Природные ресурсы германии

Применение Германия

Применение германия является довольно ограниченным из-за его редкости и высокой стоимости. Основное распределение этого элемента идет по следующим направлениям в зависимости от спроса. 35% идет на изготовление оптоволоконной продукции. 30% находят применение в различного рода тепловизорах. 15% приходится на катализаторы полимеризации. Еще 15% осваиваются для производства электроники и солнечно-электронных приборов. Оставшиеся 5% распределяются между металлургией, химиотерапией и люминофором.

Благодаря таким свойствам германия, как высокий показатель преломления и низкая оптическая дисперсия, он становится полезным для производства широкоугольных объективов камер, микроскопов и сердечной жилы оптоволокна. Так как германий прозрачен в инфракрасных длиннах волн, он становится важным оптическим материалом. Его часто используют в качестве передней оптики тепловизионных камер. Обычно такие приборы работают в диапазоне от 8 до 14 микрон.

Широко распространены в приборах ночного видения и системах пожаротушения. Так же дистанционные измерители температуры. Которые находят применение как в технике(автомобильный измеритель температуры антифриза), медицине(измеритель температуры тела) и военной сфере(самонаводящиеся головки тепловых ракет). В электронике кремниево-германиевые сплавы находят применение в высокоскоростных интегральных схемах. Как показала практика микропроцессоры из  кремниево-германиевого сплава намного быстрее чем просто кремниевые.

Так же довольно существенный процент применения германия занимают солнечные батареи. Германий обычно выступает подложкой для пластин высокоэффективных многопереходных фотоэлементов.

Читайте: Никель как химический элемент таблицы Менделеева

Разновидности ископаемых

На территории Европы находится довольно большое количество залежей полезных ископаемых. Если рассматривать в масштабах мировых запасов, то значимость имеют только некоторые из них. Сюда входят:

• каменный и бурый уголь — 20% от мировых запасов;
• цинк — 18%;
• свинец — 14%;
• медь — 7%;
• нефть, газ, железная руда — около 6%.

Все остальные виды ископаемых обладают незначительными объемами. Ниже в таблице представлены типы ресурсов и их размещение.

Последствия истощения ресурсов

Истощение природных ресурсов вызывает нарушение круговорота веществ, разрушение пищевых цепочек и нарушение природного баланса. Всё это приводит к уничтожению природных экосистем, вымиранию животных и гибели растений. Это происходит уже сейчас, по всему миру. Более того, во многих местах планеты уже сейчас наблюдается нехватка питьевой воды и дефицит продовольствия. А в дальнейшем ситуация может значительно усугубиться.

Бесконтрольное потребление природных ресурсов в итоге может привести к полному истощению ресурсов нашей планеты. Мы можем превратить целый мир в безжизненную пустыню, что сейчас постепенно и происходит. Человечество должно найти в себе силы остановиться и сохранить наш мир от уничтожения.

Электротехническая промышленность ФРГ

Производство электротехники – одна из ведущих отраслей немецкой промышленности. С конца XIX в. Германия занимает одну из ведущих позиций на мировом электротехническом рынке. Именно здесь были основаны такие компании, как Siemens, OSRAM, Telefunken, AG, Hager, Bosch.

Помимо выпуска качественной бытовой техники – холодильников, телевизоров, кухонных приборов, немецкие предприятия занимают лидирующие позиции на европейском рынке по производству кабелей, генераторов различных типов, трансформаторов и строительного электрооборудования. Электротехническая промышленность Германии может гордиться выпускаемым оборудованием для военно-промышленного комплекса и атомной энергетики.

Крупнейшие предприятия отрасли размещены в Берлине, Мюнхене, Штутгарте, Франкфурте-на-Майне. Основное влияние на размещение предприятий оказывает доступность трудовых ресурсов, причем самого разного уровня квалификации.

Минеральные ресурсы

На территории Германии имеется битуминозный уголь, лигнит (бурый уголь), природный газ, железная руда, медь, никель, уран, калий, соль.

Естественные условия и ресурсы позволяют стране обеспечивать себя самостоятельно во многих областях, хотя горнодобывающая промышленность не является лидирующей отраслью. Например, немецкая калийная продукция составляет наибольшую долю мирового рынка.

Соль и поташ встречаются в изобилии и добываются в горах Гарца. До объединения, в период между 1947 и 1990 годами, восточногерманская компания Wismut добывала уран, что сделало Восточную Германию четвертым по величине производителем урановой руды во всем мире. В бассейнах рек Рур и Саар имеются месторождения угля.

Добыча большинства металлических минералов прекратилась по экономическим причинам в Западной Германии еще до объединения; в 1990-х годах прекращена вековая разработка медных руд в районе Мансфельда в Восточной Германии, а так же добыча и переработка урана. В северной Германии имеются небольшие запасы нефти и природного газа, однако большая этого сырья импортируется из России.

Последствия истощения природных ресурсов

Истощение ресурсов, их изъятие из природы (пусть даже лишь в отдельных регионах) приводит к нарушению круговорота веществ в природе. Это, в свою очередь, вызывает ряд друг мелких изменений, в том числе приводит и к изменениям в биосфере. На природе такое вмешательство сказывается негативно, и ни к чему хорошему не приводит.

• — Уничтожение целых экосистем. Что связано с загрязнением природы или полным уничтожением определённого вида природных ресурсов на некоторой территории (к примеру, вырубка лесов или осушение болот).
• — Деградация почв. Возникает из-за загрязнения почвы или изъятия из неё полезных ископаемых.
• — Уничтожение живых организмов. Объясняется массовое вымирание животных загрязнением или уничтожением экосистем, в которых они обитают.
• — Уменьшение плодородности растений , или их полная неспособность правильно расти и развиваться. Связано это с загрязнением почвы или выработкой земельных ресурсов.
• — Нехватка пищи и воды. Многие люди на нашей планете (преимущественно, в странах третьего мира) уже ощутили на себе эту проблему. А будет лишь хуже.

Энергетика и сельское хозяйство

Как и остальные развитые страны Европы, ФРГ практически не обладает в полном объеме своими природными ресурсами. С другой стороны, страна считается крупнейшим потребителем энергоресурсов, поэтому ей приходится импортировать сырье. Единственным сырьевым центром остается известный Рурский бассейн, где добывается каменный и бурый уголь.

За счет импорта перекрывается около 60% потребностей в энергетическом сырье. Хотя всего 20 лет назад почти 52% объема собственной электроэнергии обеспечивались своими запасами угля, 31% — ядерной энергией, 4% — ГЭС и 1% — нефтью. Сегодня на первое место вышел экологически чистый природный газ, большая часть которого поставляется из России.

Немалое место в обеспечении электроэнергетики занимает нефть, которая импортируется из Алжира, Саудовской Аравии, Ливии и других стран. От своей нефтеносной системы Германия получает ежегодно не более 5 млн тонн сырья, что составляет всего 1/10 от потребностей в ресурсах.

Запасы природного газа в стране не превышают 350 млрд м³, что составляет ¼ от ежегодного требуемого объема. Сложное положение с природными ресурсами вынуждает страну более рационально использовать электроэнергию. Последнее время правительство все больше внимания уделяет альтернативным и возобновляемым источникам энергии.

Германия по численности населения занимает первое место в Западной Европе, поэтому в стране большое внимание уделяется развитию сельского хозяйства. Особенно это касается животноводства, которое дает стране более 2/5 сельскохозяйственной продукции. ФРГ на 100% обеспечивает свои потребности в говядине и молоке

На плодородных землях выращивают зерновые культуры:

ФРГ на 100% обеспечивает свои потребности в говядине и молоке. На плодородных землях выращивают зерновые культуры:

• пшеницу;
• рожь;
• овес;
• ячмень.

Местный ячмень широко используется для производства пива, считающегося в стране национальным напитком. Сейчас эффективно развивается виноградарство, которое по урожайности превосходит плодоводство и овощеводство вместе взятые. Общие площади виноградников занимают около 102 тыс. га. Благодаря этому Германия стала восьмым производителем вина в мире.

https://youtube.com/watch?v=0vGbAa20-O0

Физико-химические характеристики

Германий хрупок, хотя по структуре его кристаллическая решетка аналогична алмазной.

Элементарная кристаллическая ячейка германия типа алмаза

Важнейшая характеристика, имеющая практическое значение, – полупроводниковость. Это самый распространенный на планете натуральный полупроводник.

Твердая форма вещества имеет следующие свойства:

• Устойчивость к газам, воде, кислотам, щелочам.
• Стабильность при комнатной температуре.
• Быстрая окисляемость при 600+°С.
• Растворяется царской водкой, щелочным раствором перекиси водорода.
• Образует органические и неорганические соединения.
• Соединения имеют показатели окисления 2 и 4, устойчивы четырехвалентные формы.

Большинство кислородных соединений вещества структурно аналогичны кремниевым (поэтому Менделеев классифицировал вещество как экасилиций). Более плотные копируют структуру титановых.

По этой характеристике его легко отличить от большинства элементов. Но не от галлия, плутония, кремния, церия, висмута, сурьмы, воды. Они ведут себя так же.

Легкая промышленность

Юг и восток страны, Рур и Берлин стали основными центрами легкой промышленности. Очень много ее изделий импортируется, потому что собственное производство их на территории Германии быстро сокращается.

В мире высоко ценятся интерьерные текстильные ткани и технический текстиль, который производится в Германии. Он составляет почти 20% от аналогичной продукции, производимой в странах Евросоюза. На сегодняшний день особое место занимает производство обуви, 86% которой отправляется на экспорт во многие страны Европы.

Сейчас Германия, как и большинство развитых стран, все шире применяет перенос своих производств в страны, где рабочая сила и ресурсы стоят дешевле. Можно привести как пример, производство одежды, только 20% которой выпускает местная промышленность, а большинство производств перенесено в страны Центральной и Восточной Европы.

Но есть объективные факторы, которые тормозят развитие отрасли. К их числу можно отнести:

• удорожание энергоносителей;
• увеличение стоимости первичного сырья;
• удорожание национальной рабочей силы, что ускоряет перенос многих производств в другие страны;
• запросы покупателей, которые платят больше, но при этом сокращают общий объем закупок;
• переориентация потребителей на продукцию из натуральных материалов.

В целом, легкая промышленность Германии, при всех трудностях продолжает свое динамичное развитие.

Энергия – основная причина загрязнения атмосферы

Энергия – это не только фактор развития, но и основная причина загрязнения воздуха. Там, где преобладает сжигание ископаемого топлива, открываются широкие возможности для экономического прогресса. Энергия используется среди прочего для питания автомобилей и самолетов, поставляется на заводы и в дома. Однако ее нерациональное и безрассудное использование вызывает выбросы парниковых газов, которые способствуют глобальному потеплению и изменению климата.

Проблема не в том, что ресурсов ископаемого топлива не хватает, а в том, что они используются не по назначению. Люди должны быть осведомлены о том, что современные энергетические услуги не являются широко доступными.

Физико-химические свойства германия

Природный германий состоит из 5 изотопов (4 – стабильных, без полураспада на воздухе и 1 с периодом полураспада 1,78*1021). Несмотря на то, что кубическая решетка 32 элемента имеет сходство с алмазной, это довольно хрупкое вещество.

По своим физико-химическим свойствам полупроводниковый германий, который встречается в природе, имеет сходство с кремнием, что и предполагал Д.И. Менделеев, справедливо поместив их в одну группу. Оба эти вещества могут образовывать растворы с валентностью 2 и 4. У них обнаружились и другие общие физические и химические свойства.

Примеры:

• высокий показатель преломления;
• в реакцию с кислотами вступают только при нагревании;
• в присутствии окислителей взаимодействуют со щелочным раствором (двуокись);
• не активны с водой, азотом, углеродом, водородом;
• водяные пары не вызывают изменений в их структуре;
• щелочной германий воспламеняется при температуре выше 700°C, горит с выделением диоксида;
• ионы вступают в реакцию с галогенами, сульфосолями, хромитами;
• активно взаимодействует с серой, сурьмой, хромом, образуют сульфосоли (GeS), хромиты;
• сульфид германия плохо растворим в воде.

Внешне германий выглядит как твердое вещество бело-серого цвета с ярким металлическим блеском. По минералогической 10 бальной шкале твердости имеет показатель 6,25 при 20°C. При таких условиях он очень хрупкий и легко разбивается, поэтому при низких температурах обработка его невозможна.

При высоких температурах 32 элемент, как и уголь, легко поддается обработке. Так, при 500°C он становится пластичным, а при 600°C можно изменять его форму. Температура плавления 958,5°C, а закипает он при 2700°C. На воздухе расширяется при охлаждении, а при нагревании сжимается. Плотность в твердом состоянии 5,3 г/моль, в жидком виде (двуокись) – 5,5 г/моль.

Важная информация

Являясь типичным полупроводником, германий встречается в чистом виде и имеет высокое удельное электросопротивление, высокую валентность при комнатной температуре.

Это свойство сильнее проявляется при нагреве. Это отличает его от простых проводников, которые теряют это свойство при повышении температуры. А вот наличие посторонних веществ в составе полупроводника значительно снижает сопротивление. Например, у сульфида (GeS).

Географическое положение и экономика

Германия расположена на Среднеевропейской равнине в центре Европы. Ей принадлежат островные земли: Восточно-Фризские острова, частично Северно-Фризские острова, острова Рюген, Ферман, Худензее, несколько небольших островов в Балтийском море.

По характеру земной поверхности страну условно можно поделить на три зоны:

• Северно-германская низменность;
• Среднегерманские горы;
• Южная Германия.

В стране преобладает умеренный климат, который на севере переходит в морской, на юге — в умеренно континентальный. Это объясняет переменчивость погоды. Средний температурный режим лета — +14 (в горах) и +22 (в долине). Средний зимний режим — +4 (в долинах) и -5 (в горах).

После поражения в войне и раздела, Германия потеряла свои позиции в кибернетике, медицине и биологии. Экономику ФРГ отличают развитая инфраструктура и квалифицированные кадры. Экономическая модель страны основана на принципе социально-рыночной экономики. Центральной фигурой в этой модели является предпринимательская деятельность государства, которое регулирует однородное распределение социальных благ.

Спецификой экономики Германии определяют «рейнский капитализм». Он предполагает усиление роли банков в экономической сфере деятельности державы. Банковские организации, являясь акционерами промышленных предприятий и фирм в сфере услуг, имеют право вмешиваться в бизнес-процесс организаций. Территориально экономика страны развита неравномерно, модернизации требует экономическая система восточной части ФРГ. Экономика Германии ориентирована на экспорт.

Ведущими отраслями являются:

• сфера услуг;
• машиностроение;
• информационная;
• химическая;
• биотехнологии.

Первое место в Европе Германия занимает по производству картона и бумаги. По экспорту пивной продукции — первое место в мире. Высок спрос на немецкие музыкальные инструменты, кружева, фарфор, меховые изделия.

Риски ресурсоориентированной экономики

В конце прошлого века в экономике появилось понятие «ресурсного проклятия». Его суть заключается в том, что многие страны с большими запасами природных ресурсов оказались менее экономически развитыми по сравнению с другими странами, бедными минеральными ресурсами. Примером явления стали многие нефтедобывающие страны, темпы экономического роста которых оказались ниже средних мировых показателей. Ещё одно определение явлению — «голландская болезнь» — в конце 60-х годов дала Голландия. После открытия Гронингенского газового месторождения основная экономическая ставка государства была сделана на получение газовой экспортной прибыли, привёдшая в результате к рецессии и кризису.

В числе причин и факторов «ресурсного проклятия» называются несколько:

• Ставка на ресурсные доходы приводит к резкому снижению конкурентоспособности других секторов экономики. Чтобы заполнить этот пробел, могут потребоваться длительные сроки и значительные финансовые вложения;
• Зависимость и нестабильность доходов в связи с высокой конкурентностью и конъютурностью на рынке сырья и энергоресурсов;
• Обеспеченный за счёт сырьевых доходов стабильный уровень политического и социального устройства и уровня жизни приводит к снижению мотивации развития реальной экономики, деградации внутреннего производства и в итоге к застою и стагнации экономики.
• Сопутствующими элементами притока в бюджет «лёгких» ресурсных денег становятся снижение государственного регулирования, процессы перераспределения и вытеснения человеческих ресурсов, такие политические эффекты, как лоббизм, протекционизм и коррупция.

Присутствие в природе

Вещество рассеяно в массиве литосферы. Не относится к редким: процент содержания больше, чем у серебра, висмута, сурьмы.

В сфалеритах, энаргитах, пирагидрите содержание измеряется килограммами на тонну, в сульфидах и силикатах – десятками/сотнями грамм.

Сфалерит

Типичные формы нахождения в природе:

1. Собственные минералы: аргиродит, германит, реньерит, другие. Они редки, промышленного интереса не представляют.

2. Компонент силикатов, гранитов, базальтов, диабазов; минералов цинка, железа.

3. Скопления в гидротермальных, осадочных массах.

4. Веществом насыщены магнетит, сфалерит, уголь.

Промышленные «поставщики» – угли, полиметаллические, железные руды.

Водные ресурсы и почвы

С западной территории страны протекает река Рейн, которая считается главной водной артерией и природной границей, разделяющей Германию, Швейцарию и Францию. В районе Альп река подпитывается от множества притоков. В горном районе Рейн проходит через сложное ущелье, а затем, пересекая Северо-Германскую низменность, вливается в Северное море.

Несколько небольших рек берет начало в горах, расположенных в средней части территории страны. Среди них довольно много притоков Рейна, но есть и автономные реки, которые пересекают всю страну и впадают в Атлантический океан.

Положение в областях распространения типов почв Германии зависит от характеристик подстилающих горных пород и растительности. Песчаный грунт на Северо-Германской низменности сильнокислый, поэтому считается непригодным для выращивания сельскохозяйственных растений.

В основном под пастбища используются кислые болотные и бурые лесные почвы горной местности. Обрабатываемые угодья расположены в низменностях и на побережье рек, недалеко от Гарца и Тюрингенского бассейна. В Рейнской и Мозельской долинах расположены:

• виноградники;
• фруктовые сады;
• табачные плантации.

Все эти пригородные хозяйства предназначены для снабжения поселений, расположенных вдоль Рейна. Если кратко, то характеристика почв в Альпах зависит от высоты и крутизны склонов. В основном это каменистый грунт, на высоте обладающий повышенной кислотностью. Богатые почвы расположены на прибрежной территории Северного моря, широко используются для животноводства и луговодства.

Описание элемента

Вещество относится к стабильным полуметаллам, имеет серо-белый цвет, реже серебристый или черный, с металлическим блеском. Относится к природным полупроводниковым элементам, по своим действиям уступает кремнию и алмазу.

В современной версии периодической системы материал находится в 14 группе 4 периода (в первичной таблице занимал место в четвертой группе главной подгруппы), имеет порядковый атомный номер 32. Обозначается символом Ge (лат.Germanium), формула простого вещества — Ge.

В таблице ниже можно увидеть некоторые характеристики.

Как был открыт Германий

История открытия германия очень таинственная. Русский ученый и химик Д.И. Менделеев в своей работе «Периодический закон химических элементов» предположил существование нескольких неизвестных пока химических элементов в 1869 году. Одним из таких элементов был как раз и германий. Дмитрий Иванович назвал этот элемент «экосиликон» и предположил, что его вес будет равен 72 а.е.м.

Через 16 лет в середине 1885 года в одной из шахт расположенных вблизи Фрайдберга (Германия) бвл обнаружен новый минерал. Его назвали аргиродитом из-за высокого содержания серебра. Немецкий химик Клеменс Винклер проанализировал новый минерал и выяснил, что он состоит из серебра, серы и неизвестного элемента. В 1886 году Винклер смог выделить новый элемент и выявил, что он похож на сурьму.

Клеменс Винклер перед тем как опубликовать данные своих опытов решил, что назовет новый элемент нептуний. Это решение он принял потому что открытию планеты Нептун так же предшествовали математические расчеты, как и в истории с Менделеевым. Как оказалось это имя было уже занято другим элементом, но не тем которое имеет такое название сейчас. Сегодняшний нептуний был открыт только в 1940 году. По-этому Винклер принял решение назвать новый элемент Германием в честь своей Родины, аналогично Галлию.

До конца 1930-х годов предполагалось, что этот элемент плохо проводит электричество. В те времена мировое производство германия насчитывало всего несколько килограммов в год. Ситуация координально изменилась только в 1945 году, когда его признали значимым полупроводником. В 1955 году были получены первые кремний-германиевые сплавы, которые уже имели значительный коммерческий вес. К концу этого десятилетия мировое производство германия составляло порядка 40 тонн ежегодно.

Читайте: Галлий как химический элемент таблицы Менделеева