الخواص الكيميائية للجرمانيوم

الجرمانيوم له خصائص كيميائية مستقرة. ولا يتفاعل مع الهواء أو بخار الماء في درجة حرارة الغرفة، ولكنه يولد ثاني أكسيد الجرمانيوم بسرعة عند درجة 600-700 . لا يتفاعل مع حمض الهيدروكلوريك أو حمض الكبريتيك المخفف. عند تسخين حمض الكبريتيك المركز، يذوب الجرمانيوم ببطء. في حمض النيتريك والماء الملكي، الجرمانيوم قابل للذوبان بسهولة. تفاعل المحلول القلوي مع الجرمانيوم ضعيف جدًا، لكن القلويات المنصهرة في الهواء يمكن أن تجعل الجرمانيوم يذوب بسرعة. لا يتفاعل الجرمانيوم مع الكربون، لذلك لن يتلوث بالكربون عند صهره في بوتقة الجرافيت.
يقع الجرمانيوم بالضبط بين المعادن واللافلزات في الجدول الدوري، لذلك فهو يمتلك العديد من الخصائص المشابهة لللافلزات، وهو ما يسمى في الكيمياء "تحت المعدن"، وتكوينه الإلكتروني هو [Ar]3d104s24p2. لكن خواصه الكيميائية تشبه خصائص عناصر المجموعة المجاورة، خاصة الزرنيخ والأنتيمون. هناك عدد قليل من مركبات الجرمانيوم ذات الأهمية الكيميائية أو السمية. ثاني أكسيد الجرمانيوم، وهو مسحوق أبيض قابل للذوبان قليلاً في الماء، يشكل حمض الجرمانيوم، الذي يشبه حمض السيليك. رابع كلوريد الجرمانيوم هو سائل غير مستقر ورباعي فلوريد الجرمانيوم هو غاز، ويمكن تحلله بسهولة في الماء. هيدريد الجرمانيوم (جرماني) هو غاز مستقر نسبيا. وهو مركب عضوي من الجرمانيوم، ويمكن لمجموعة الألكيل أن تحل محل ذرات Ge المتعددة. وهو مشابه للقصدير والزئبق والزرنيخ وما إلى ذلك، ولكنه أقل سمية بكثير. عنصر الجرمانيوم وثاني أكسيده ليسا شديدي السمية، لكن رباعي الهاليد مهيج، وهيدريد الجرمانيوم هو الأكثر سمية. الجرمانيوم غير قابل للذوبان في الأحماض المخففة والقلويات، ولكنه قابل للذوبان في حمض الكبريتيك المركز.
الجرمانيوم مستقر في درجة حرارة الغرفة، ولكنه سيشكل أيضًا طبقة أحادية الطبقة من GeO، والتي ستصبح تدريجيًا طبقة أحادية الطبقة من GeO2 مع مرور الوقت. عندما يتم امتصاص بخار الماء على سطح الجرمانيوم، يتم تدمير خصائص التخميل لفيلم الأكسيد، ويتم إنشاء أكسيد سميك.
ويتأكسد الجرمانيوم عند درجات حرارة أعلى، ويصاحبه انعدام الوزن، لأنه يتولد GeO، لأنه شديد التقلب. درس الباحثون عملية أكسدة سطح الجرمانيوم. أولاً، تم اختزال الجرمانيوم باستخدام ثاني أكسيد الكربون عند 600 درجة لإزالة الأكسجين المرتبط أو الممتز على سطح الجرمانيوم. ثم تم أكسدة الجرمانيوم عند درجة حرارة 25 إلى 400 درجة وضغط أكسجين 10 كيلو باسكال، وتم تشكيل طبقة الأكسيد الأولى في دقيقة واحدة فقط. عندما تتجاوز درجة الحرارة 250 درجة، يتم تشكيل طبقة الأكسيد الثانية بسرعة. وعندما ترتفع درجة الحرارة أكثر، يتباطأ معدل الأكسدة بشكل ملحوظ. بعد الأكسدة عند 400 درجة لمدة 3 ساعات، يتم تشكيل فيلم GeO2 بسمك 1.75 نانومتر.
يختلف سلوك التآكل والذوبان للجرمانيوم في المذيبات المختلفة. تعد إمكانية ذوبان الجرمانيوم من النوع n أكثر إيجابية قليلاً من تلك الخاصة بالنوع p، لذلك يذوب الأول بشكل أسرع في نفس المحلول. الجرمانيوم قابل للذوبان بسهولة في الأحماض الساخنة والقلويات الساخنة وH2O2 مع المواد المؤكسدة المضافة. من الصعب أن تذوب في حامض الكبريتيك المخفف وحمض الهيدروكلوريك والمحلول القلوي البارد. الجرمانيوم غير قابل للذوبان في الماء عند 100 درجة، ولكن في الماء المشبع بالأكسجين في درجة حرارة الغرفة، فإن معدل الذوبان قريب من 1ug/(cm·h).