செருமேனியம்

32 காலியம் ← செருமேனியம் → ஆர்சனிக் Si ↑ Ge ↓ Sn தனிம அட்டவணை
பொது
பெயர், குறி எழுத்து, தனிம எண்	செருமேனியம், Ge, 32
வேதியியல் பொருள் வரிசை	உலோகப்போலிs
நெடுங்குழு, கிடை வரிசை, வலயம்	14, 4, p
தோற்றம்	grayish white
அணு நிறை (அணுத்திணிவு)	72.64(1) g/mol
எதிர்மின்னி அமைப்பு	[Ar] 3d10 4s2 4p2
சுற்றுப் பாதையிலுள்ள எதிர்மின்னிகள் (எலக்ட்ரான்கள்)	2, 8, 18, 4
இயல்பியல் பண்புகள்
இயல் நிலை	திண்மம்
அடர்த்தி (அறை வெ.நி அருகில்)	5.323 கி/செ.மி³
உருகுநிலையில் நீர்மத்தின் அடர்த்தி	5.60 g/cm³
உருகு வெப்பநிலை	1211.40 K (938.25 °C, 1720.85 °F)
கொதி நிலை	3106 K (2833 °C, 5131 °F)
நிலை மாறும் மறை வெப்பம்	36.94 கி.ஜூ/மோல் (kJ/mol)
வளிமமாகும் வெப்ப ஆற்றல்	334 கி.ஜூ/மோல்
வெப்பக் கொண்மை	(25 °C) 23.222 ஜூ/(மோல்·K) J/(mol·K)
ஆவி அழுத்தம் அழுத் / Pa 1 10 100 1 k 10 k 100 k வெப். நி / K 1644 1814 2023 2287 2633 3104
அணுப் பண்புகள்
படிக அமைப்பு	கனசதுரம்
ஆக்சைடு நிலைகள்	4 (இரசாயன ஈரியல்பு oxide)
எதிர்மின்னியீர்ப்பு	2.01 (பௌலிங் அளவீடு)
மின்மமாக்கும் ஆற்றல்	1st: 762 kJ/(mol
	2nd: 1537.5 kJ/mol
	3rd: 3302.1 kJ/mol
அணு ஆரம்	125 பிமீ
அணுவின் ஆரம் (கணித்)	125 pm
கூட்டிணைப்பு ஆரம்	122 pm
வேறு பல பண்புகள்
காந்த வகை	no data
வெப்பக் கடத்துமை	(300 K) 60.2 வாட்/(மீ·கெ) W/(m·K)
வெப்ப நீட்சி	(25 °C) 6.0 மைக்.மீ/(மி.மீ·கெ) µm/(m·K)
ஒலியின் விரைவு (மெல்லிய கம்பி வடிவில்)	(20 °C) 5400 மீ/நொடி
மோவின்(Moh's) உறுதி எண்	6.0
CAS பதிவெண்	7440-56-4
குறிபிடத்தக்க ஓரிடத்தான்கள்
தனிக்கட்டுரை: செருமேனியம் ஓரிடத்தான்கள் ஓரி இ.கி.வ அரை வாழ்வு சி.மு சி.ஆ (MeV) சி.வி 68Ge செயற்கை 270.8 d ε - 68Ga 70Ge 21.23% Ge ஆனது 38 நொதுமிகளுடன் நிலைப்பெற்றுள்ளது 71Ge செயற்கை 11.26 d ε - 71Ga 72Ge 27.66% Ge ஆனது 40 நொதுமிகளுடன் நிலைப்பெற்றுள்ளது 73Ge 7.73% Ge ஆனது 41 நொதுமிகளுடன் நிலைப்பெற்றுள்ளது 74Ge 35.94% Ge ஆனது 42 நொதுமிகளுடன் நிலைப்பெற்றுள்ளது 76Ge 7.44% Ge ஆனது 44 நொதுமிகளுடன் நிலைப்பெற்றுள்ளது
மேற்கோள்கள்

இதனுடைய அணு எண் 32 மற்றும் அணு நிறை 72.64 ஆகும்.கார்பன் குழுவில் இடம்பெற்றுள்ள இத்தனிமம் பளபளப்பும் கடினத்தன்மையும் கொண்டது ஆகும். சாம்பல்-வெள்ளை நிறத்தில் ஒரு உலோகப் போலியாக இது காணப்படுகிறது. வேதியல் முறைப்படி இதனை அடுத்துள்ள வெள்ளீயம், சிலிக்கன் ஆகிய தனிமங்களின் பண்புகளை செருமேனியத்தின் பண்புகளும் ஒத்துள்ளது. தூய செருமேனியம் சிலிக்கனைப் போல ஒரு குறைக்கடத்தியாகும். தோற்றத்தில் செருமேனியமும் தனிமநிலை சிலிக்கானைப் போலவே காணப்படுகிறது. அதைப்போலவே செருமேனியமும் இயல்பாகவே செயல்பட்டு இயற்கையில் ஆக்சிசன் கொண்ட அணைவுச் சேர்மங்களை உருவாக்குகிறது.

எப்போதாவது அரிதாக செருமேனியம் அதிக அடர்த்தியுடன் இயற்கையில் தோன்றுகிறது என்பதால் வேதியியல் வரலாற்றில் செருமேனியம் மிகத் தாமதமாகவே கண்டறியப்பட்டுள்ளது எனலாம். புவியின் மேலோட்டில் அதிகமாகக் கிடைக்கும் தனிமங்களின் பட்டியலில் செருமேனியம் 15 ஆவது இடத்தில் இருப்பதாகப் பட்டியலிடப்பட்டுள்ளது. 1869 ஆம் ஆண்டு திமித்ரி மெண்டலீப் என்பவர் இப்படியொரு தனிமம் புவியில் இருக்கலாம் என முன்கணித்தார். தனிம வரிசை அட்டவணையில் இத்தனிமத்தின் இடத்தையும் ஊகித்த இவர் அதன் அடிப்படையில் சில பண்புகளையும் முன்கணித்தார். எகாசிலிக்கான் என அத்தனிமத்திற்கு ஒரு பெயரையும் சூட்டினார். கிட்டதட்ட இருபது ஆண்டுகளுக்குப் பின்னர் 1886 ஆம் ஆண்டு கிளமென்சு விங்களர் என்பவர் வெள்ளி மற்றும் கந்தகம் போன்ற தனிமங்களுடன் சேர்த்து ஒரு புதியதாக ஒரு தனிமத்தைக் கண்டுபிடித்தார். ஆர்கைரோடைட்டு என்ற கனிமத்தில் இத்தனிமங்கள் கிடைத்தன. இப்புதிய தனிமம் பார்ப்பதற்கு தோற்றத்தில் ஆண்டிமனி மற்றும் ஆர்சனிக் போன்ற தனிமங்களைப் போல காணப்பட்டது. செருமேனியம் பிற சேர்மங்களுடன் இணையும் விகிதங்கள் மெண்டலீப் கணித்தபடி சிலிக்கானின் சேர்க்கை விகிதங்கள் காணப்பட்டன. விங்களர் தன்னுடைய நாட்டின் பெயரான செருமனி என்பதைக் குறிக்கும் வகையில் இப்புதிய தனிமத்திற்கு செருமேனியம் என்ற பெயரை வைத்தார். இப்போது துத்தநாகத்தின் முக்கிய தாதுவான இசுபேலரைட்டு என்ற தாது செருமேனியம் தயாரிக்கப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. வர்த்தக ரீதியாக ஈயம், வெள்ளி, செப்பு உள்ளிட்ட தாதுக்களிலிருந்தும் செருமேனியம் தயாரிக்கப்படுகிறது என்பது குறிப்பிடத்தக்கது ஆகும்.

தனித்துப் பிரிக்கப்பட்ட செருமேனியம் டிரான்சிசுட்டர் போன்ற பல்வேறு மின்வரலாஇன்னணு சாதனங்களில் ஒரு குறைக்கடத்தியாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. வரலாற்றில் முதல் தலைமுறை மின்னணுவியல் முழுக்க முழுக்க செருமேனியத்தை அடிப்படையாகக் கொண்டே அமைந்திருந்தது. இன்று குறைக்கடத்தி மின்னணுவியல் துறைக்காகத் தயாரிக்கப்படும் செருமேனியத்தின் அளவானது, இதே காரணத்திற்காகத் தயாரிக்கப்படும் மீத்தூய சிலிக்கானில் ஐம்பதில் ஒரு பங்காகும். தற்காலத்தில் செருமேனியம் இழை ஒளியியல், அகச்சிவப்பு ஒளியியல், ஒளி உமிழும் இருமுனையங்கள் போன்ற கருவிகளில் பிரதானமாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. செருமேனியத்தின் சேர்மங்கள் பலபடியாதல் வினையூக்கிகளிலும் கூட பயன்படுத்தப்படுகின்றன. மிகச் சமீபத்திய கண்டுபிடிப்பின்படி இவை நானோகம்பிகள் தயாரிப்பிலும் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

செருமேனியம் அதிக எண்ணிக்கையில் டெட்ராயெத்தில்செருமேனியம் போன்ற கரிமவுலோக சேர்மங்களாக உருவாகின்றது. இவை கரிமவுலோக வேதியியலில் ஏராளமான பயன்களைக் கொடுக்கின்றது. வாழும் உயிரினங்களுக்கு செருமேனியம் ஓர் அத்தியாவசியமானத் தேவையாக கருதப்படவில்லை. சில கரிம செருமேனியம் அணைவுச் சேர்மங்கள் மருந்தாகப் பயன்படலாம் என்ற நோக்கில் ஆராயப்பட்டு வருகின்றன. ஆனால் இதுவரை எதுவும் வெற்றிகரமான முடிவுகளைத் தரவில்லை. சிலிக்கான் மற்றும் அலுமினியம் போல இயற்கை செருமேனியம் சேர்மங்கள் தண்ணீரில் கரையாமல் உள்ளன. இதனால் வாய்வழியாகச் செல்லும் போது இவை சிறிது நச்சுத்தன்மையை வெளிப்படுத்துகின்றன. எனினும் கரையும் செருமேனிய உப்புகள் செயற்கையாகத் தயாரிக்கப்படுகின்றன. இவை சிறுநீரக நச்சாகக் கருதப்படுகின்றன. இதேபோல ஆலசன் மற்றும் ஐதரசனுடன் வினைபுரியக்கூடிய வினைத்திறன் மிக்க செயற்கை முறையில் தயாரிக்கப்படும் செருமேனியம் சேர்மங்கள் நஞ்சுகளாகவும், அரிப்புத்தன்மையுடனும் காணப்படுகின்றன.

 

1869 ஆம் ஆண்டு உருசிய வேதியியலாளர் திமித்ரி இவானோவிச்சு மெண்டலீப் தனிமவரிசை அட்டவனையின் போக்குகளின் படி கணக்கிட்டு மேலும் சில தனிமங்கள் இந்த அட்டவனையில் இடம்பெறும் என ஊகித்துக் கூறினார். அவற்றில் ஒன்று கார்பன் குடும்பத்தில் சிலிக்கனுக்கும் வெள்ளீயத்திற்கும் இடையில் ஒரு தனிமம் இடம்பெற வேண்டியுள்ளது என்று தன் அறிக்கையில் குறிப்பிட்டிருந்தார் . எகாசிலிக்கான் என்று இதற்குப் பெயரிட்ட மெண்டலீப் அதனுடைய அணு எடை 72.0 வாக இருக்கும் என்றும் அறுதியிட்டுக் கூறினார்.

திட்ட நிலைகளின் கீழ் செருமேனியம் நொறுங்கக்கூடிய, வெள்ளியின் வெண்மை நிறமுடைய, பகுதியளவு உலோகத்தன்மை கொண்ட தனிமம் ஆகும். இந்த வடிவம் α-செருமேனியம் என்ற புறவேற்றுமை வடிவத்தினுடையதாய், உலோகப் பளபளப்பையும், வைரம் போன்ற கனசதுர அமைப்பையும் பெற்றதாய் உள்ளது. 120 பார்களுக்கு மேலான அழுத்தத்தில், இது β-வெள்ளீயத்தின் அமைப்பினையொத்த β-செருமேனியம் என்ற புறவேற்றுமை வடிவமாக மாறுகிறது. சிலிக்கான், காலியம், பிஸ்மத், ஆண்டிமணி, மற்றும் நீர் போன்று செருமேனியம் திண்மமாக்கலின் (உறைய வைத்தலின் போது) போது விரிவடையும் பண்பைக் கொண்டுள்ளது. செருமேனியம் ஒரு குறைக்கடத்தி ஆகும். வெப்பத்தால் உருக்கி துாய்மைப்படுத்தும் நுட்பங்கள், குறைக்கடத்திகளாகப் பயன்படும், 10¹⁰ இல் ஒரு பகுதியளவே மாசுகளைக் கொண்ட படிக செருமேனியத்தைத் தயாரிக்க உதவின. இந்த சுத்திகரிப்பு எப்பொழுதும் கிடைக்கப்பெறாத துாய்மையான பொருட்களில் ஒன்றாக செருமேனியத்தை ஆக்குகிறது. 2005 ஆம் ஆண்டில் கண்டறியப்பட்ட யுரேனியம், ரோடியம், செருமேனியம் ஆகியவற்றாலான உலோகக் கலவையானது மிகத்தீவிர வலிமையான உலோகப் பொருள் மீக்கடத்தியாக செயல்பட்டது.

வேதியியல்

தனிம செருமேனியம், 250 °செல்சியசு வெப்பநிலையில், மெதுவாக ஆக்சிசனேற்றம் அடைந்து செருமேனியம் டை ஆக்சைடாக (GeO₂) மாறுகிறது. செருமேனியமானது, நீர்த்த அமிலங்கள் மற்றும் ஆல்கலிகளில் கரையும் தன்மையற்றது. ஆனால், சூடான அடர் கந்தக அமிலம் மற்றும் நைட்ரிக் அமிலங்களில் மெதுவாகக் கரைந்தும் மற்றும் உருகிய ஆல்கலிகளோடு தீவிரமாக வினைபுரிந்தும் ஜெர்மானேட்டுகளைத் ([GeO
₃]²⁻
) தருகின்றன. செருமேனியம் பெரும்பாலும் +4ஆக்சிசனேற்ற நிலையில் காணப்படுகின்றது. இருப்பினும் +2 ஆக்சிசனேற்ற நிலையில் காணப்படும் சேர்மங்களும் அறியப்பட்டுள்ளன. இதர ஆக்சிசனேற்ற நிலைகள்: +3 ஆக்சிசனேற்ற நிலை Ge₂Cl₆ போன்ற சேர்மங்களிலும், மற்றும் +3 , +1 ஆகியவை ஆக்சைடுகளின் மேற்பரப்புகளில் காணப்படுகின்றன. சில நேரங்களில் -4 போன்ற எதிர் ஆக்சிசனேற்ற நிலையை செருமான்களிலும் GeH
₄ வெளிப்படுத்துகின்றன. செருமேனியம் எதிரயனித் தொகுதிகள் Ge₄²⁻, Ge₉⁴⁻, Ge₉²⁻, [(Ge₉)₂]⁶⁻ போன்றவை ஆல்கலி உலோகங்களைக் கொண்டுள்ள உலோகக்கலவைகள் பிரித்தெடுக்கும் போதும், எதிலீன்டையமீன் முன்னிலையில் திரவ அம்மோனியாவில் உள்ள செருமேனியத்திலிருந்து பிரித்தெடுக்கும் போதும் கிடைக்கப்பெறுகின்றன. இத்தகைய அயனிகளில் காணப்படும் தனிமத்தின் ஆக்சிசனேற்ற நிலையானது முழு எண்களாக அல்லாமல், ஓசோனைடுகளில் (O₃⁻) உள்ளதைப் போன்று உள்ளன.

2011 ஆம் ஆண்டில் மட்டும் உலகளவில் 118 டன் செருமேனியம் உற்பத்தி செய்யப்பட்டது, இதில் பெரும்பகுதியை சீனா (80 டன்), ருசியா (5 டன்) மற்றும் அமெரிக்கா (3 டன்).நாடுகள் உற்பத்தி செய்துள்ளன.செருமேனியம் சிபேலரைட்டு என்ற துத்தநாக தாதுக்களிலிருந்து ஒரு உடன் விளைபொருளாக மீட்டெடுக்கப்படுகிறது, இங்கு அது 0.3% அளவுக்கும் அதிகமாக குவிந்துள்ளது. குறிப்பாக தாழ்வெப்பநிலை வண்டல்களில் காணப்படும் Zn–Pb–Cu(–Ba) படிவுகளிலும், கார்பனேட்டு காணப்படும் Zn–Pb படிவுகளிலும் செருமேனியம் காணப்படுகிறது . சமீபத்தில் மேற்கொள்ளப்பட்ட ஆய்வுகளில் குறைந்தபட்சம் 10,000 டன் அளவுக்கு பிரித்தெடுக்கக்கூடிய செருமேனியம் அறியப்பட்டுள்ள துத்தநாக படிவு இருப்புகளில் கலந்துள்ளதாக மதிப்பிடப்பட்டுள்ளது. குறிப்பாக மிசிசிப்பி-பள்ளத்தாக்கு வகை படிவுகளில் இருப்பதகாக அறியப்படுகிறது. அதே நேரத்தில் குறைந்தபட்சம் 112,000 டன் செருமேனியம் நிலக்கரி படிவுகளில் காணப்படும் என்று ஆய்வுகள் கூறுகின்றன . .2007 ஆம் ஆண்டில் 35% செருமேனியத் தேவை மறுசுழற்சி செய்யப்பட்ட செருமேனியத் தயாரிப்பு மூலம் பூர்த்தி செய்யப்பட்டது.

செருமேனியம் முக்கியமாக சிபேலரைட்டு கனிமத்திலிருந்து தயாரிக்கப்படுகையில், வெள்ளி, ஈயம் மற்றும் செப்பு தாதுக்களிலும் காணப்படுகிறது. செருமேனியத்தின் மற்றொரு ஆதாரம் நிலக்கரி படிவுகளை எரிபொருளாக பயன்படுத்தும் மின் உற்பத்தி நிலையங்களின் எரி சாம்பல் ஆகும். உருசியாவும் சீனாவும் இதை செருமேனியத்திற்கான ஆதாரமாகப் பயன்படுத்துகின்றன . உருசியாவின் படிவுகள் சாகலின் தீவின் கிழக்கிலும், விளாடிவோசுடாக்கின் வடகிழக்கிலும் அமைந்துள்ளன. சீனாவின் படிவுகள் முக்கியமாக யுன்னானின் லிங்காங்கிற்கு அருகிலுள்ள லிக்னைட் சுரங்கங்களில் அமைந்துள்ளது; உள் மங்கோலியாவின் சிலின்காவோட்டு அருகேயும் நிலக்கரி வெட்டப்படுகிறது

GeS₂ + 3 O₂ → GeO₂ + 2 SO₂

உற்பத்தி செய்யப்படும் தூசியில் சிறிதளவு செருமேனியம் விடப்படுகிறது, மீதமுள்ளவை செருமேனேட்டுகளாக மாற்றப்படுகின்றன, பின்னர் அவை அரைகுறையாக எரிந்த கரியிலிருந்து கந்தக அமிலத்தால் துத்தநாகத்துடன் சேர்த்து பிரித்தெடுக்கப்படுகிறது. நடுநிலையாக்கல் வினைக்குப் பிறகு, செருமேனியமும் பிற உலோகங்களும் வீழ்படிவாக்கப்படுகின்றன. துத்தநாகம் மட்டுமே கரைசலில் எஞ்சி இருக்கும். வேல்சு செயல்முறையால் வீழ்படிவில் இருக்கும் சிறிதளவு துத்தநாகத்தையும் அகற்றிய பிறகு, எஞ்சியிருக்கும் ஆக்சைடு இரண்டாவது முறையாக வெளியேற்றப்படுகிறது. டை ஆக்சைடு வீழ்படிவாகப் பெறப்பட்டு குளோரின் வாயு அல்லது ஐதரோகுளோரிக் அமிலத்துடன் சேர்க்கப்பட்டு செருமேனியம் டெட்ராகுளோரைடாக மாற்றப்படுகிறது, இது குறைந்த கொதிநிலையைக் கொண்டுள்ளது மற்றும் வடிகட்டுதலால் இதை தனிமைப்படுத்தப்படலாம்: :

GeO₂ + 4 HCl → GeCl₄ + 2 H₂O
GeO₂ + 2 Cl₂ → GeCl₄ + O₂.

செருமேனியம் டெட்ராகுளோரைடு ஆக்சைடாக நீராற்பகுப்பு செய்யப்படுகிறது அல்லது பகுதியளவு வடிகட்டுதலால் சுத்திகரிக்கப்பட்டு பின்னர் நீராற்பகுப்பு செய்யப்படுகிறது . மிகவும் தூய்மையான செருமேனியம் டையாக்சைடு இப்போது செருமேனியக் கண்ணாடி உற்பத்திக்கு ஏற்றதாக மாறுகிறது. இது ஐதரசனுடன் வினைபுரிந்து செருமேனியம் உலோகமாக ஒடுக்கமடைகிறது. அகச்சிவப்பு ஒளியியல் மற்றும் குறைக்கடத்திகள் உற்பத்திக்கு ஏற்ற செருமேனியம் இம்முறையில் உற்பத்தி செய்யப்படுகிறது:

GeO₂ + 2 H₂ → Ge + 2 H₂O

எஃகு உற்பத்தி மற்றும் பிற தொழில்துறை செயல்முறைகளுக்கான செருமேனியம் பொதுவாக கார்பனைப் பயன்படுத்தி குறைக்கப்படுகிறது:

GeO₂ + C → Ge + CO₂

உலகளவில் 2007 ஆம் ஆண்டில் செருமேனியத்தின் முக்கிய இறுதிப் பயன்பாடுகள் மதிப்பிடப்பட்டன: இழை-ஒளியியலுக்கு 35 சதவீதமும் 30 சதவீதம் அகச்சிவப்பு ஒளியியலுக்கும் , 15% பலபடியாக்கல் வினையூக்கிகளாகவும் மற்றும் 15% மின்னணு மற்றும் சூரிய மின்சார பயன்பாடுகளுக்காகவும். மீதமுள்ள 5% ஒளிரும்பொருள்கள், உலோகவியல் மற்றும் வேதிச்சிகிச்சை போன்ற பயன்பாடுகளுக்கு நுகரப்படுகிறது.