ВИЯВЛЕННЯ ТА ВИЗНАЧЕННЯ ХІМІЧНИХ ФОРМ ГЕРМАНІЮ У ОБ’ЄКТАХ РІЗНОЇ ПРИРОДИ
DOI:
https://doi.org/10.18524/2304-0947.2018.4(68).147811Ключові слова:
речовинний аналіз, функціональні неорганічні матеріали, об’єкти навколишнього середовища, виявлення та визначення хімічних форм германію, хімічні та фізичні методи аналізуАнотація
На основі даних літературних джерел розглянуто питання виявлення та визначення хімічних форм германію у різних об’єктах. Відзначено, що ця область аналітичної хімії германію (на відміну від багатьох інших елементів) є слабко проробленою, про що свідчить мала кількість даних про речовинний аналіз германійвмісних об’єктів як у енциклопедичній та іншій узагальнюючій літературі, так і в окремих статтях. Показано, що при виявленні і визначенні форм германію в об’єктах навколишнього середовища найбільш ефективними є комбіновані методи, що об’єднують процедури розділення і концентрування форм із високочутливим визначенням з використанням фізичних методів аналізу. Констатовано, що для виявлення форм германію в неорганічних германійвмісних матеріалах використовуються різноманітні фізичні методи (рентгенівський фазовий аналіз (РФА), ІЧ-спектроскопія, термогравіметрія, твердофазна люмінесценція та інші), причому найбільш широко застосовуються різні варіанти рентгенівської спектроскопії (наприклад X-ray absorption near-edge structure (XANES), X-ray absorption fine structure (XAFS)), особливо X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), яка дозволяє не тільки виявляти, але й у ряді випадків оцінювати вміст форм германію. Кількісне визначення форм германію в неорганічних матеріалах здійснюється здебільшого методами тітріметрії (редоксметрії, комплексонометрії) і селективного вилучення форм специфічними розчинниками, які вибирають з урахуванням фізико-хімічних особливостей форм, що визначаються, а також природи зразків, що аналізуються. Відзначено труднощі кількісного аналізу, що пов’язано із різноманіттям форм германію та їх кристалічних модифікацій, а також із способами перевірки правильності визначення форм.Посилання
Antonovich V.P., Stoyanova I.V., Chivireva N.A., Stoyanov A.O. O veschestvennom analize neorganicheskih funktsionalnyih materialov. Visn. Odes. nac. univ. Him., 2016, vol. 21, no 4, pp. 6-20. (in Russian)
Templeton D.M., Ariese F., Cornelis R., Danielsson L.-G., Muntau H., Van Leeuwen Ryszard Lobinski H. P. Guidelines for terms related to chemical speciation and fraction of elements. Definitions, structural aspects, and methodological approaches. (IUPAC Recommendations.2000). Pure Appl. Chem, 2000, vol. 72, no 8, pp.1453 – 1470.
Blank A.B. Analiticheskaya khimiya v issledovanii i proizvodstve neorga-nicheskikh funktsional’nykh materialov. Khar’kov, Institut monokristallov, 2005, 352 p. (in Russian)
Elhones N.M., Lokshina L.I. Germaniy. Khymycheskaia entsyklopedyia v 5-ty tomakh. Gl. red. Y.L. Knuiants. Moscow, Sovetskaia Entsyklopediia, 1998, vol. 1, pp. 529-532. (in Russian)
Encyclopedia of Analytical Chemistry: Applications, Theory and Instrumentation in 15V. Editor-in-chief R.A. Meyers. John Wiley & Sons Ltd, New York, 2000: 13809 pp.
6. Novyy spravochnik khimika i tekhnologa. Analiticheskaia khimiia. ChastII. St. Petersburg. ANO NPO «Mir i Semia», 2003, 982 p. (in Russian)
Scoyer J., Guislan H., Wolf H.U. Germanium and germanium compounds. Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry in 40 V., Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2000, vol.16, pp. 629 -641.
Davydov V.I. Germaniy. Moscow, Metallurgiya, 1964, 136 р. (in Russian)
Songina O.A. Redkiie metally. Moscow, Metallurgiya, 1964, 569 р. (in Russian)
Rochow E.G., Abel E.W. The chemistry of germanium, tin and lead. Comprehensive Inorganic Chemistry. Chapters 16,17, 18. London, Pergamon Press, 1973, 162 p.
Sanz-Medel A., Farnandez-Sanchez M. L. Elemental speciation. Encyclopedia of Analytical Science in 10V. Editors Worsfold, Paul J. (EDT). Townshend, Alan (EDT). Poole, Amsterdam,Academic Press, 2005, vol. 4, pp. 472-494.
Ignatovich L.M., Mironov V.F. Biologicheskaia aktivnost soiedineniy germaniyia. Riga, Znanie,1990, 191 p. (in Russian)
Zelinsky N.D. Biological activity of organogermanium compounds. (A Review). Pharm. Chem. J., 2013, vol. 46, no 11, pp. 635-638.
Environmental Health Criteria 234. Elemental Speciation in Human Health Risk Assessment. World Health Organization. 2006, 238p.
Bespamyatnov G.P., Krotov Yu.A. Predelno dopustimyie kontsentratsii khimicheskih veshchestv v okruzhayuschey srede. Spravochnik. Leningrad, Khimiya, 1985, 528 p. (in Russian).
Ivanenko N.B., Solovev N.D., Ivanenko A.A., Moskvin L.N. Opredelenie khimicheskikh form elementov v biologicheskikh ob’ektah. Analitika i kontrol, 2012, vol.16, no 2, pp. 108-133. (in Russian)
17. Vrednyie veschestva v promyishlennosti. Spravochnik v trekh tomakh. Izd. 7-e. Pod red. N.V. Lazareva. Tom III. Leningrad, Khimiya, 1977, 608 p. (in Russian)
Mc Mahon M. The Development of Novel Analytical Methods for the Determination of Germanium in Foodstuffs. Dr. phylosophy diss. School of Chemical Science of Dublin City University, 2005, 265 p.
Lewis B.L., Andreae M.O., Froelich P.N., Mortlock R.A. A review of biogeochemistry of germanium in natural waters. Sci. Total Environ., 1988, vol. 73, pp. 107-120.
Nakayama E., Suzuki Y., Fujiwara K, Kitano Y. Chemical analyses of seawater for trace elements. Recent progress in Japan on clean sampling chemical speciation of trace elements. (Reviews). Anal. Sci., 1989, vol. 5, no 4, pp. 129-139.
Rosenberg E. Environmental speciation of germanium. Ecolog. Chem. Eng., 2007, vol. 14, no 7, pp. 707-732.
Moustafa I. M.J., Al-Mallah Z., Amin S. A. Spectrophotometric quantification of germanium (IV) in environmental samples using chemically modified chitosan sorbent and optimized cloud phase extraction method. J. Ind. Environ. Chem., 2018, vol. 2, no 1, pp. 1-8.
Pokrovski G.S., Martin F., Hazemann J.L., Schott J. An X-ray absorption fine structure spectroscopy study of germanium-organic ligand complexes in aqueous solution. Chem. Geol., 2000, vol. 163, no 1, pp. 151-165.
Pokrovski G.S., Schott J. Thermodynamic properties of aqueous Ge(IV) hydroxide complexes from 25 to 350oC: implications for behavior of Ge/Si ratios in hydrothermal fluids. Geochim. Cosmochim. Acta, 1998, vol. 62, no 9, pp.1631-1642.
25. Fazovyy khimicheskiy analiz rud i mineralov. Pod. red. V.V. Dolivo-Dobrovolskogo. Leningrad, Izd-vo Leningrad. Un-ta, 1962, 202 p. (in Russian)
Maslenitskiy N.N., Fedorova M.N., Milner R.S., Budnikova N.V. Khimicheskiy fazovyy analiz aliuminievogo syria i nemetallicheskikh poleznykh iskopaiemykh. Moscow, Nedra, 1983, 178 p. (in Russian)
Filippova N.A. Fazovyy analiz rud i produktov ikh pererabotki. Moscow, Khimiya, 1975, 280 p. (in Russian)
Tananaiev I.V., Shpirt M.Ia. Khimiya germaniia. Moscow, Khimiya, 1967, 452 p. (in Russian)
Nazarenko V.A. Analiticheskaia khimiia germaniia. Moscow, Nauka, 1973, 264 p. (in Russian)
Phillips C.S., Timms P.L. Some Applications of Gas Chromatography in Inorganic Chemistry. Analyt. Chem., 1963, vol. 35, no 4, pp. 505-510.
Kostikov Yu.P., Stryikanov V.S., Chernyus N.L. O roli termicheskogo ispareniya vo vtorichnoy ionnoy mass-spektrometrii. Nauchnoe priborostroenie, 1992, vol. 2, no 4, pp. 3-7. (in Russian)
Feofilova A.S. Radiatsionnyie tsentry okraski v aktivirovannykh germaniysoderzhashchikh fosfatnykh steklakh. Magistr diss. Sankt-Peterb. gos. politehn. universitet. In-t fiziki, nanotekhnologii i telekommunikatsiy, 2014. – 75 p. elib.spbstn.ru./dl/2/4376/pdf/download/.(in Russian)
Podkopaiev O.I., Kulanovskaya T.V., Shimanskiy A.F., Pogodaiev A.M., Vasileva M.N. Rastvorenie kisloroda v germanii v protsesse vyiraschivaniya monokristallov. J. Sib. Fegeral Univ. Eng. Technol., 2015, vol. 6, no 5, pp. 631-637. (in Russian)
Gurovich N.A., Sokolova E.I. Okislenie disulfida germaniia. Zhurn. neorgan.khimii, 1964, vol. 9, no 7, pp. 1537-1541. (in Russian)
Lee Ch.H., Tabata T., Nishimura T., Nagashio K., Kita K., Toriumi A. Ge/GeO2 Interface Control with High-Pressure Oxidation for Improving Electrical Characteristics. Appl. Phys. Express. ECS Trans., 2009, vol.19, no 1, pp. 165-173.
Agarkova G.A., Sadykov R.M., Ponomarenko V.A. O skorosti vosstanovleniia nestehiometricheskoy dvuokisi germaniia vodorodom. Kinetika i kataliz, 1974, vol. 15, no 1, pp. 233-234. (in Russian)
Stein H.J. Ge-Nitride, Ge-Oxide and Ge-Oxinitride formation by ion implantation. J. Electrochem. Soc, 1974, vol. 121, no 8, pp. 1073-1076.
Helms C.R., Spicer W.E., Pereskokov V. Observation of strong bulk oxidation effects in amorphous germanium by ultraviolet reflectance spectroscopy. Appl. Phys. Lett., 1974, vol. 24, no 7, pp. 318-320.
Delimarskiy Yu.K., Andriyko A.A., Chernov R. V. Elektrohimicheskoe povedenie germaniya (IV) v rasplavlennyih ftoridakh. Ukr. khim. zhurn., 1981, vol. 47, no 8, pp. 787-794. (in Russian)
Andriyko A.A., Chernov R.V. Elektrovosstanovlenie Ge(IV) v okisno-ftoridnyh rasplavah. Ukr. khim. zhurn., 1981, vol. 47, no 11, pp. 1202-1205. (in Russian)
Ross L., Bourgon M. Thermal Analysis of Gervanium (II) Sulfide. Canad. J. Chem., 1968, vol. 46, no 11, pp. 2464-2468.
Okunev A.I., Galimov M.D., Vostriakov A.A. Izuchenie protsessov okisleniya i uletuchivaniya sulfidov germaniya. Doklady AN SSSR, 1961, vol. 140, no 6, pp. 1384-1387. (in Russian)
Zhereb V.P., Kirko V.I., Tarasova L.S., Markosian S.M., Zhizhaiev A.M., Elberg M.S., Suprunets S.V. Phase Relations in Metastable Equilibria of the PbO-GeO2 System. Russ. J. Inorg. Chem., 2008, vol. 53, no 2, pp. 356-361. https://doi.org/10.1134/s0036023608020253
Nesterov A.A., Trubitsin M.P., Plyaka S.N., Volyanskiy D.M. Spektry kompleksnogo impedansa stekla I steklokeramiki Li2O-11.5GeO2. Fizika tverdogo tela, 2015, vol. 57, no 9, pp.1715-1719. (in Russian)
Frolova E.V., Ivanovskaya M.I., Azarko I.I. Strukturnyie osobennosti ZrO2 i ZrO2-GeO2, poluchennyih zolgel metodom. V Sb. «Khimicheskie problemy sozdaniya novykh materialov i tehnologiy». Vyp. 2. Minsk: Izd-vo BGU, 2003, pp.152-166. (in Russian)
Duderov N.G., Demyanets L.N., Lobachev A.N. Vzaimodeystvie okislov kadmiya i germaniya v gidrotermalnykh usloviyah. Kristallografiya, 1975, vol. 20, no 2, pp. 404-414. (in Russian)
Rimer J.D., Roth D.D., Vlachos D.G., Lobo R.F. Self-Assembly and Phase Behavior of Germanium Oxide Nanoparticles in Basic Aqueous Solution. Langmuir, 2007, vol. 23, no 5, pp.2784-2791.
McLeod J.A., Zhao J., Yang L., Liu Y., Liu L. Structural Evolution of Reduced GeOx Nanoparticles. Phys. Chem. Chem. Phys., 2017, vol. 19, no 4, pp. 3182-3191.
Zhao J., Yang L., McLeod J.A., Liu L. Reduced GeO2 nanoparticles: electronic structure of a nominal GeOx complex and its stability under H2 annealing. Sci. Rep., 2015, vol. 5, no 1, Article number: 17779. https://doi.org/10.1038/srep17779.9.
Chi On Chui. Advanced Germanium Complementary-Metal-Oxide-Semiconductors Technologies. Dr. Philosophy Diss. Stanford University, 2004, 168 p.
Barr T.L., Mohsenian M., Chen L.M. XPS Valence Band Studies of Bonding Chemistry of Germanium Oxides and Related Systems. Appl. Surf. Sci., 1991, vol. 5, no 1, pp. 71-87.
Wang D., Chang Y.-L., Wang Q., Cao J., Farmer D., Gordon R., Dai H. Surface Chemistry and Electrical Properties of Germanium Nanowires. J. Am. Chem. Soc., 2004, vol. 126, no 37, pp.11602-11611.
Kita K., Takahashi T., Nomura H., Suzuki S., Nishimura T., Toriumi A. Control of high-k/germanium interface properties through selection of high-k materials and suppression of GeO volatilization. Appl. Surf. Sci., 2008, vol. 254, no 19, pp.6100-6105.
Kaufman-Osborn T. A. In-Situ Cleaning, Passivation, Functionalization and Atomic Layer Deposition on Germanium and Silicon-Germanium. Dr. Philosophy Diss. UC San Diego Electronic, California Digital Library, 2014, 90 p. https://escholarship.org/uc/item/96b26783.
Zhao L., Liu H., Wang X., Wang Y., Wang S. Impact of Oxygen Precursor on the Interfacial Properties of LaxAlyO Films Grown by Atomic Layer Deposition on Ge. Materials, 2017, vol. 10, no 8, pp. 856-865.
Shih-Han Yi, Kuei-Shu, Chang-Liao, Tzung-Yu Wu, Chia-Wei Hsu, Jiayi Huang. High Performance Ge p MOSFETs with HfO2/Hf-Cap/GeOx Gate Stack and Suitable Post Metal Annealing Treatments. IEEE Electron Device Lett., 2017, vol. 38, no 5, pp. 544-547.
Zhuravlev G.I., Beskova E.S., Lebedev A.I. Iodatometricheskiy metod fazovogo analiza smesi di- i tetraiodidov germaniya. Zavod. labor., 1969, vol. 35. no 6, pp. 655-657. (in Russian)
Zakolodyazhnaia O.V., Magunov R.L., Turkalov N.F. Vanadatometricheskiy metod opredeleniya germaniya (II) v monookisi. Zavod. labor., 1966, vol. 32, no 2, pp. 1457-1458. (in Russian)
Beskova E.S., Zhuravlev G.I. Opredelenie otnosheniya kisloroda k germaniyu v monookisi germaniya. Zavod. labor., 1971, vol. 37, no 9, pp.1055-1056. (in Russian)
Turkalov N.F., Zakolodyazhnaya O.V., Magunov R.L., Lebedeva N.V. Poluchenie i analiz monookisi germaniya. Ukr. him. zhurnal, 1967, vol. 33, no 7, pp. 695-697. (in Russian)
Piryutko M.M., Kostyireva T.G. Opredelenie metallicheskogo germaniya v germanatakh redkih zemel. Zavod. labor., 1972, vol. 38, no 11, pp. 1313-1314. (in Russian)
Binder J.F. Electronic and Structural Properties of Ge/GeO2 Interface through Hybrid Functional. Dr. Philosophy Diss. Suisse, 2012, 133 p. https://infoscience.epfl.ch/record/176949/files/EPFL_TH5363.pdf
Zakolodyazhnaya O.V.. Magunov R.L., Belyuga Yu.V. Izuchenie oblastey sushchestvovaniya germaniya (II) v vode, solyanoy kislote i iedkom natre. Zhurn. neorgan. khimii, 1975, vol. 20, no 7, pp.1984-1987. (in Russian)
Pikula N.P., Zaichko L.F., Kaplin A.A. Issledovaniya po opredeleniyu valentnykh form germaniya v monookisi germaniya i osnovnykh komponentov v smesi monookisi germaniya i dvuokisi svintsa metodom APN. Izv. Tomsk. politeh-go in-ta, 1976, vol. 302, no 1, pp.14-17. (in Russian)
Popova O.I. Osobennosti analiticheskoy khimii tugoplavkikh soedineniy. V sb. Tugoplavkie soedineniya. Poluchenie, struktura, svoystva i primenenie. AN USSR. In-t problem materialovedeniya im. I. N. Frantsevicha. Kiev, Nauk. dumka, 1991, pp. 66-70. (in Russian)
Zagorodnyuk A.V., Magunov R.L., Stasenko I.V. Fazovyiy analiz zol na soedineniya germaniya. Zavod. labor., 1973, vol. 39, no 9, pp. 1060-1063. (in Russian)
Antonovich V.P., Stoyanova I.V., Vinarova L.I., Kocherba G.I. Opredelenie soderzhaniya himicheskih form komponentov opticheskogo materiala na osnove ZnS-Ge. Zhurn. analit. khimii, 1994, vol. 49, no 7, pp.764-768. (in Russian)
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2018 Вісник Одеського національного університету. Хімія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.
Правовласниками опублікованого матеріалу являються авторський колектив та засновник журналу на умовах, що визначаються видавничою угодою, що укладається між редакційною колегією та авторами публікацій. Ніяка частина опублікованого матеріалу не може бути відтворена без попереднього повідомлення та дозволу автора.
Публікація праць в Журналі здійснюється на некомерційній основі. Комісійна плата за оформлення статті не стягується.
