത്തിക്കുകയില്ല.
1. ചരിത്രം റഷ്യന്‍ ശാസ്ത്രജ്ഞനായ ഡിമിത്രി മെന്‍ഡലീഫ് ആവര്‍ത്തന പട്ടിക (1871) തയ്യാറാക്കിയപ്പോള്‍ ഭാവിയില്‍ കണ്ടുപിടിക്കുവാനിടയുള്ള ചില മൂലകങ്ങളുടെ ഗുണധര്‍മങ്ങളെപ്പറ്റി പ്രവചിച്ചിരുന്നു. ഇതിലേക്കായി ആവര്‍ത്തന പട്ടികയില്‍ കുറച്ചു സ്ഥാനങ്ങള്‍ മാറ്റി വയ്ക്കപ്പെട്ടിരുന്നു. അതിലൊരു മൂലകത്തിന് എക്ക-സിലിക്കണ്‍ എന്നാണ് മെന്‍ഡലീഫ് പേരു നല്‍കിയത്. 1886-ല്‍ ജര്‍മനിയിലെ ഫ്രൈബര്‍ഗ് സ്കൂള്‍ ഒഫ് മൈന്‍സിലെ രസതന്ത്ര പ്രൊഫസര്‍ ക്ലമന്റ് അലക്സ് വിന്‍ക്ളെര്‍ (1838-1904) പ്രകൃതിയില്‍ ആപൂര്‍വമായി കാണുന്ന ആര്‍ജിറോഡൈറ്റ് (4 Ag2S.GeS2) എന്ന സള്‍ഫൈഡ് ഖനിജത്തില്‍ നിന്നും എക്ക-സിലിക്കണ്‍ വേര്‍തിരിച്ച് അതിന് ജര്‍മേനിയം (ജര്‍മനി എന്ന രാജ്യപ്പേരില്‍ നിന്ന്) എന്ന സംജ്ഞ നല്കി. ഈ ഖനിജത്തില്‍ നിന്നല്ല വ്യാവസായികമായി ജര്‍മേനിയം ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നത്.
2. ഉപസ്ഥിതി ദുര്‍ലഭ മൂലകമായ ജര്‍മേനിയം സ്വതന്ത്രാവസ്ഥയില്‍ ഒരിക്കലും കാണുകയില്ല. ചെമ്പ്, സിങ്ക്, ടിന്‍, കാരീയം (lead), ആന്റിമണി എന്നീ ലോഹങ്ങളുടെ സള്‍ഫൈഡ് അയിരുകളോടൊപ്പം പ്രകൃതിയില്‍ കണ്ടുവരുന്നു. ലോകത്തില്‍ ഏറ്റവും കൂടുതല്‍ ജര്‍മേനിയം ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നത് ആഫ്രിക്ക, ജപ്പാന്‍, ബെല്‍ജിയം എന്നീ രാജ്യങ്ങളാണ്. ഈ മൂലകമുള്‍ക്കൊള്ളുന്ന ധാതുക്കള്‍ ധാരാളമുണ്ടെങ്കിലും വാണിജ്യപ്രാധാന്യമുള്ളവ ചുരുക്കമാണ്. ഏറ്റവും മുഖ്യമായ സ്രോതസ് ജര്‍മനൈറ്റും (7 CuS.FeS.GeS2), സിങ്ക് അയിരുകളുമാണ്. റെനിറൈറ്റ് (Cu, Fe,Ge, As)y. Sx, കാന്‍ഫില്‍ഡൈറ്റ് (Ag8 Sn S6) എന്നിവയാണ് മറ്റു പ്രധാന അയിരുകള്‍. ഭൂതലത്തില്‍ ഏകദേശം 7 ഗ്രാം/മെ.ടെണ്‍ ജര്‍മേനിയ മൂലക നിക്ഷേപമുണ്ട്. ബെറിലിയം, ബോറോണ്‍, ആര്‍സനിക്, വെള്ളി, സ്വര്‍ണം, പ്ലാറ്റിനം, യുറേനിയം എന്നീ മൂലകങ്ങളെക്കാള്‍ കൂടുതല്‍ നിക്ഷേപം ഇതിനാണുള്ളത്. കാന്‍സാസ്, ഒക്ലഹോമ, മിസ്സൂറി എന്നീ യു.എസ്. സ്റ്റേറ്റുകളില്‍ സിങ്ക് അയിരാണ് ഈ മൂലകത്തിന്റെ മുഖ്യ സ്രോതസ്സ്; ഇംഗ്ലണ്ടില്‍ കല്‍ക്കരിയും.
3. നിഷ്കര്‍ഷണം സിങ്ക് സള്‍ഫൈഡ്, പൈറോ മെറ്റാലിക് എന്നീ അയിരുകള്‍, കല്‍ക്കരി തുടങ്ങിയവയെ ഹൈഡ്രോക്ലോറിക് അമ്ലത്തില്‍ വിലയിപ്പിക്കുന്നു. മറ്റു സംദൂഷണമൂലകങ്ങള്‍ വേര്‍തിരിയുന്നതോടൊപ്പം, ബാഷ്പശീലമായ ജര്‍മേനിയം ടെട്രാക്ലോറൈഡ് (Ge Cl4) എന്ന ദ്രവം ഉണ്ടാകുന്നു. ശുദ്ധീകരിച്ചെടുക്കുവാന്‍ ഇത് തുടര്‍ച്ചയായി സ്വേദനം ചെയ്യപ്പെടുന്നു. ഏറ്റവും ശുദ്ധമായി മാറുന്ന Ge Cl4 നെ വിഖനിജീകരണ ജലവിശ്ലേഷണത്തിന് വിധേയമാക്കുന്നു. തുടര്‍ന്നു ലഭിക്കുന്ന ജര്‍മേനിയം ഓക്സൈഡിനെ (Ge O2) ഹൈഡ്രജനിലോ, പൊട്ടാസ്യം സയനൈഡിലോ നിരോക്സീകരിച്ച് ജര്‍മേനിയം നിഷ്കര്‍ഷണം ചെയ്യുന്നു. ചൂര്‍ണാവസ്ഥയില്‍ ലഭിക്കുന്ന ഈ മൂലകത്തെ ഏകദേശം 1100oC-ല്‍ ഉരുക്കി കട്ടകളാക്കുന്നു. ഇലക്ട്രോണിക് ആവശ്യങ്ങള്‍ക്കായി ഇതിനെ സോണ്‍റിഫൈനിങ് പ്രക്രിയയ്ക്കു വിധേയമാകുമ്പോള്‍ അതിശുദ്ധ ജര്‍മേനിയം ലഭിക്കുന്നു. പല മൂലകങ്ങളും സംസ്കരണം ചെയ്യുമ്പോള്‍ ഉപോത്പന്നമായും ജര്‍മേനിയം ലഭിക്കുന്നു.
4. ഗുണധര്‍മങ്ങള്‍ ആവര്‍ത്തന പട്ടികയില്‍ നാലാമത്തെ ഗ്രൂപ്പില്‍ സിലിക്കണിനും വെള്ളീയത്തിനും ഇടയ്ക്കായതിനാല്‍ ജര്‍മേനിയത്തിന്റെ ഗുണധര്‍മങ്ങള്‍ക്കും പല കാരണങ്ങളാല്‍ സിലിക്കണുമായി ബന്ധമുണ്ട്. മൂലകത്തിന്റെ ക്രിസ്റ്റലീകരണവും സിലിക്കണു സമാനമാണ്. ആപേക്ഷികഘനത്വം: 5.35; അപവര്‍ത്തനാങ്കം: 4.068-4.143; വിശിഷ്ട ഊഷ്മാവ്: 0.076 cal/g
ജര്‍മേനിയത്തിന്റെ ഇലക്ട്രോണ്‍ വിന്യാസം: 1s22s2p6 3s2p6d104s2p2 എന്ന ക്രമത്തിലാണ്.
ഓക്സിജന്‍, ഹൈഡ്രജന്‍, സള്‍ഫര്‍, ഹാലജനുകള്‍, കാര്‍ബണ്‍ റാഡിക്കല്‍ എന്നിവയുമായി ജര്‍മേനിയം സംയോജിച്ച് യഥാക്രമം ഓക്സൈഡ്, ഹൈഡ്രൈഡ്, സള്‍ഫൈഡ്, ഹാലൈഡ്, ആല്‍ക്കില്‍ എന്നിവയുണ്ടാകുന്നു. സാധാരണ അമ്ലങ്ങളില്‍ അക്വാറീജിയയിലും, നൈട്രിക് അമ്ലത്തിലും മൂലകത്തിനു വിലേയത്വം ഉണ്ട്.
5. പ്രധാന യൗഗികങ്ങള്‍ ജര്‍മേനിയത്തിന് +2, +4 എന്നിങ്ങനെ രണ്ടു സംയോജകത(Valency)കളുണ്ട്. അതിനാല്‍ ഈ മൂലകം ഡൈ എന്നും ടെട്രാ എന്നും രണ്ടിന യൗഗിക പരമ്പരകള്‍ ഉണ്ടാക്കുന്നു. ദ്വിസംയോജക Ge(II) യൗഗികങ്ങള്‍ പൂര്‍ണമായും അസ്ഥിര (unstable) സ്വഭാവമുള്ളവയാണ്. അതിനാല്‍ പെട്ടെന്ന് ഓക്സീകരണം സംഭവിച്ച് ചതുസ്സംയോജക Ge (IV) യൗഗികങ്ങളായി മാറുന്നു. സ്ഥിരസ്വഭാവമുള്ള ഇവ എണ്ണത്തിലും കൂടുതലാണ്.
ചതുസ്സംയോജത യൗഗികങ്ങളില്‍ മുഖ്യമായവ ജര്‍മേനിയം ഡൈഓക്സൈഡും ജര്‍മേനിയം ടെട്രാക്ലോറൈഡുമാണ്. ലോഹ നിഷ്കര്‍ഷണം നടക്കുമ്പോള്‍ ഇവ രണ്ടും മാധ്യമികമായി ഉണ്ടാകുന്നു. ജര്‍മേനിയം ഓക്സൈഡ് വെളുത്ത ക്രിസ്റ്റലീയ പദാര്‍ഥവും ജര്‍മേനിയം ടെട്രാക്ലോറൈഡ് നിറമില്ലാത്ത ദ്രവവുമാകുന്നു. മറ്റ് പ്രധാന യൗഗികങ്ങള്‍ ജര്‍മേനിയം ഹൈഡ്രൈഡ് (Ge H4), ജര്‍മേനിയം ആല്‍ക്കീല്‍ (Ge R4), ജര്‍മേനിയം ടെട്രാഫ്ളൂറൈഡ് (Ge F4), ജര്‍മേനിയം ടെട്രാബ്രോമൈഡ് (Ge Br4), ജര്‍മേനിയം ടെട്രാ അയോഡൈഡ് (GeI4), ജര്‍മേനിയം ഡൈ സള്‍ഫൈഡ് (Ge S2), ജര്‍മേനിയം സള്‍ഫേറ്റ് [(Ge (SO4)2] എന്നിവയാണ്.
ദ്വിസംയോജക യൗഗികങ്ങളില്‍ പ്രധാനമായവ-ജര്‍മേനിയം ഓക്സൈഡ് (Ge O), ജര്‍മേനിയം സള്‍ഫൈഡ് (Ge S), ജര്‍മേനിയം ക്ലോറൈഡ് (Ge Cl2), ട്രൈക്ലോറോ ജര്‍മേന്‍ (Ge HCl3) എന്നിവയാണ്. ട്രൈക്ലോറോ ജര്‍മേന്റെ രാസഘടന ക്ലോറോഫോമിനെപ്പോലെയാണ്. ഈ യൗഗികത്തിന് ജര്‍മേനിയം ക്ലോറോഫോം എന്നും പേരുണ്ട്. ഭൗതിക ഗുണധര്‍മങ്ങള്‍ ഏകദേശം ക്ലോറോഫോമിന് സമാനമെങ്കിലും രാസഗുണധര്‍മങ്ങള്‍ തീര്‍ത്തും വിഭിന്നമാണ്. നേരിയ ചൂടുള്ള ലോഹ ചൂര്‍ണത്തിലൂടെ ഹൈഡ്രജന്‍ ക്ലോറൈഡ് കടത്തിവിടുമ്പോള്‍ ഇതുണ്ടാകുന്നു.
Ge + 3HCl ⇄ Ge HCl3 + H2
6. ഉപയോഗങ്ങള്‍ ഇലക്ട്രോണിക് യുഗത്തിന്റെ ആരംഭത്തോടുകൂടി ജര്‍മേനിയത്തിന്റെ വ്യാവസായിക ഉപഭോഗത്തിന് പ്രാധാന്യമേറി. അര്‍ധചാലകങ്ങള്‍ (Semi conductors) നിര്‍മിക്കുവാനാണ് ജര്‍മേനിയം ഏറ്റവുമധികം ഉപയോഗിക്കുന്നത്. ട്രാന്‍സിസ്റ്റര്‍, റെക്ടിഫയര്‍, ഫോട്ടോ സെല്ലുകള്‍, ഇലക്ട്രോണിക് വാല്‍വുകള്‍ തുടങ്ങിയവയുടെ നിര്‍മാണത്തിന് ഏറ്റവും ശുദ്ധമായ ജര്‍മേനിയമാണ് ആവശ്യം. ജര്‍മേനിയം-സിലിക്കണ്‍ കൂട്ടുലോഹവും ഇതിന് ഉപയോഗിക്കുന്നുണ്ട്. കംപ്യൂട്ടര്‍, ടെലിവിഷന്‍, റേഡിയോ, ശ്രവണസഹായി എന്നിവയുടെ നിര്‍മാണത്തിന് ഈ മൂലകം ആവശ്യമാണ്. ജര്‍മേനിയം ഡയോക്സൈഡ് ഇന്‍ഫ്രാറെഡ് പ്രകാശവികിരണത്തിന് സുതാര്യമായതിനാല്‍ ഉയര്‍ന്നതരം പ്രാകാശിക ഉപകരണങ്ങള്‍ നിര്‍മിക്കുവാന്‍ ഈ മൂലകം ഉപയോഗിക്കുന്നു. കൂടാതെ ജര്‍മേനിയം ഡയോക്സൈഡ് അടങ്ങിയ ഗ്ളാസ് സ്ഫടിക (Si O2) ത്തെക്കാള്‍ ഗുണധര്‍മങ്ങളില്‍ (അപവര്‍ത്തനാങ്കം, സംചരണശീലത, വിക്ഷേപണം) മികച്ചതാണ്. അതിനാല്‍ ഇത്തരം ഗ്ളാസുകള്‍ ഉയര്‍ന്നതരം ലെന്‍സ്, പ്രിസം എന്നിവയുടെ നിര്‍മാണത്തിന് ഉപയോഗിക്കുന്നു. ഉയര്‍ന്ന ഊഷ്മാവില്‍ പ്ലാറ്റിനം, സ്വര്‍ണം, വെള്ളി, ചെമ്പ് തുടങ്ങിയ ലോഹങ്ങളുമായി ചേര്‍ന്ന് മിശ്രലോഹം ഉണ്ടാക്കുന്നു. പ്രതിദീപ്ത (fluorescent) വിളക്കുകള്‍, ദന്തക്കൂട്ടുലോഹം (ജര്‍മേനിയ സ്വര്‍ണ മിശ്രണം), കാര്‍ബണിക യൗഗികങ്ങള്‍ എന്നിവയുടെ നിര്‍മാണത്തിന് ജര്‍മേനിയം സര്‍വസാധാരണമായി ഉപയോഗിച്ചുവരുന്നു.
