Hemijski element otkriven 1886. u rijetkom mineralu argiroditu pronađenom u Saksoniji. Rječnik stranih riječi uključenih u ruski jezik. Chudinov A.N., 1910. germanijum (nazvan u čast domovine naučnika koji je otkrio element), hem. element, ... ... Rečnik stranih reči ruskog jezika

- (Germanijum), Ge, hemijski element IV grupe periodnog sistema, atomski broj 32, atomska masa 72,59; nemetalni; poluprovodnički materijal. Germanij je otkrio njemački hemičar K. Winkler 1886. Moderna enciklopedija

germanijum- Ge grupa IV element sistemi; at. n. 32, at. m. 72,59; tv. stvar sa metalnim. glitter. Prirodni Ge je mješavina pet stabilnih izotopa s masenim brojevima 70, 72, 73, 74 i 76. Postojanje i svojstva Ge je 1871. godine predvidio D. I. ... ... Priručnik tehničkog prevodioca

germanijum- (Germanijum), Ge, hemijski element IV grupe periodnog sistema, atomski broj 32, atomska masa 72,59; nemetalni; poluprovodnički materijal. Germanijum je otkrio nemački hemičar K. Winkler 1886. ... Ilustrovani enciklopedijski rječnik

- (lat. Germanium) Ge, hemijski element IV grupe periodnog sistema, atomski broj 32, atomska masa 72,59. Ime je dobio od latinske Germania Germany, u čast domovine K. A. Winklera. Srebrno sivi kristali; gustina 5,33 g/cm³, mp 938,3 ... Veliki enciklopedijski rječnik

- (simbol Ge), bijelo-sivi metalni element IV grupe periodnog sistema MENDELEEVA, u kojem su predviđena svojstva još neotkrivenih elemenata, posebno germanijuma (1871). Element je otkriven 1886. Nusproizvod topljenja cinka ... ... Naučno-tehnički enciklopedijski rečnik

Ge (od lat. Germania Germany * a. germanium; n. Germanium; f. germanium; i. germanio), chem. element IV grupa periodično. sistemi Mendeljejeva, at.s. 32, at. m. 72,59. Prirodni G. sastoji se od 4 stabilna izotopa 70Ge (20,55%), 72Ge ... ... Geološka enciklopedija

- (Ge), sintetički monokristal, PP, grupa tačkaste simetrije m3m, gustina 5,327 g/cm3, Tmelt=936 °C, čvrsta materija. na Mohsovoj skali 6, at. m. 72,60. Prozirnost u IR području l od 1,5 do 20 mikrona; optički anizotropan, za l=1,80 µm eff. refrakcija n=4.143.… … Physical Encyclopedia

Postoji, broj sinonima: 3 poluprovodnika (7) ekasilicijum (1) element (159) ... Rečnik sinonima

GERMANIUM- chem. element, simbol Ge (lat. Germanium), at. n. 32, at. m. 72,59; krhka srebrno siva kristalna supstanca, gustina 5327 kg/m3, vil = 937,5°C. Raspršeni u prirodi; vadi se uglavnom tokom prerade cink blende i ... ... Velika politehnička enciklopedija

Knjige

• Jonsko dopiranje poluprovodnika (silicijum i germanijum), J. Meyer, L. Erickson, J. Davis. Knjiga je posvećena metodi koja je nastala posljednjih godina uvođenja nečistoća u poluvodiče u obliku ubrzanih jona. Metoda omogućava da se kontroliše gustina atoma nečistoća i njihova dubina…
• Život van Zemlje, V. Firsov. Napredak u istraživanju svemira tjera da se sve više pažnje posveti problemu života izvan Zemlje: iz područja naučne fantastike, ovaj problem prelazi u sferu naučnog istraživanja. Rezervirajte…

Hemijski element germanijum nalazi se u četvrtoj grupi (glavna podgrupa) u periodnom sistemu elemenata. Pripada porodici metala, njegova relativna atomska masa je 73. Po masi, sadržaj germanijuma u zemljinoj kori se procjenjuje na 0,00007 mas. posto.

Istorija otkrića

Hemijski element germanijum ustanovljen je zahvaljujući predviđanjima Dmitrija Ivanoviča Mendeljejeva. On je bio taj koji je predvidio postojanje ekasilikona i date su preporuke za njegovo traženje.

Vjerovao je da se ovaj metalni element nalazi u rudama titana, cirkonija. Mendeljejev je sam pokušao da pronađe ovaj hemijski element, ali njegovi pokušaji su bili neuspešni. Samo petnaest godina kasnije, u rudniku u Himelfurstu, pronađen je mineral, nazvan argirodit. Ovo jedinjenje duguje svoje ime srebru koje se nalazi u ovom mineralu.

Hemijski element germanij u sastavu otkriven je tek nakon što je grupa hemičara sa Akademije rudarstva u Freibergu započela istraživanje. Pod vodstvom K. Winklera, otkrili su da samo 93 posto minerala čine oksidi cinka, željeza, kao i sumpor, živa. Winkler je sugerirao da preostalih sedam posto dolazi od hemijskog elementa nepoznatog u to vrijeme. Nakon dodatnih hemijskih eksperimenata, otkriven je germanijum. Hemičar je svoje otkriće najavio u izvještaju, predočivši primljene informacije o svojstvima novog elementa njemačkom kemijskom društvu.

Hemijski element germanijum je Winkler uveo kao nemetal, po analogiji sa antimonom i arsenom. Hemičar je htio da ga nazove neptunijumom, ali je to ime već korišteno. Tada se počeo zvati germanijum. Hemijski element koji je otkrio Winkler izazvao je ozbiljnu raspravu među vodećim hemičarima tog vremena. Njemački naučnik Rihter je sugerisao da je ovo isti eksasilikon o kojem je govorio Mendeljejev. Nešto kasnije, ova pretpostavka je potvrđena, što je dokazalo održivost periodičnog zakona koji je stvorio veliki ruski hemičar.

Fizička svojstva

Kako se može okarakterisati germanijum? Hemijski element ima 32 serijski broj u Mendeljejevu. Ovaj metal se topi na 937,4 °C. Tačka ključanja ove supstance je 2700 °C.

Germanij je element koji je prvi put korišten u Japanu u medicinske svrhe. Nakon brojnih istraživanja organogermanijumskih spojeva sprovedenih na životinjama, kao i tokom studija na ljudima, bilo je moguće utvrditi pozitivan efekat takvih ruda na žive organizme. Dr. K. Asai je 1967. godine uspio otkriti činjenicu da organski germanij ima ogroman spektar bioloških efekata.

Biološka aktivnost

Koja je karakteristika hemijskog elementa germanijuma? U stanju je da prenosi kiseonik do svih tkiva živog organizma. Kada uđe u krv, ponaša se po analogiji sa hemoglobinom. Germanijum garantuje potpuno funkcionisanje svih sistema ljudskog tela.

Upravo ovaj metal stimulira reprodukciju imunoloških stanica. On, u obliku organskih jedinjenja, omogućava stvaranje gama-interferona, koji inhibiraju razmnožavanje mikroba.

Germanijum sprečava nastanak malignih tumora, sprečava razvoj metastaza. Organska jedinjenja ovog hemijskog elementa doprinose stvaranju interferona, zaštitne proteinske molekule koju telo proizvodi kao zaštitnu reakciju na pojavu stranih tela.

Područja upotrebe

Antifungalna, antibakterijska, antivirusna svojstva germanijuma postala su osnova za njegovu primjenu. U Njemačkoj se ovaj element uglavnom dobivao kao nusproizvod preradom ruda obojenih metala. Različiti putevi, koji zavise od sastava sirovine, izolovan je koncentrat germanijuma. Nije sadržavao više od 10 posto metala.

Kako se zapravo germanij koristi u modernoj poluvodičkoj tehnologiji? Ranije navedena karakteristika elementa potvrđuje mogućnost njegove upotrebe za proizvodnju trioda, dioda, energetskih ispravljača i kristalnih detektora. Germanijum se takođe koristi u izradi dozimetrijskih instrumenata, uređaja koji su neophodni za merenje jačine konstantnog i naizmeničnog magnetnog polja.

Bitno područje primjene ovog metala je proizvodnja detektora infracrvenog zračenja.

Obećavajuće je korištenje ne samo samog germanija, već i nekih njegovih spojeva.

Hemijska svojstva

Germanij je na sobnoj temperaturi prilično otporan na vlagu i atmosferski kisik.

U seriji - germanij - kalaj) uočava se povećanje redukcijske sposobnosti.

Germanij je otporan na rastvore hlorovodonične i sumporne kiseline, ne reaguje sa rastvorima alkalija. Istovremeno, ovaj metal se prilično brzo otapa u aqua regia (sedam dušične i hlorovodonične kiseline), kao i u alkalnoj otopini vodikovog peroksida.

Kako dati potpuni opis hemijskog elementa? Germanij i njegove legure moraju se analizirati ne samo fizičkim, hemijska svojstva ali i na područja primjene. Proces oksidacije germanija dušičnom kiselinom odvija se prilično sporo.

Biti u prirodi

Pokušajmo okarakterizirati kemijski element. Germanij se u prirodi nalazi samo u obliku jedinjenja. Među najčešćim mineralima koji sadrže germanij u prirodi izdvajamo germanit i argirodit. Osim toga, germanij je prisutan u cink sulfidima i silikatima, te u malim količinama u raznim vrstama uglja.

Šteta po zdravlje

Kakav uticaj germanijum ima na organizam? Hemijski element čija je elektronska formula 1e; 8 e; 18 e; 7 e, može negativno uticati na ljudski organizam. Na primjer, pri utovaru koncentrata germanija, mljevenju, kao i utovaru dioksida ovog metala, profesionalne bolesti. Kao druge izvore koji su štetni po zdravlje možemo uzeti u obzir proces pretapanja praha germanijuma u šipke, čime se dobija ugljen monoksid.

Adsorbovani germanijum se može brzo izlučiti iz organizma, uglavnom urinom. Trenutno ne postoje detaljne informacije o tome koliko su toksična neorganska jedinjenja germanija.

Germanijum tetrahlorid deluje iritativno na kožu. U kliničkim ispitivanjima, kao i pri dugotrajnoj oralnoj primjeni kumulativnih količina koje su dostizale 16 grama spirogermanija (organski antitumorski lijek), kao i drugih spojeva germanija, utvrđena je nefrotoksična i neurotoksična aktivnost ovog metala.

Takve doze uglavnom nisu tipične za industrijska preduzeća. Ti eksperimenti koji su izvedeni na životinjama imali su za cilj proučavanje utjecaja germanija i njegovih spojeva na živi organizam. Kao rezultat toga, bilo je moguće utvrditi pogoršanje zdravlja prilikom udisanja značajne količine prašine metalnog germanija, kao i njegovog dioksida.

Naučnici su otkrili ozbiljne morfološke promjene u plućima životinja, koje su slične proliferativnim procesima. Na primjer, otkriveno je značajno zadebljanje alveolarnih presjeka, kao i hiperplazija limfnih žila oko bronhija, zadebljanje krvnih sudova.

Germanij dioksid ne iritira kožu, ali direktan kontakt ovog spoja sa membranom oka dovodi do stvaranja germanske kiseline, koja je ozbiljan iritans oka. Kod produženih intraperitonealnih injekcija nađene su ozbiljne promjene u perifernoj krvi.

Važne činjenice

Najštetnija jedinjenja germanijuma su germanijum hlorid i germanijum hidrid. Posljednja tvar izaziva ozbiljno trovanje. Kao rezultat morfološkog pregleda organa životinja koje su uginule u akutnoj fazi, uočene su značajne smetnje u cirkulatornom sistemu, kao i ćelijske modifikacije u parenhimskim organima. Naučnici su zaključili da je hidrid višenamjenski otrov koji djeluje nervni sistem, depresira periferni cirkulatorni sistem.

germanijum tetrahlorid

Snažan je iritant za respiratorni sistem, oči i kožu. U koncentraciji od 13 mg/m 3 sposoban je suzbiti plućni odgovor na ćelijskom nivou. S povećanjem koncentracije ove tvari dolazi do ozbiljne iritacije gornjih dišnih puteva, značajnih promjena u ritmu i učestalosti disanja.

Trovanje ovom tvari dovodi do kataralno-deskvamativnog bronhitisa, intersticijske upale pluća.

Potvrda

Budući da je u prirodi germanij prisutan kao nečistoća u rudama nikla, polimetala, volframa, u industriji se provodi nekoliko radno intenzivnih procesa povezanih s obogaćivanjem rude kako bi se izolirao čisti metal. Prvo se iz njega izoluje germanijum oksid, zatim se redukuje vodonikom na povišenoj temperaturi da se dobije jednostavan metal:

GeO2 + 2H2 = Ge + 2H2O.

Elektronska svojstva i izotopi

Germanij se smatra tipičnim poluprovodnikom s indirektnim razmakom. Vrijednost njegove permitivnosti je 16, a vrijednost afiniteta elektrona 4 eV.

U tankom filmu dopiranom galijumom, moguće je germanijumu dati stanje supravodljivosti.

U prirodi postoji pet izotopa ovog metala. Od njih, četiri su stabilne, a peti prolazi kroz dvostruki beta raspad, sa poluživotom od 1,58×10 21 godinu.

Zaključak

Trenutno se organska jedinjenja ovog metala koriste u raznim industrijama. Transparentnost u infracrvenom spektralnom području metalnog germanijuma ultra-visoke čistoće važna je za proizvodnju optičkih elemenata infracrvene optike: prizme, sočiva, optički prozori savremenih senzora. Najčešća upotreba germanijuma je stvaranje optike za termovizijske kamere koje rade u opsegu talasnih dužina od 8 do 14 mikrona.

Takvi uređaji se koriste u vojnoj opremi za infracrvene sisteme za navođenje, noćni vid, pasivno termalno snimanje i sisteme za gašenje požara. Također, germanij ima visok indeks prelamanja koji je neophodan za antirefleksni premaz.

U radiotehnici, tranzistori na bazi germanijuma imaju karakteristike koje u mnogim aspektima prevazilaze karakteristike silicijumskih elemenata. Reverzne struje germanijumskih ćelija su znatno veće od onih kod njihovih silikonskih kolega, što omogućava značajno povećanje efikasnosti takvih radio uređaja. S obzirom na to da germanijum nije tako čest u prirodi kao silicijum, silicijumski poluvodički elementi se uglavnom koriste u radio uređajima.

DEFINICIJA

germanijum je trideset drugi element periodnog sistema. Oznaka - Ge od latinskog "germanium". Smješten u četvrtom periodu, IVA grupa. Odnosi se na polumetale. Nuklearni naboj je 32.

U kompaktnom stanju, germanijum ima srebrnastu boju (slika 1) i izgleda kao metal. Na sobnoj temperaturi otporan je na zrak, kisik, vodu, hlorovodoničnu i razrijeđenu sumpornu kiselinu.

Rice. 1. Germanijum. Izgled.

Atomska i molekulska težina germanijuma

DEFINICIJA

Relativna molekulska težina supstance (M r) je broj koji pokazuje koliko je puta masa date molekule veća od 1/12 mase atoma ugljika, i relativna atomska masa elementa (A r)- koliko je puta prosječna masa atoma nekog kemijskog elementa veća od 1/12 mase atoma ugljika.

Budući da germanij postoji u slobodnom stanju u obliku monoatomskih Ge molekula, vrijednosti njegove atomske i molekularne mase se poklapaju. One su jednake 72.630.

Izotopi germanijuma

Poznato je da se germanijum može pojaviti u prirodi u obliku pet stabilnih izotopa 70 Ge (20,55%), 72 Ge (20,55%), 73 Ge (7,67%), 74 Ge (36,74%) i 76 Ge (7,67%) . Njihovi maseni brojevi su 70, 72, 73, 74 i 76, redom. Jezgro izotopa germanija 70 Ge sadrži trideset dva protona i trideset osam neutrona, preostali izotopi se od njega razlikuju samo po broju neutrona.

Postoje umjetni nestabilni radioaktivni izotopi germanija s masenim brojevima od 58 do 86, među kojima je najdugovječniji izotop 68 Ge sa poluživotom od 270,95 dana.

joni germanijuma

Na vanjskom energetskom nivou atoma germanija postoje četiri elektrona koji su valentni:

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 2 .

Kao rezultat hemijske interakcije, germanijum odustaje od svojih valentnih elektrona, tj. je njihov donor, i pretvara se u pozitivno nabijeni ion:

Ge 0 -2e → Ge 2+;

Ge 0 -4e → Ge 4+ .

Molekul i atom germanijuma

U slobodnom stanju germanijum postoji u obliku jednoatomskih Ge molekula. Evo nekih svojstava koja karakteriziraju atom i molekulu germanija:

Primjeri rješavanja problema

PRIMJER 1

PRIMJER 2

Zadatak	Izračunajte masene udjele elemenata koji čine germanij (IV) oksid ako je njegova molekulska formula GeO 2 .
Rješenje	Maseni udio elementa u sastavu bilo koje molekule određuje se formulom: ω (X) = n × Ar (X) / Mr (HX) × 100%.

Germanijum (od latinskog Germanium), označen kao "Ge", element IV grupe periodnog sistema hemijskih elemenata Dmitrija Ivanoviča Mendeljejeva; element broj 32, atomska masa je 72,59. Germanijum je sivo-bela čvrsta supstanca sa metalnim sjajem. Iako je boja germanija prilično relativan pojam, sve ovisi o površinskoj obradi materijala. Ponekad može biti siva kao čelik, ponekad srebrnasta, a ponekad potpuno crna. Spolja, germanijum je prilično blizak silicijumu. Ovi elementi ne samo da su slični jedni drugima, već imaju i uglavnom ista svojstva poluvodiča. Njihova suštinska razlika je činjenica da je germanijum više nego dvostruko teži od silicijuma.

Germanijum, pronađen u prirodi, je mešavina pet stabilnih izotopa sa masenim brojevima 76, 74, 73, 32, 70. Davne 1871. godine, poznati hemičar, "otac" periodnog sistema, Dmitrij Ivanovič Mendeljejev je predvideo svojstva i postojanje germanijuma. Tada nepoznati element nazvao je "ekasilicijum", jer. svojstva nove supstance bila su u mnogim aspektima slična onima silicijuma. Godine 1886., nakon proučavanja minerala argirdita, njemački četrdesetosmogodišnji hemičar K. Winkler otkrio je potpuno novi hemijski element u prirodnoj mješavini.

Hemičar je isprva želio nazvati element neptunijum, jer je planeta Neptun također bila predviđena mnogo ranije nego što je otkrivena, ali je potom saznao da je takvo ime već korišteno u lažnom otkriću jednog od elemenata, pa je Winkler odlučio da napusti ovo ime. Naučniku je ponuđeno da element nazove angular, što znači "kontroverzan, ugao", ali se ni Winkler nije složio sa ovim imenom, iako je element broj 32 zaista izazvao mnogo kontroverzi. Naučnik je po nacionalnosti bio Nijemac, pa je na kraju odlučio da elementu nazove germanij, u čast svoje rodne zemlje Njemačke.

Kako se kasnije ispostavilo, ispostavilo se da germanijum nije ništa drugo do prethodno otkriveni "ekasilicijum". Sve do druge polovine dvadesetog veka, praktična korisnost germanijuma bila je prilično uska i ograničena. Industrijska proizvodnja metala započela je tek kao rezultat početka industrijske proizvodnje poluvodičke elektronike.

Germanijum je poluprovodnički materijal koji se široko koristi u elektronici i inženjerstvu, kao iu proizvodnji mikro kola i tranzistora. Radarske instalacije koriste tanke filmove germanijuma, koji se nanose na staklo i koriste kao otpor. Legure sa germanijumom i metalima se koriste u detektorima i senzorima.

Element nema takvu snagu kao volfram ili titan, ne služi kao nepresušni izvor energije poput plutonijuma ili uranijuma, električna provodljivost materijala je takođe daleko od najveće, a željezo je glavni metal u industrijskoj tehnologiji. Uprkos tome, germanijum je jedna od najvažnijih komponenti tehničkog napretka našeg društva, jer. čak se i ranije od silicija počeo koristiti kao poluvodički materijal.

S tim u vezi, bilo bi prikladno zapitati se: Šta je to poluprovodljivost i poluprovodnici? Čak ni stručnjaci ne mogu tačno odgovoriti na ovo pitanje, jer. možemo govoriti o posebno razmatranom svojstvu poluprovodnika. Postoji i tačna definicija, ali samo iz oblasti folklora: Poluprovodnik je provodnik za dva automobila.

Polica germanijuma košta skoro isto kao poluga zlata. Metal je vrlo krhak, skoro kao staklo, pa ako ispustite takav ingot, postoji velika vjerovatnoća da će se metal jednostavno slomiti.

Metalni germanijum, svojstva

Biološka svojstva

Za medicinske potrebe germanijum je bio najšire korišćen u Japanu. Rezultati ispitivanja organogermanijumskih jedinjenja na životinjama i ljudima pokazali su da mogu da imaju blagotvorno dejstvo na organizam. Japanski doktor K. Asai je 1967. godine otkrio da organski germanijum ima široko biološko dejstvo.

Među svim njegovim biološkim svojstvima, treba napomenuti:

• - osiguravanje prijenosa kisika u tkiva tijela;
• - povećanje imunološkog statusa organizma;
• - manifestacija antitumorske aktivnosti.

Kasnije su japanski naučnici stvorili prvi medicinski proizvod na svijetu koji sadrži germanij - "Germanium - 132".

U Rusiji se prvi domaći lijek koji sadrži organski germanij pojavio tek 2000. godine.

Procesi biohemijske evolucije površine zemljine kore nisu najbolje uticali na sadržaj germanijuma u njoj. Većina elementa je isprana sa kopna u okeane, tako da je njegov sadržaj u tlu i dalje prilično nizak.

Među biljkama koje imaju sposobnost da apsorbuju germanijum iz tla, vodeći je ginseng (germanijum do 0,2%). Germanij se također nalazi u bijelom luku, kamforu i aloji, koji se tradicionalno koriste u liječenju raznih ljudskih bolesti. U vegetaciji se germanij nalazi u obliku karboksietil semioksida. Sada je moguće sintetizirati seskvioksane s pirimidinskim fragmentom - organskim jedinjenjima germanija. Ovaj spoj po svojoj strukturi je blizak prirodnom, kao u korijenu ginsenga.

Germanij se može pripisati rijetkim elementima u tragovima. Prisutan je u velikom broju različitih proizvoda, ali u oskudnim dozama. Dnevni unos organskog germanijuma je postavljen na 8-10 mg. Procjena 125 namirnica pokazala je da oko 1,5 mg germanijuma dnevno uđe u organizam s hranom. Sadržaj elementa u tragovima u 1 g sirove hrane je oko 0,1 - 1,0 μg. Germanijum se nalazi u mleku, soku od paradajza, lososu i pasulju. Ali da bi zadovoljio dnevne potrebe u Njemačkoj treba piti 10 litara dnevno sok od paradajza ili pojedite oko 5 kilograma lososa. Sa stanovišta cijene ovih proizvoda, fizioloških svojstava osobe i zdravog razuma, upotreba takve količine proizvoda koji sadrže germanij također nije moguća. Na teritoriji Rusije oko 80-90% stanovništva ima nedostatak germanijuma, zbog čega su razvijeni posebni preparati.

Praktična istraživanja su pokazala da se u organizmu germanija najviše nalazi u sadašnjem crijevu, želucu, slezeni, koštanoj srži i krvi. Visok sadržaj mikroelementa u crijevima i želucu ukazuje na produženo djelovanje procesa apsorpcije lijeka u krv. Postoji pretpostavka da se organski germanijum u krvi ponaša na isti način kao i hemoglobin, tj. ima negativan naboj i učestvuje u prenosu kiseonika do tkiva. Na taj način sprečava razvoj hipoksije na nivou tkiva.

Kao rezultat ponovljenih eksperimenata, dokazano je svojstvo germanija da aktivira T-ubice i potiče indukciju gama interferona, koji potiskuju proces reprodukcije ćelija koje se brzo dijele. Glavni pravac djelovanja interferona je antitumorska i antivirusna zaštita, radioprotektivna i imunomodulatorna funkcija limfnog sistema.

Germanij u obliku seskvioksida ima sposobnost da djeluje na vodikove ione H+, izglađujući njihov štetan učinak na tjelesne ćelije. Garancija odličnog rada svih sistema ljudskog organizma je nesmetano snabdevanje krvi i svih tkiva kiseonikom. Organski germanijum ne samo da isporučuje kiseonik do svih tačaka tela, već i podstiče njegovu interakciju sa jonima vodonika.

• - Germanijum je metal, ali se njegova krhkost može uporediti sa staklom.
• - Neki priručniki navode da germanijum ima srebrnastu boju. Ali to se ne može reći, jer boja germanija direktno ovisi o načinu obrade površine metala. Ponekad može izgledati gotovo crno, ponekad ima čeličnu boju, a ponekad može biti srebrnasto.
• - Germanijum je pronađen na površini sunca, kao i u sastavu meteorita koji su pali iz svemira.
• - Prvi put organoelementno jedinjenje germanijuma je 1887. godine dobio pronalazač elementa Klemens Vinkler iz germanijum tetrahlorida, to je bio tetraetilgermanijum. Od svih primljenih sadašnjoj fazi nijedno od organskih jedinjenja germanijuma nije otrovno. Istovremeno, većina organskih mikroelemenata kositra i olova, koji su po svojim fizičkim svojstvima analozi germanijuma, su toksični.
• - Dmitrij Ivanovič Mendeljejev je predvideo tri hemijska elementa još pre njihovog otkrića, uključujući germanijum, nazivajući element ekasilicijum zbog njegove sličnosti sa silicijumom. Predviđanje poznatog ruskog naučnika bilo je toliko tačno da je jednostavno zadivilo naučnike, uklj. i Winkler, koji je otkrio germanijum. Atomska težina prema Mendeljejevu bila je 72, u stvarnosti je bila 72,6; specifična gravitacija prema Mendeljejevu je bio 5,5 u stvarnosti - 5,469; atomska zapremina prema Mendeljejevu bila je 13 u stvarnosti - 13,57; najviši oksid po Mendeljejevu je EsO2, u stvarnosti - GeO2, njegova specifična težina po Mendeljejevu je bila 4,7, u stvarnosti - 4,703; hloridno jedinjenje prema Mendeljejevu EsCl4 - tečnost, tačka ključanja oko 90°C, u stvari - hloridno jedinjenje GeCl4 - tečnost, tačka ključanja 83°C, jedinjenje sa vodonikom prema Mendeljejevu EsH4 je gasovito, jedinjenje sa vodonikom je zapravo GeH4 gasovito; organometalno jedinjenje prema Mendeljejevu Es(C2H5)4, tačka ključanja 160°C, organometalno jedinjenje u stvarnosti - Ge(C2H5)4 tačka ključanja 163,5°C. Kao što se može vidjeti iz gore navedenih informacija, Mendeljejevljevo predviđanje je bilo iznenađujuće tačno.
• - 26. februara 1886. Klemens Vinkler je svoje pismo Mendeljejevu započeo rečima "Poštovani gospodine." On je, na prilično ljubazan način, ruskom naučniku ispričao otkriće novog elementa, zvanog germanijum, koji po svojim svojstvima nije ništa drugo do prethodno predviđeni Mendeljejevljev "ekasilicijum". Odgovor Dmitrija Ivanoviča Mendeljejeva nije bio ništa manje ljubazan. Naučnik se složio sa otkrićem svog kolege, nazvavši germanijum "krunom svog periodnog sistema", a Winkler "ocem" elementa dostojnog nošenja ove "krune".
• - Germanijum je kao klasični poluprovodnik postao ključ za rešavanje problema stvaranja supravodljivih materijala koji rade na temperaturi tečnog vodonika, ali ne i tečnog helijuma. Kao što znate, vodonik prelazi u tečno stanje iz gasovitog stanja kada temperatura dostigne –252,6°C, odnosno 20,5°K. Sedamdesetih godina prošlog veka razvijen je film od germanijuma i niobija, čija je debljina bila samo nekoliko hiljada atoma. Ovaj film je sposoban da održi supravodljivost čak i na temperaturama od 23,2°K i niže.
• - Prilikom uzgoja monokristala germanijuma, na površinu rastopljenog germanijuma postavlja se kristal germanijuma - „seme“, koje se postepeno podiže automatskim uređajem, dok temperatura taljenja neznatno prelazi tačku topljenja germanijuma (937°C) . "Sjeme" se okreće tako da je monokristal, kako kažu, "obrastao mesom" sa svih strana ravnomjerno. Treba napomenuti da se prilikom takvog rasta dešava isto što i u procesu zonskog topljenja, tj. praktično samo germanijum prelazi u čvrstu fazu, a sve nečistoće ostaju u talini.

istorija

Postojanje takvog elementa kao što je germanijum je još 1871. godine predvidio Dmitrij Ivanovič Mendeljejev, zbog sličnosti sa silicijumom, element je nazvan ekasilicijum. Godine 1886., profesor na Rudarskoj akademiji u Freibergu otkrio je argirodit, novi mineral srebra. Zatim je ovaj mineral prilično pažljivo proučavao profesor tehničke hemije Clemens Winkler, provodeći potpunu analizu minerala. Četrdesetosmogodišnji Winkler s pravom je važio za najboljeg analitičara na Rudarskoj akademiji u Freibergu, zbog čega je dobio priliku da proučava argirodit.

Profesor je u prilično kratkom vremenu mogao dati izvještaj o postotku različitih elemenata u originalnom mineralu: srebra u njegovom sastavu bilo je 74,72%; sumpor - 17,13%; željezni oksid - 0,66%; živa - 0,31%; cink oksid - 0,22%.Ali skoro sedam posto - to je bio udio nekog neshvatljivog elementa, koji, čini se, još nije bio otkriven u to daleko vrijeme. U vezi s tim, Winkler je odlučio da izoluje neidentifikovanu komponentu argyrodpta, da prouči njena svojstva, a u procesu istraživanja shvatio je da je zapravo pronašao potpuno novi element - bila je to eksplikacija koju je predvideo D.I. Mendeljejev.

Međutim, bilo bi pogrešno misliti da je Winklerov rad prošao glatko. Dmitrij Ivanovič Mendeljejev, pored osmog poglavlja svoje knjige Osnovi hemije, piše: „U početku (februara 1886.), nedostatak materijala, kao i odsustvo spektra u plamenu i rastvorljivost jedinjenja germanijuma, ozbiljno omeo Winklerovo istraživanje...” Vrijedi obratiti pažnju na riječi “bez spektra. Ali kako to? Godine 1886. već je postojala široko korištena metoda spektralne analize. Ovom metodom otkriveni su elementi kao što su talij, rubidijum, indij, cezijum na Zemlji i helijum na Suncu. Naučnici su već sigurno znali da svaki hemijski element bez izuzetka ima individualni spektar, a onda odjednom spektra nema!

Objašnjenje za ovaj fenomen pojavilo se nešto kasnije. Germanijum ima karakteristične spektralne linije. Njihova talasna dužina je 2651,18; 3039,06 Ǻ i još nekoliko. Međutim, svi oni leže unutar ultraljubičastog nevidljivog dijela spektra, može se smatrati srećom što je Winkler pristalica tradicionalnih metoda analize, jer su ga upravo te metode dovele do uspjeha.

Winklerov metod dobijanja germanijuma iz minerala prilično je blizak jednoj od savremenih industrijskih metoda za izolovanje 32. elementa. Prvo je germanij, koji je bio sadržan u argaroidu, pretvoren u dioksid. Zatim je nastali bijeli prah zagrijan na temperaturu od 600-700 °C u atmosferi vodika. U ovom slučaju, reakcija se pokazala očiglednom: GeO 2 + 2H 2 → Ge + 2H 2 O.

Ovom metodom je prvi put dobijen relativno čisti element br. 32, germanijum. U početku je Winkler namjeravao vanadijum nazvati neptunijum, po istoimenoj planeti, jer je Neptun, kao i germanijum, prvo bio predviđen, pa tek onda pronađen. Ali onda se pokazalo da je takvo ime već jednom korišteno, jedan hemijski element, lažno otkriven, zvao se neptunijum. Winkler je odlučio da ne kompromituje svoje ime i otkriće, te je napustio neptunijum. Jedan francuski naučnik Rayon je predložio, međutim, kasnije je ovaj njegov prijedlog prepoznao kao šalu, predložio je da se element nazove ugaonim, tj. "kontroverzan, ugao", ali se Winkleru nije dopao ni ovo ime. Kao rezultat toga, naučnik je samostalno odabrao ime za svoj element i nazvao ga germanijum, u čast svoje rodne zemlje Njemačke, s vremenom je ovo ime uspostavljeno.

Do 2. kata. 20ti vijek praktična upotreba germanijuma ostala je prilično ograničena. Industrijska proizvodnja metala nastala je tek u vezi s razvojem poluvodiča i poluvodičke elektronike.

Biti u prirodi

Germanijum se može klasifikovati kao element u tragovima. U prirodi se element uopće ne pojavljuje u svom slobodnom obliku. Ukupni sadržaj metala u zemljinoj kori naše planete po masi je 7 × 10 −4 %. Ovo je više od sadržaja hemijskih elemenata kao što su srebro, antimon ili bizmut. Ali germanijumovi sopstveni minerali su prilično retki i veoma retki u prirodi. Gotovo svi ovi minerali su sulfosoli, na primjer germanit Cu 2 (Cu, Fe, Ge, Zn) 2 (S, As) 4, konfilit Ag 8 (Sn, Ce)S 6, argirodit Ag8GeS6 i drugi.

Glavni dio germanija raspršenog u zemljinoj kori sadržan je u ogromnom broju stijena, kao iu mnogim mineralima: sulfitne rude obojenih metala, željezne rude, neki oksidni minerali (kromit, magnetit, rutil i drugi), graniti , dijabaze i bazalte. U sastavu nekih sfalerita sadržaj elementa može doseći nekoliko kilograma po toni, na primjer, u frankeitu i sulvanitu 1 kg / t, u enargitima sadržaj germanija je 5 kg / t, u pirargiritu - do 10 kg / t, ali u drugim silikatima i sulfidima - desetine i stotine g/t. Mali udio germanija je prisutan u gotovo svim silikatima, kao iu nekim nalazištima nafte i uglja.

Glavni mineral elementa je germanijum sulfit (formula GeS2). Mineral se nalazi kao nečistoća u cink sulfitima i drugim metalima. Najvažniji germanijumski minerali su: germanit Cu 3 (Ge, Fe, Ga) (S, As) 4, plumbogermanit (Pb, Ge, Ga) 2 SO 4 (OH) 2 2H 2 O, stotit FeGe (OH) 6, renijerit Cu 3 (Fe, Ge, Zn) (S, As) 4 i argirodit Ag 8 GeS 6 .

Germanijum je prisutan na teritoriji svih država bez izuzetka. Ali nijedna od industrijski razvijenih zemalja svijeta nema industrijska nalazišta ovog metala. Germanijum je veoma, veoma raspršen. Na Zemlji se minerali ovog metala smatraju veoma retkim, u kojima je sadržaj germanijuma najmanje 1%. Takvi minerali uključuju germanit, argirodit, ultramafit i druge, uključujući minerale otkrivene posljednjih decenija: štotit, renijerit, plumbogermanit i konfilit. Ležišta svih ovih minerala nisu u stanju da zadovolje potrebe savremene industrije u ovom retkom i važnom hemijskom elementu.

Najveći deo germanijuma je raspršen u mineralima drugih hemijskih elemenata, a nalazi se iu prirodnim vodama, ugljevlju, živim organizmima i tlu. Na primjer, sadržaj germanija u običnom uglju ponekad dostiže više od 0,1%. Ali takva brojka je prilično rijetka, obično je udio germanija manji. Ali u antracitu gotovo da nema germanijuma.

Potvrda

Prilikom prerade germanijum sulfida dobija se oksid GeO 2, koji se uz pomoć vodonika redukuje da bi se dobio slobodni germanijum.

U industrijskoj proizvodnji germanijum se vadi uglavnom kao nusproizvod preradom ruda obojenih metala (cink mešavina, cink-bakar-olovni polimetalni koncentrati koji sadrže 0,001-0,1% germanijuma), pepeo od sagorevanja uglja i nešto nus-proizvoda. proizvodi hemije koksa.

U početku se koncentrat germanijuma (od 2% do 10% germanijuma) izoluje iz gore navedenih izvora na različite načine, čiji izbor zavisi od sastava sirovine. U preradi bokserskog uglja germanijum se delimično taloži (od 5% do 10%) u katransku vodu i smolu, odatle se ekstrahuje u kombinaciji sa taninom, nakon čega se suši i peče na temperaturi od 400-500°. C. Rezultat je koncentrat koji sadrži oko 30-40% germanijuma, iz kojeg se izoluje germanijum u obliku GeCl 4 . Proces ekstrakcije germanija iz takvog koncentrata, u pravilu, uključuje iste faze:

1) Koncentrat se hloriše hlorovodoničnom kiselinom, mješavinom kiseline i hlora u vodenom mediju ili drugim sredstvima za hlorisanje, što može rezultirati tehničkim GeCl 4 . Za pročišćavanje GeCl 4 koristi se rektifikacija i ekstrakcija nečistoća koncentrirane hlorovodonične kiseline.

2) Izvodi se hidroliza GeCl 4, produkti hidrolize se kalciniraju dok se ne dobije GeO 2 oksid.

3) GeO se redukuje vodonikom ili amonijakom u čisti metal.

Po prijemu najčistijeg germanijuma, koji se koristi u poluprovodničkim tehničkim sredstvima, vrši se zonsko topljenje metala. Monokristalni germanijum, neophodan za proizvodnju poluprovodnika, obično se dobija zonskim topljenjem ili metodom Czochralskog.

Metode za izolaciju germanija iz katranske vode koksara razvio je sovjetski naučnik V.A. Nazarenko. U ovoj sirovini nema više od 0,0003%, međutim, koristeći ekstrakt hrasta iz njih, lako je precipitirati germanij u obliku kompleksa tanida.

Glavna komponenta tanina je estar glukoze, gdje postoji radikal meta-digalne kiseline koji veže germanij, čak i ako je koncentracija elementa u otopini vrlo niska. Iz sedimenta se lako može dobiti koncentrat, u kome je sadržaj germanijum dioksida do 45%.

Naknadne transformacije će već malo ovisiti o vrsti sirovine. Germanijum se redukuje vodonikom (kao u slučaju Winklera u 19. veku), međutim, germanijum oksid se prvo mora izolovati od brojnih nečistoća. Uspješna kombinacija kvaliteta jednog jedinjenja germanija pokazala se vrlo korisnom za rješavanje ovog problema.

Germanijum tetrahlorid GeCl4. je isparljiva tečnost koja ključa na samo 83,1°C. Stoga se prilično povoljno pročišćava destilacijom i rektificiranjem (u kvarcnim kolonama sa pakovanjem).

GeCl4 je skoro nerastvorljiv u hlorovodoničkoj kiselini. To znači da se rastvaranje HCl nečistoća može koristiti za njegovo pročišćavanje.

Prečišćeni germanijum tetrahlorid se tretira vodom, prečišćava jonoizmenjivačkim smolama. Znak željene čistoće je povećanje otpornosti vode na 15-20 miliona ohm cm.

Hidroliza GeCl4 nastaje pod dejstvom vode:

GeCl4 + 2H2O → GeO2 + 4HCl.

Vidi se da je pred nama „nazad napisana“ jednačina za reakciju dobijanja germanijum tetrahlorida.

Zatim slijedi redukcija GeO2 korištenjem pročišćenog vodika:

GeO2 + 2 H2O → Ge + 2 H2O.

Kao rezultat dobija se germanijum u prahu, koji se legira, a zatim prečišćava metodom zonskog topljenja. Ova metoda prečišćavanja razvijena je davne 1952. godine posebno za prečišćavanje germanija.

Nečistoće neophodne da bi germanijum dao određenu vrstu provodljivosti uvode se u završnim fazama proizvodnje, odnosno tokom zonskog topljenja, kao i tokom rasta jednog kristala.

Aplikacija

Germanij je poluvodički materijal koji se koristi u elektronici i tehnologiji u proizvodnji mikro krugova i tranzistora. Najtanji filmovi germanijuma nanose se na staklo i koriste kao otpornost u radarskim instalacijama. Legure germanijuma sa raznim metalima koriste se u proizvodnji detektora i senzora. Germanij dioksid se široko koristi u proizvodnji stakala koja imaju svojstvo prenosa infracrvenog zračenja.

Germanijum telurid je dugo vremena služio kao stabilan termoelektrični materijal, kao i komponenta termoelektričnih legura (termo-srednja emf sa 50 μV/K). Germanijum ultra visoke čistoće igra izuzetnu stratešku ulogu u proizvodnji prizme i sočiva za infracrvenu optiku. Najveći potrošač germanijuma je infracrvena optika koja se koristi u kompjuterska tehnologija, sistemi za nišanje i navođenje projektila, uređaji za noćno osmatranje, mapiranje i istraživanje zemljine površine sa satelita. Germanijum se takođe široko koristi u sistemima optičkih vlakana (dodavanje germanijum tetrafluorida staklenim vlaknima), kao iu poluprovodničkim diodama.

Germanij je kao klasični poluprovodnik postao ključ za rješavanje problema stvaranja supravodljivih materijala koji rade na temperaturi tekućeg vodonika, ali ne i tekućeg helijuma. Kao što znate, vodonik prelazi u tečno stanje iz gasovitog stanja kada temperatura dostigne -252,6°C, odnosno 20,5°K. Sedamdesetih godina prošlog veka razvijen je film od germanijuma i niobija, čija je debljina bila samo nekoliko hiljada atoma. Ovaj film je sposoban da održi supravodljivost čak i na temperaturama od 23,2°K i niže.

Tapljenjem indija u HES ploču, stvarajući tako područje sa takozvanom provodljivošću rupa, dobija se ispravljački uređaj, tj. dioda. Dioda ima svojstvo da propušta električnu struju u jednom smjeru: područje elektrona iz područja s provodljivošću rupa. Nakon što se indijum stopi na obje strane HES ploče, ova ploča postaje osnova tranzistora. Po prvi put u svijetu germanijumski tranzistor je stvoren davne 1948. godine, a nakon samo dvadeset godina sličnih uređaja proizvedeno u stotinama miliona.

Diode na bazi germanijuma i trioda su postale široke upotrebe u televizorima i radijima, u širokom spektru merne opreme i računskih uređaja.

Germanij se koristi i u drugim posebno važnim oblastima moderne tehnologije: u mjerenju niskih temperatura, u detekciji infracrvenog zračenja itd.

Upotreba metle u svim ovim oblastima zahteva germanijum veoma visoke hemijske i fizičke čistoće. Hemijska čistoća je takva čistoća pri kojoj količina štetnih nečistoća ne smije biti veća od desetmilionitog procenta (10-7%). Fizička čistoća znači minimum dislokacija, minimum poremećaja u kristalnoj strukturi supstance. Da bi se to postiglo, monokristalni germanijum se posebno uzgaja. IN ovaj slučaj cijeli ingot metala je samo jedan kristal.

Da bi se to postiglo, na površinu rastopljenog germanija postavlja se kristal germanija - "sjeme", koje se postepeno diže pomoću automatskog uređaja, dok temperatura taljenja malo prelazi tačku topljenja germanija (937 ° C). "Sjeme" se okreće tako da je monokristal, kako kažu, "obrastao mesom" sa svih strana ravnomjerno. Treba napomenuti da se prilikom takvog rasta dešava isto što i u procesu zonskog topljenja, tj. praktično samo germanijum prelazi u čvrstu fazu, a sve nečistoće ostaju u talini.

Fizička svojstva

Vjerovatno je malo čitatelja ovog članka moralo vizualno vidjeti vanadijum. Sam element je dosta oskudan i skup, ne koristi se za izradu robe široke potrošnje, a punjenje njihovog germanijuma, koji se nalazi u električnim aparatima, toliko je malo da se metal ne vidi.

Neke referentne knjige navode da je germanijum srebrne boje. Ali to se ne može reći, jer boja germanija direktno ovisi o načinu obrade površine metala. Ponekad može izgledati gotovo crno, ponekad ima čeličnu boju, a ponekad može biti srebrnasto.

Germanij je toliko rijedak metal da se cijena njegovog ingota može uporediti sa cijenom zlata. Germanij karakterizira povećana krhkost, koja se može porediti samo sa staklom. Spolja, germanijum je prilično blizak silicijumu. Ova dva elementa su i konkurenti za titulu najvažnijeg poluprovodnika i analoga. Iako su neka od tehničkih svojstava elementa u velikoj mjeri slična, s obzirom na izgled materijala, vrlo je lako razlikovati germanij od silicija, germanij je više nego dvostruko teži. Gustina silicijuma je 2,33 g/cm3, a gustina germanijuma je 5,33 g/cm3.

Ali nemoguće je nedvosmisleno govoriti o gustini germanijuma, jer. broj 5,33 g/cm3 odnosi se na germanijum-1. Ovo je jedna od najvažnijih i najčešćih modifikacija pet alotropskih modifikacija 32. elementa. Četiri od njih su kristalna, a jedna je amorfna. Germanij-1 je najlakša od četiri kristalne modifikacije. Njegovi kristali su građeni potpuno isto kao i kristali dijamanata, a = 0,533 nm. Međutim, ako je ova struktura maksimalno gusta za ugljik, onda germanij ima i gušće modifikacije. Umjerena toplina i visoki tlak (oko 30 hiljada atmosfera na 100 ° C) pretvara germanij-1 u germanij-2, čija je struktura kristalne rešetke potpuno ista kao kod bijelog kalaja. Isti metod koristimo za dobijanje germanijuma-3 i germanijum-4, koji su još gušći. Sve ove "ne sasvim obične" modifikacije su superiornije od germanija-1 ne samo po gustoći, već i po električnoj provodljivosti.

Gustina tečnog germanijuma je 5,557 g/cm3 (na 1000°C), temperatura topljenja metala je 937,5°C; tačka ključanja je oko 2700°C; vrijednost koeficijenta toplotne provodljivosti je približno 60 W / (m (K), ili 0,14 cal / (cm (sec (deg)) na temperaturi od 25 ° C. Na uobičajenim temperaturama, čak i čisti germanij je krhak, ali kada dostiže 550°C, počinje da podliježe. Na mineraloškoj skali tvrdoća germanija je od 6 do 6,5, vrijednost koeficijenta stišljivosti (u opsegu tlaka od 0 do 120 H/m 2, odnosno od 0 do 12000 kgf / mm 2) je 1,4 10-7 m 2 /mn (ili 1,4 10-6 cm 2 /kgf), površinski napon je 0,6 n/m (ili 600 dina/cm).

Germanijum je tipičan poluprovodnik sa veličinom pojasa od 1,104·10 -19 ili 0,69 eV (na 25°C); u germanijumu visoke čistoće, električna otpornost je 0,60 oma (m (60 oma (cm) (25°C); indeks pokretljivosti elektrona je 3900, a pokretljivost rupa je 1900 cm 2/in. sec (na 25°C i sa sadržajem od 8% nečistoća.) Za infracrvene zrake čija je talasna dužina veća od 2 mikrona, metal je providan.

Germanij je prilično krhak, ne može se toplo ili hladno obrađivati ​​pod pritiskom ispod 550 °C, ali ako temperatura poraste, metal postaje duktilan. Tvrdoća metala na mineraloškoj skali je 6,0-6,5 (germanijum se pili na ploče pomoću metalnog ili dijamantskog diska i abraziva).

Hemijska svojstva

Germanijum, budući da je u hemijskim jedinjenjima, obično pokazuje drugu i četvrtu valencu, ali jedinjenja četvorovalentnog germanijuma su stabilnija. Germanij je na sobnoj temperaturi otporan na djelovanje vode, zraka, kao i alkalnih otopina i razrijeđenih koncentrata sumporne ili hlorovodonične kiseline, ali se element prilično lako otapa u aqua regia ili alkalnoj otopini vodikovog peroksida. Element se polako oksidira djelovanjem dušične kiseline. Po dostizanju temperature od 500-700 °C u zraku, germanij počinje oksidirati u GeO 2 i GeO okside. (IV) germanijum oksid je beli prah sa tačkom topljenja od 1116°C i rastvorljivosti u vodi od 4,3 g/l (na 20°C). Prema svojim hemijskim svojstvima, supstanca je amfoterna, rastvorljiva u alkalijama, teško u mineralnoj kiselini. Dobija se prodiranjem hidratisanog taloga GeO 3 nH 2 O, koji se oslobađa tokom hidrolize Derivati ​​germanijumske kiseline, na primer, metalni germanati (Na 2 GeO 3 , Li 2 GeO 3 , itd.) su čvrste materije sa visokim tačkama topljenja. , može se dobiti fuzijom GeO 2 i drugih oksida.

Kao rezultat interakcije germanija i halogena, mogu nastati odgovarajući tetrahalidi. Reakcija se najlakše odvija sa hlorom i fluorom (čak i na sobnoj temperaturi), zatim sa jodom (temperatura 700-800°C, prisustvo CO) i bromom (uz lagano zagrevanje). Jedno od najvažnijih jedinjenja germanijuma je tetrahlorid (formula GeCl 4). To je bezbojna tečnost sa tačkom topljenja od 49,5°C, tačkom ključanja od 83,1°C i gustinom od 1,84 g/cm3 (na 20°C). Supstanca se snažno hidrolizira vodom, oslobađajući talog hidratiziranog oksida (IV). Tetrahlorid se dobija hlorisanjem metalnog germanijuma ili interakcijom GeO 2 oksida i koncentrovane hlorovodonične kiseline. Poznati su i germanijumski dihalidi opšte formule GeX 2 , heksahlorodigerman Ge 2 Cl 6 , GeCl monohlorid, kao i germanijum oksihloridi (na primer CeOCl 2).

Kada dostigne 900-1000 ° C, sumpor snažno stupa u interakciju sa germanijumom, formirajući GeS 2 disulfid. To je bela čvrsta supstanca sa tačkom topljenja od 825°C. Moguće je i stvaranje GeS monosulfida i sličnih jedinjenja germanijuma sa telurom i selenom, koji su poluprovodnici. Na temperaturi od 1000–1100 °C, vodonik blago reaguje sa germanijumom, formirajući germin (GeH) X, koji je nestabilno i veoma isparljivo jedinjenje. Germanski vodonici iz serije Ge n H 2n + 2 do Ge 9 H 20 mogu nastati reakcijom germanida sa razrijeđenim HCl. Germilen je poznat i po sastavu GeH 2 . Germanijum ne reaguje direktno sa azotom, ali postoji Ge 3 N 4 nitrid koji se dobija delovanjem amonijaka na germanijum (700-800°C). Germanijum ne stupa u interakciju sa ugljenikom. S mnogim metalima, germanij formira različite spojeve - germanide.

Poznata su mnoga kompleksna jedinjenja germanijuma, koja postaju sve važnija u analitičkoj hemiji elementa germanijuma, kao i u procesima dobijanja hemijskog elementa. Germanijum je u stanju da formira kompleksna jedinjenja sa organskim molekulima koji sadrže hidroksil (polihidrični alkoholi, višebazne kiseline i drugi). Postoje i germanijumske heteropoli kiseline. Kao i drugi elementi Grupe IV, germanijum karakteristično formira organometalna jedinjenja. Primjer je tetraetilgerman (C 2 H 5) 4 Ge 3 .

IN ljudsko tijelo sadrži ogromnu količinu mikro i makro elemenata, bez kojih bi potpuno funkcioniranje svih organa i sistema bilo jednostavno nemoguće. Za neke od njih ljudi stalno čuju, a za druge se uopće ne sumnja, ali svi igraju ulogu u dobrom zdravlju. Posljednja grupa također uključuje germanij koji se nalazi u ljudskom tijelu u organskom obliku. O kakvom se elementu radi, za koje je procese odgovoran i koji se njegov nivo smatra normom - čitajte dalje.

Opis i karakteristike

U opštem smislu, germanijum je jedan od hemijskih elemenata predstavljenih u čuvenom periodnom sistemu (pripada četvrtoj grupi). U prirodi se predstavlja kao čvrsta, sivo-bijela tvar s metalnim sjajem, ali u ljudskom tijelu se nalazi u organskom obliku.

Mora se reći da se ne može nazvati vrlo rijetkim, jer se nalazi u željeznim i sulfidnim rudama i silikatima, iako germanij praktički ne stvara vlastite minerale. Sadržaj hemijskog elementa u Zemljinoj kori nekoliko puta premašuje koncentraciju srebra, antimona i bizmuta, a u nekim mineralima njegova količina dostiže i 10 kg po toni. Vode okeana sadrže oko 6 10-5 mg/l germanijuma.

Mnoge biljke koje rastu na različitim kontinentima sposobne su apsorbirati malu količinu ovog kemijskog elementa i njegovih spojeva iz tla, nakon čega mogu ući u ljudsko tijelo. U organskom obliku, sve takve komponente su direktno uključene u različite metaboličke procese i procese oporavka, o čemu će biti riječi kasnije.

Da li ste znali?Prvi put ovaj hemijski element je primećen 1886. godine, a za njega su saznali zahvaljujući zalaganju nemačkog hemičara K. Winklera. Istina, do sada je o njegovom postojanju govorio i Mendeljejev (1869.), koji ga je isprva uslovno nazvao "ekasilicium".

Funkcije i uloga u tijelu

U novije vrijeme, znanstvenici su vjerovali da je germanij potpuno beskoristan za ljude i, u principu, ne obavlja apsolutno nikakvu funkciju u tijelu živih organizama. Ipak, danas se pouzdano zna da se pojedina organska jedinjenja ovog hemijskog elementa mogu uspešno koristiti čak i kao lekovite formulacije, iako je prerano govoriti o njihovoj efikasnosti.

Eksperimenti provedeni na laboratorijskim glodavcima pokazali su da čak i mala količina germanija može produžiti životni vijek životinja za 25-30%, a to je samo po sebi dobar razlog za razmišljanje o njegovoj dobrobiti za ljude.
Već provedena istraživanja uloge organskog germanija u ljudskom tijelu omogućavaju razlikovanje sljedećih bioloških funkcija ovog kemijskog elementa:

• prevencija kisikovog gladovanja tijela prijenosom kisika u tkiva (smanjuje se rizik od tzv. "hipoksije krvi", koja se manifestira smanjenjem količine hemoglobina u eritrocitima);
• stimulacija razvoja zaštitnih funkcija tijela suzbijanjem procesa širenja mikrobnih stanica i aktiviranjem specifičnih ćelija imuniteta;
• aktivno antifungalno, antivirusno i antibakterijsko djelovanje zbog proizvodnje interferona, koji štiti tijelo od štetnih mikroorganizama;
• snažno antioksidativno djelovanje, izraženo u blokiranju slobodnih radikala;
• kašnjenje u razvoju tumorskih neoplazmi i sprečavanje stvaranja metastaza (u ovom slučaju germanij neutralizira djelovanje negativno nabijenih čestica);
• djeluje kao regulator ventilskog sistema probave, venskog sistema i peristaltike;
• zaustavljanjem kretanja elektrona u nervnim ćelijama, jedinjenja germanijuma pomažu u smanjenju raznih manifestacija boli.

Svi tekući eksperimenti koji uključuju određivanje brzine distribucije germanija u ljudskom tijelu nakon njegove oralne primjene pokazali su da se 1,5 sat nakon ingestije većina ovog elementa nalazi u želucu, tankom crijevu, slezeni, koštanoj srži i, naravno, u krvi. tj. visoki nivo germanijum u organima probavnog sistema dokazuje njegovo produženo delovanje kada se apsorbuje u krvotok.

Bitan! Ne biste trebali samostalno provjeravati učinak navedenog kemijskog elementa na sebe, jer netočan proračun doze može dovesti do ozbiljnog trovanja.

Šta sadrži germanijum: izvori proizvoda

Bilo koji mikroelement u našem tijelu obavlja određenu funkciju, stoga je za dobro zdravlje i održavanje tonusa toliko važno osigurati optimalan nivo određenih komponenti. To se odnosi i na Njemačku. Njegove rezerve možete svakodnevno nadoknaditi konzumiranjem belog luka (tu ga ima najviše), pšeničnih mekinja, mahunarki, vrganja, paradajza, ribe i morskih plodova (posebno škampa i dagnji), pa čak i divljeg belog luka i aloje.
Uz pomoć selena moguće je pojačati dejstvo germanijuma na organizam. Mnogi od ovih proizvoda mogu se lako pronaći u kući svake domaćice, tako da ne bi trebalo nastati poteškoća.

Dnevne potrebe i norme

Nije tajna da višak čak i korisnih komponenti može štetiti ništa manje od njihovog nedostatka, stoga je, prije nego što nastavite s nadoknađivanjem izgubljene količine germanija, važno znati o njegovom dozvoljenom dnevnom unosu. Obično se ova vrijednost kreće od 0,4 do 1,5 mg i ovisi o dobi osobe i postojećem nedostatku elemenata u tragovima.

Ljudsko tijelo se dobro nosi sa apsorpcijom germanija (apsorpcija ovog hemijskog elementa je 95%) i relativno ga ravnomjerno raspoređuje po tkivima i organima (nije bitno da li je riječ o vanćelijskom ili intracelularnom prostoru). Povlačenje germanijuma napolje se dešava zajedno sa urinom (izlazi do 90%).

Nestašica i višak

Kao što smo već spomenuli, svaka krajnost nije dobra. Odnosno, i nedostatak i višak količine germanija u tijelu mogu negativno utjecati na njegove funkcionalne karakteristike. Dakle, kod nedostatka mikroelementa (nastalog usled njegove ograničene konzumacije hranom ili metaboličkih poremećaja u organizmu) može doći do razvoja osteoporoze i demineralizacije koštanog tkiva, a mogućnost onkoloških stanja se višestruko povećava.

Prekomjerna količina germanija ima toksični učinak na tijelo, a posebno opasnim smatraju se spojevi dvogodišnjeg elementa. U većini slučajeva, njegov višak se može objasniti udisanjem čiste pare u industrijskim uslovima (MAK u vazduhu može biti 2 mg/m3). U direktnom kontaktu s germanijevim hloridom nisu isključene lokalne iritacije kože, a njegovo unošenje u organizam često je ispunjeno oštećenjem jetre i bubrega.

Da li ste znali?U medicinske svrhe, opisani element prvi su zainteresovali Japanci, a pravi iskorak u ovom pravcu bila je studija dr. Asaija, koji je otkrio širok spektar bioloških efekata germanijuma.

Kao što vidite, opisani element u tragovima zaista je potreban našem tijelu, čak i ako njegova uloga još nije u potpunosti proučena. Stoga, da biste održali optimalnu ravnotežu, jednostavno jedite više od navedenih proizvoda i trudite se da ne budete u štetnim radnim uslovima.