В феврале исполняется 136 лет со дня открытия одного из самых трудноизвлекаемых элементов в таблице Менделеева – германия. Из него производят призмы, линзы и другие оптические элементы. Россия извлекает этот полуметалл для наукоемких областей промышленности, а его зарубежные поставки составляют значительную часть экспорта холдинга «Швабе».
Сегодня больше всего германия добывают в Китае. Российские месторождения расположены на Сахалине и северо-восточнее Владивостока. Одним из немногих отечественных разработчиков этого полуметалла является предприятие «Германий» в составе оптико-электронного холдинга «Швабе» (Госкорпорация Ростех). Его производственные мощности составляют порядка 30 тонн по германию в год, а значительная часть продукции экспортируется в США, Японию, Корею, Болгарию, Израиль, Великобританию, Латвию, Сингапур, Францию и другие страны.
Сама организация основана на базе цеха по производству германия на Красноярском заводе цветных металлов, введенном в строй в 1961 году. В советское время здесь освоили переработку германиевого концентрата, создали высокоэффективное производство германия мирового уровня качества и совершили технологический прорыв, начав выпуск тетрахлорида германия для оптического волокна и производство монокристаллов особо чистого германия для изготовления детекторов. Когда же в конце 1990 года руководство решило закрыть цех, коллектив встал на его защиту, и так был образован «Германий».
В 2018 году предприятие перешло под управление холдинга «Швабе». Актуальная номенклатура насчитывает поликристаллический и монокристаллический германий, порошок и гранулы германия, тетрахлорид и диоксид германия, а также заготовки для оптических применений различных форм. В последние годы организация освоила выпуск полированных подложек для фотоэлектрических преобразователей, которые находят свое применение в солнечной энергетике.
Год назад «Германий» отметил 60-летний юбилей, а совсем недавно – представил новый фирменный стиль, отвечающий образу современной компании с активным присутствием на международном рынке.
Неизвестный элемент
Существование германия предсказал Дмитрий Менделеев в 1871 году, отведя под него одну из пустых ячеек своей таблицы – с предполагаемой атомной массой и другими свойствами элемента. До непосредственно открытия оставалось пятнадцать лет – в 1886 году это сделал немецкий химик Клеменс Винклер. Он же дал элементу название и символ, то есть Germanium и Ge соответственно.
Открытие Винклер сделал не без помощи коллеги по Фрейбергской горной академии, профессора Ауэра фон Вельсбаха. За год до этого Вельсбах обнаружил новый минерал серебра – аргиродит. Винклеру, поскольку тот считался в академии лучшим аналитиком, передали находку для изучения. Помимо серебра, серы, ртути, закиси железа и окиси цинка он обнаружил в аргиродите неизвестный компонент, анализ которого показал, что это – тот самый предсказанный Менделеевым элемент с атомным номером 32.
Кстати, изначально Винклер хотел назвать германий нептунием, потому как история его открытия схожа с обнаружением восьмой планеты от Солнца – французский математик Урбен Леверье теоретически открыл будущий Нептун прежде, чем это практически сделали астрономы. Но закрепить аналогию неймингом у Винклера не получилось – нептунием успели назвать другой элемент.
К слову, и с «германием» поначалу были проблемы. Некоторые ученые выступали против такого названия, иногда с весьма спорной аргументацией. Кому-то, например, Germanium показался уж слишком похожим на geranium, или герань. Споры разрешил сам Менделеев, письменно поддержав вариант Винклера.
Легко найти, тяжело добыть
В советском журнале «Переменные звезды» есть фраза: «Германий – всюду и нигде». Она коротко, но точно описывает нахождение элемента № 32 в природе. Под землей германия больше, чем серебра и свинца; его можно найти на территории всех стран. Он даже есть на Солнце и в метеоритах. Но извлекать германий весьма сложно, поскольку он очень рассеян. Например, в каменном угле содержание этого полуметалла может достигать десятой доли процента, и то не всегда.
Впрочем, все трудности процесса добычи окупаются качествами элемента. Германий является стратегически значимым материалом, который применяют при изготовлении инфракрасной оптики, оптоволоконных систем и полупроводниковых диодов. Добыча его важна для высокотехнологичных отраслей промышленности, в частности –информационно-коммуникационных технологий и оптики.
Несколько лет назад расклад по основным конечным областям применения германия по всему миру был таков: 35% для волоконной оптики, 30% – для инфракрасной оптики, 15% – для катализаторов полимеризации и еще 15% – для электроники и солнечной энергетики. Оставшиеся 5% пошли на такие применения, как люминофор, металлургия и химиотерапия.
Если говорить предметно, то германий «оседает» в транзисторах и микросхемах, в радарных установках и детекторах, в инфракрасных стеклах. Изготовленные из поли- или монокристаллического германия пластины, призмы, цилиндра, тела вращения с генерированной поверхностью могут использоваться как оптические или электронные компоненты различных устройств. Окна из германия необходимы для защиты и изоляции системы от внешнего воздействия, поскольку обеспечивают проникновение только излучения ИК-диапазона. Германиевые пластины применяются в солнечных батареях и в электронике.
Источник: https://shvabe.com/press/news/tridtsat-vtoroy-element/