Keemiline element, mis avastati 1886. aastal Saksimaalt leitud haruldasest mineraalsest argirodiidist. Vene keele võõrsõnade sõnastik. Chudinov A.N., 1910. germaanium (nimetatud elemendi avastanud teadlase kodumaa auks), keemia. element, ...... Vene keele võõrsõnade sõnastik

- (germaanium), Ge, perioodilise süsteemi IV rühma keemiline element, aatomnumber 32, aatommass 72,59; mittemetallist; pooljuhtmaterjal. Germaaniumi avastas saksa keemik K. Winkler 1886. aastal ... Kaasaegne entsüklopeedia

germaanium- Ge rühma IV element süsteemid; juures. n. 32, kl. m 72,59; TV. asi metalliga. sära. Looduslik Ge on segu viiest stabiilsest isotoobist massinumbritega 70, 72, 73, 74 ja 76. Ge olemasolu ja omadusi ennustas 1871. aastal D. I. ... ... Tehnilise tõlkija käsiraamat

Germaanium- (germaanium), Ge, perioodilise süsteemi IV rühma keemiline element, aatomnumber 32, aatommass 72,59; mittemetallist; pooljuhtmaterjal. Germaaniumi avastas saksa keemik K. Winkler 1886. aastal. ... Illustreeritud entsüklopeediline sõnaraamat

- (lat. germaanium) Ge, perioodilise süsteemi IV rühma keemiline element, aatomnumber 32, aatommass 72,59. Nimetatud ladina keelest Germania Germany, K. A. Winkleri kodumaa auks. Hõbehallid kristallid; tihedus 5,33 g/cm³, st 938,3 ... Suur entsüklopeediline sõnaraamat

- (sümbol Ge), MENDELEJEVI perioodilisustabeli IV rühma valge-hall metalliline element, milles ennustati veel avastamata elementide, eelkõige germaaniumi (1871) omadusi. Element avastati 1886. aastal. Tsingi sulatamise kõrvalsaadus ... ... Teaduslik ja tehniline entsüklopeediline sõnastik

Ge (lad. Germania Germany * a. germanium; n. Germanium; f. germanium; ja. germanio), chem. element IV rühm perioodiline. süsteemid Mendeleev, at.s. 32, kl. m 72,59. Looduslik G. koosneb 4 stabiilsest isotoobist 70Ge (20,55%), 72Ge ... ... Geoloogiline entsüklopeedia

- (Ge), sünteetiline monokristall, PP, punktide sümmeetriarühm m3m, tihedus 5,327 g/cm3, sulamistemperatuur = 936 °C, tahke aine. Mohsi skaalal 6, kl. m 72,60. Läbipaistev IR piirkonnas l 1,5 kuni 20 mikronit; optiliselt anisotroopne, l=1,80 µm eff. murdumine n = 4,143.… … Füüsiline entsüklopeedia

Olemas., sünonüümide arv: 3 pooljuht (7) ecasilicon (1) element (159) ... Sünonüümide sõnastik

SAKSAMAA- keemia. element, sümbol Ge (lat. germaanium), at. n. 32, kl. m 72,59; rabe hõbehall kristalne aine, tihedus 5327 kg/m3, vil = 937,5°C. Looduses hajutatud; seda kaevandatakse peamiselt tsingi segu töötlemisel ja ... ... Suur polütehniline entsüklopeedia

Raamatud

• Pooljuhtide (räni ja germaaniumi) ioondoping, J. Meyer, L. Erickson, J. Davis. Raamat on pühendatud viimastel aastatel esile kerkinud meetodile lisandite elementide sisestamisel pooljuhtidesse kiirendatud ioonide kujul. Meetod võimaldab kontrollida lisandiaatomite tihedust ja nende sügavust…
• Elu väljaspool Maad, V. Firsov. Kosmoseuuringute edusammud sunnivad järjest rohkem tähelepanu pöörama Maavälise elu probleemile: ulmevaldkonnast liigub see probleem teadusuuringute valdkonda. Broneeri…

Keemiline element germaanium on elementide perioodilisuse tabelis neljandas rühmas (põhialarühmas). See kuulub metallide perekonda, tema suhteline aatommass on 73. Massi järgi on germaaniumi sisaldus maakoores hinnanguliselt 0,00007 massiprotsenti.

Avastamise ajalugu

Keemiline element germaanium loodi tänu Dmitri Ivanovitš Mendelejevi ennustustele. Just tema ennustas ecasiliconi olemasolu ja anti soovitusi selle otsimiseks.

Ta uskus, et seda metallielementi leidub titaani- ja tsirkooniumimaakides. Mendelejev üritas seda keemilist elementi ise leida, kuid tema katsed ebaõnnestusid. Vaid viisteist aastat hiljem leiti Himmelfurstis asuvast kaevandusest mineraal, mida nimetatakse argyrodiidiks. See ühend võlgneb oma nime selles mineraalis leiduvale hõbedale.

Kompositsioonis sisalduv keemiline element germaanium avastati alles pärast seda, kui grupp Freibergi kaevandusakadeemia keemikuid alustas uurimistööd. K. Winkleri juhendamisel said nad teada, et ainult 93 protsenti mineraalist moodustavad tsingi, raua, aga ka väävli, elavhõbeda oksiidid. Winkler pakkus, et ülejäänud seitse protsenti pärinesid tol ajal tundmatust keemilisest elemendist. Pärast täiendavaid keemilisi katseid avastati germaanium. Keemik teatas oma avastusest raportis, esitas saadud teabe uue elemendi omaduste kohta Saksa Keemiaühingule.

Keemilise elemendi germaaniumi võttis Winkler kasutusele mittemetallina analoogselt antimoni ja arseeniga. Keemik tahtis seda nimetada neptuuniumiks, kuid see nimi oli juba kasutusel. Siis hakati seda nimetama germaaniumiks. Winkleri avastatud keemiline element tekitas tolle aja juhtivate keemikute seas tõsise diskussiooni. Saksa teadlane Richter oletas, et see on sama eksasilikoon, millest Mendelejev rääkis. Mõni aeg hiljem sai see oletus kinnitust, mis tõestas suure vene keemiku loodud perioodilise seaduse elujõulisust.

Füüsikalised omadused

Kuidas saab germaaniumi iseloomustada? Keemilise elemendi seerianumber on Mendelejevis 32. See metall sulab temperatuuril 937,4 °C. Selle aine keemistemperatuur on 2700 °C.

Germaanium on element, mida esmakordselt kasutati Jaapanis meditsiinilistel eesmärkidel. Pärast arvukaid uuringuid germaaniumorgaaniliste ühendite kohta loomadel ja ka inimestega tehtud uuringute käigus õnnestus leida selliste maakide positiivne mõju elusorganismidele. 1967. aastal õnnestus dr K. Asail avastada tõsiasi, et orgaanilisel germaaniumil on tohutu hulk bioloogilisi toimeid.

Bioloogiline aktiivsus

Mis on keemilise elemendi germaaniumi omadus? See on võimeline kandma hapnikku elusorganismi kõikidesse kudedesse. Verre sattudes käitub see analoogselt hemoglobiiniga. Germaanium tagab inimkeha kõigi süsteemide täieliku toimimise.

Just see metall stimuleerib immuunrakkude paljunemist. See orgaaniliste ühendite kujul võimaldab moodustada gamma-interferoone, mis pärsivad mikroobide paljunemist.

Germaanium takistab pahaloomuliste kasvajate teket, takistab metastaaside teket. Selle keemilise elemendi orgaanilised ühendid aitavad kaasa interferooni tootmisele, kaitsvale valgumolekulile, mida organism toodab kaitsva reaktsioonina võõrkehade ilmnemisel.

Kasutusvaldkonnad

Germaaniumi seenevastane, antibakteriaalne ja viirusevastane omadus on saanud selle kasutusvaldkondade aluseks. Saksamaal saadi seda elementi peamiselt värviliste metallide maakide töötlemise kõrvalsaadusena. Erinevad viisid, mis sõltuvad lähteaine koostisest, eraldati germaaniumikontsentraat. See ei sisaldanud rohkem kui 10 protsenti metalli.

Kuidas täpselt germaaniumi tänapäevases pooljuhttehnoloogias kasutatakse? Eelnevalt antud elemendi omadus kinnitab selle kasutamise võimalust trioodide, dioodide, võimsusalaldite ja kristallidetektorite tootmiseks. Germaaniumi kasutatakse ka dosimeetriliste instrumentide loomisel, seadmetes, mis on vajalikud konstantse ja vahelduva magnetvälja tugevuse mõõtmiseks.

Selle metalli oluline kasutusvaldkond on infrapunakiirguse detektorite tootmine.

Paljutõotav on kasutada mitte ainult germaaniumi ennast, vaid ka mõningaid selle ühendeid.

Keemilised omadused

Toatemperatuuril olev germaanium on niiskuse ja õhuhapniku suhtes üsna vastupidav.

Seerias - germaanium - tina) täheldatakse redutseerimisvõime suurenemist.

Germaanium on vastupidav vesinikkloriid- ja väävelhappe lahustele, see ei suhtle leeliselahustega. Samal ajal lahustub see metall üsna kiiresti regialas (seitse lämmastik- ja vesinikkloriidhapet), samuti vesinikperoksiidi leeliselises lahuses.

Kuidas anda keemilise elemendi täielik kirjeldus? Germaaniumi ja selle sulameid tuleb analüüsida mitte ainult füüsikaliste, keemilised omadused vaid ka rakendusvaldkondades. Germaaniumi oksüdeerimine lämmastikhappega kulgeb üsna aeglaselt.

Looduses olemine

Proovime keemilist elementi iseloomustada. Germaaniumi leidub looduses ainult ühendite kujul. Looduses levinuimatest germaaniumi sisaldavatest mineraalidest toome välja germaniidi ja argürodiidi. Lisaks leidub germaaniumi tsinksulfiidides ja silikaatides ning väikestes kogustes erinevat tüüpi kivisöes.

Kahju tervisele

Millist mõju avaldab germaanium kehale? Keemiline element, mille elektrooniline valem on 1e; 8 e; 18 e; 7 e, võib kahjustada inimkeha. Näiteks germaaniumikontsentraadi laadimisel, jahvatamisel, samuti selle metalli dioksiidi laadimisel, kutsehaigused. Teiste tervistkahjustavate allikatena võime käsitleda germaaniumipulbri kangideks ümbersulatamist, saades vingugaasi.

Adsorbeeritud germaanium võib organismist kiiresti erituda, enamasti uriiniga. Praegu puudub üksikasjalik teave selle kohta, kui mürgised on germaaniumi anorgaanilised ühendid.

Germaaniumtetrakloriidil on nahka ärritav toime. Kliinilistes uuringutes, samuti spirogermaaniumi (orgaaniline kasvajavastane ravim) ja teiste germaaniumiühendite kumulatiivsete koguste pikaajalisel suukaudsel manustamisel leiti selle metalli nefrotoksiline ja neurotoksiline toime.

Sellised annused ei ole tavaliselt tööstusettevõtetele tüüpilised. Loomadega tehtud katsete eesmärk oli uurida germaaniumi ja selle ühendite mõju elusorganismidele. Selle tulemusena oli võimalik tuvastada tervise halvenemine, kui sisse hingati märkimisväärses koguses metallilise germaaniumi tolmu ja selle dioksiidi.

Teadlased on leidnud loomade kopsudes tõsiseid morfoloogilisi muutusi, mis on sarnased proliferatsiooniprotsessidega. Näiteks ilmnes alveolaarlõikude märkimisväärne paksenemine, samuti lümfisoonte hüperplaasia bronhide ümber, veresoonte paksenemine.

Germaaniumdioksiid ei ärrita nahka, kuid selle ühendi otsene kokkupuude silmamembraaniga põhjustab germaanhappe moodustumist, mis on tõsine silmaärritaja. Pikaajaliste intraperitoneaalsete süstidega leiti perifeerses veres tõsiseid muutusi.

Olulised faktid

Kõige kahjulikumad germaaniumiühendid on germaaniumkloriid ja germaaniumhüdriid. Viimane aine kutsub esile tõsise mürgistuse. Ägeda faasi ajal surnud loomade organite morfoloogilise uuringu tulemusena ilmnesid neil vereringesüsteemis olulised häired, samuti rakulised modifikatsioonid parenhüümiorganites. Teadlased on jõudnud järeldusele, et hüdriid on mitmeotstarbeline mürk, mis mõjutab närvisüsteem, pärsib perifeerset vereringesüsteemi.

germaaniumtetrakloriid

See ärritab tugevalt hingamisteid, silmi ja nahka. Kontsentratsioonil 13 mg/m 3 on see võimeline pärssima kopsureaktsiooni raku tasandil. Selle aine kontsentratsiooni suurenemisega kaasneb ülemiste hingamisteede tõsine ärritus, olulised muutused hingamise rütmis ja sageduses.

Selle ainega mürgitamine põhjustab katarraalset-desquamatiivset bronhiiti, interstitsiaalset kopsupõletikku.

Kviitung

Kuna looduses esineb germaaniumi lisandina nikli-, polümetalli- ja volframimaakides, viiakse tööstuses puhta metalli eraldamiseks läbi mitmeid maagi rikastamisega seotud töömahukaid protsesse. Esiteks eraldatakse sellest germaaniumoksiid, seejärel redutseeritakse see vesinikuga kõrgendatud temperatuuril, et saada lihtne metall:

GeO2 + 2H2 = Ge + 2H2O.

Elektroonilised omadused ja isotoobid

Germaaniumi peetakse tüüpiliseks kaudse vahega pooljuhiks. Selle läbilaskvuse väärtus on 16 ja elektronide afiinsuse väärtus on 4 eV.

Galliumiga legeeritud õhukeses kiles on võimalik anda germaaniumile ülijuhtivus.

Looduses on selle metalli viis isotoopi. Neist neli on stabiilsed ja viies läbib kahekordse beeta-lagunemise, poolväärtusajaga 1,58 × 10 21 aastat.

Järeldus

Praegu kasutatakse selle metalli orgaanilisi ühendeid erinevates tööstusharudes. Metallilise ülikõrge puhtusastmega germaaniumi infrapunaspektripiirkonna läbipaistvus on oluline infrapunaoptika optiliste elementide valmistamisel: prismad, läätsed, kaasaegsete andurite optilised aknad. Germaaniumi levinuim kasutusala on optika loomine termokaameratele, mis töötavad lainepikkuste vahemikus 8–14 mikronit.

Selliseid seadmeid kasutatakse sõjavarustuses infrapunajuhtimissüsteemide, öise nägemise, passiivse termopildistamise ja tulekustutussüsteemide jaoks. Samuti on germaaniumil kõrge murdumisnäitaja, mis on vajalik peegeldusvastase katte jaoks.

Raadiotehnikas on germaaniumipõhistel transistoridel omadused, mis paljuski ületavad ränielementide omad. Germaaniumielementide pöördvoolud on oluliselt suuremad kui nende räni kolleegidel, mis võimaldab oluliselt tõsta selliste raadioseadmete efektiivsust. Arvestades, et germaanium ei ole looduses nii levinud kui räni, kasutatakse raadioseadmetes peamiselt räni pooljuhtelemente.

MÄÄRATLUS

Germaanium on perioodilise tabeli kolmekümne teine ​​element. Nimetus - Ge ladinakeelsest sõnast "germanium". Asub neljandas perioodis, IVA grupp. Viitab poolmetallidele. Tuumalaeng on 32.

Kompaktses olekus on germaaniumil hõbedane värv (joonis 1) ja see näeb välja nagu metall. Toatemperatuuril on õhu-, hapniku-, vee-, vesinikkloriid- ja lahjendatud väävelhapete suhtes vastupidav.

Riis. 1. Germaanium. Välimus.

Germaaniumi aatom- ja molekulmass

MÄÄRATLUS

Aine suhteline molekulmass (M r) on arv, mis näitab, mitu korda on antud molekuli mass suurem kui 1/12 süsinikuaatomi massist ja elemendi suhteline aatommass (A r)- mitu korda on keemilise elemendi aatomite keskmine mass suurem kui 1/12 süsinikuaatomi massist.

Kuna germaanium eksisteerib vabas olekus monoatomiliste Ge molekulide kujul, langevad selle aatom- ja molekulmassi väärtused kokku. Need on võrdsed 72 630-ga.

Germaaniumi isotoobid

On teada, et germaanium võib looduses esineda viie stabiilse isotoobi kujul 70 Ge (20,55%), 72 Ge (20,55%), 73 Ge (7,67%), 74 Ge (36,74%) ja 76 Ge (7,67%). . Nende massinumbrid on vastavalt 70, 72, 73, 74 ja 76. Germaaniumi isotoobi 70 Ge tuum sisaldab kolmkümmend kaks prootonit ja kolmkümmend kaheksa neutronit, ülejäänud isotoobid erinevad sellest ainult neutronite arvu poolest.

Germaaniumil on kunstlikke ebastabiilseid radioaktiivseid isotoope massinumbritega 58–86, millest pikima elueaga on 68 Ge isotoop, mille poolestusaeg on 270,95 päeva.

germaaniumioonid

Germaaniumi aatomi välisel energiatasemel on neli valentselektroni:

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

Keemilise interaktsiooni tulemusena loovutab germaanium oma valentselektronid, s.o. on nende doonor ja muutub positiivselt laetud iooniks:

Ge 0 -2e → Ge 2+;

Ge 0 -4e → Ge 4+ .

Germaaniumi molekul ja aatom

Vabas olekus eksisteerib germaanium monoatomiliste Ge molekulide kujul. Siin on mõned omadused, mis iseloomustavad germaaniumi aatomit ja molekuli:

Näited probleemide lahendamisest

NÄIDE 1

NÄIDE 2

Ülesanne	Arvutage germaanium(IV)oksiidi moodustavate elementide massiosad, kui selle molekulvalem on GeO 2 .
Lahendus	Elemendi massiosa mis tahes molekuli koostises määratakse järgmise valemiga: ω (X) = n × Ar (X) / Mr (HX) × 100%.

Germaanium (ladina keelest Germanium), tähisega "Ge", Dmitri Ivanovitš Mendelejevi keemiliste elementide perioodilisuse tabeli IV rühma element; elemendi number 32, aatommass on 72,59. Germaanium on hallikasvalge tahke aine, millel on metalliline läige. Kuigi germaaniumi värvus on üsna suhteline mõiste, sõltub kõik materjali pinnatöötlusest. Mõnikord võib see olla hall nagu teras, mõnikord hõbedane ja mõnikord täiesti must. Väliselt on germaanium ränile üsna lähedane. Need elemendid ei ole mitte ainult sarnased üksteisega, vaid neil on ka suures osas samad pooljuhtide omadused. Nende oluline erinevus seisneb selles, et germaanium on rohkem kui kaks korda raskem kui räni.

Looduses leiduv germaanium on segu viiest stabiilsest isotoobist massinumbritega 76, 74, 73, 32, 70. Aastal 1871 ennustas kuulus keemik, perioodilisuse tabeli "isa" Dmitri Ivanovitš Mendelejev selle omadusi ja olemasolu. germaaniumist. Ta nimetas tol ajal tundmatut elementi "ekasiliitsiumiks", sest. uue aine omadused olid paljuski sarnased räni omadega. 1886. aastal avastas saksa neljakümne kaheksa aastane keemik K. Winkler pärast mineraalse argürdiidi uurimist looduslikust segust täiesti uue keemilise elemendi.

Algul tahtis keemik elementi nimetada neptuuniumiks, sest ka planeet Neptuun ennustati palju varem, kui see avastati, kuid siis sai ta teada, et sellist nime on juba kasutatud ühe elemendi valeavastamise puhul, mistõttu Winkler otsustas sellest nimest loobuda. Teadlasele pakuti nimetada element nurgeliseks, mis tähendab “vastuoluline, nurgeline”, kuid Winkler polnud ka selle nimetusega nõus, kuigi element nr 32 tekitas tõesti palju poleemikat. Teadlane oli rahvuselt sakslane, mistõttu otsustas ta lõpuks nimetada elementi germaaniumiks oma kodumaa Saksamaa auks.

Nagu hiljem selgus, osutus germaaniumiks midagi muud kui varem avastatud “ekasiliitsium”. Kuni 20. sajandi teise pooleni oli germaaniumi praktiline kasulikkus üsna kitsas ja piiratud. Metalli tööstuslik tootmine algas alles pooljuhtelektroonika tööstusliku tootmise alguse tulemusena.

Germaanium on pooljuhtmaterjal, mida kasutatakse laialdaselt elektroonikas ja inseneritöös, samuti mikroskeemide ja transistoride tootmisel. Radaripaigaldistes kasutatakse õhukesi germaaniumkilesid, mis kantakse klaasile ja kasutatakse takistusena. Detektorites ja andurites kasutatakse germaaniumi ja metallidega sulameid.

Elemendil pole sellist tugevust nagu volfram või titaan, see ei toimi ammendamatu energiaallikana nagu plutoonium või uraan, ka materjali elektrijuhtivus pole kaugeltki kõrgeim ning raud on tööstustehnoloogias peamine metall. Sellest hoolimata on germaanium meie ühiskonna tehnilise progressi üks olulisemaid komponente, sest. seda hakati pooljuhtmaterjalina kasutama isegi varem kui räni.

Sellega seoses oleks kohane küsida: Mis on pooljuhtivus ja pooljuhid? Isegi eksperdid ei oska sellele küsimusele täpselt vastata, sest. saame rääkida pooljuhtide konkreetselt käsitletavast omadusest. On ka täpne määratlus, aga ainult rahvaluule vallast: Pooljuht on juht kahele autole.

Germaaniumipulk maksab peaaegu sama palju kui kullatükk. Metall on väga habras, peaaegu nagu klaas, nii et sellise valuploki kukutamisel on suur tõenäosus, et metall lihtsalt puruneb.

Germaaniummetall, omadused

Bioloogilised omadused

Meditsiiniliste vajaduste jaoks kasutati germaaniumi kõige laialdasemalt Jaapanis. Germaaniumorgaaniliste ühendite loomade ja inimeste peal tehtud katsete tulemused on näidanud, et need on võimelised avaldama organismile kasulikku mõju. 1967. aastal avastas Jaapani arst K. Asai, et orgaanilisel germaaniumil on lai bioloogiline toime.

Kõigi selle bioloogiliste omaduste hulgas tuleks märkida:

• - hapniku ülekande tagamine keha kudedesse;
• - organismi immuunseisundi tõstmine;
• - kasvajavastase toime ilming.

Seejärel lõid Jaapani teadlased maailma esimese germaaniumi sisaldava meditsiinitoote "Germanium - 132".

Venemaal ilmus esimene orgaanilist germaaniumi sisaldav kodumaine ravim alles 2000. aastal.

Maakoore pinna biokeemilise evolutsiooni protsessid ei avaldanud selles leiduva germaaniumi sisaldusele kõige paremini mõju. Suurem osa elemendist on maismaalt ookeanidesse uhutud, nii et selle sisaldus mullas jääb üsna madalaks.

Taimedest, millel on võime mullast germaaniumi omastada, on liider ženšenn (germaaniumi kuni 0,2%). Germaaniumi leidub ka küüslaugus, kampris ja aaloes, mida traditsiooniliselt kasutatakse erinevate inimeste haiguste ravis. Taimestikus leidub germaaniumi karboksüetüül semioksiidi kujul. Nüüd on võimalik sünteesida seskvioksaane pürimidiini fragmendiga - germaaniumi orgaaniliste ühenditega. See ühend on oma struktuurilt lähedane looduslikule, nagu ženšenni juur.

Germaaniumi võib seostada haruldaste mikroelementidega. Seda leidub paljudes erinevates toodetes, kuid väikestes annustes. Orgaanilise germaaniumi ööpäevaseks tarbimiseks on määratud 8-10 mg. 125 toiduaine hindamine näitas, et päevas satub toiduga organismi umbes 1,5 mg germaaniumi. Mikroelemendi sisaldus 1 g toortoidus on umbes 0,1 - 1,0 μg. Germaaniumi leidub piimas, tomatimahlas, lõhes ja ubades. Aga selleks, et rahuldada igapäevane vajadus Saksamaal peaksite jooma 10 liitrit päevas tomatimahl või süüa umbes 5 kilogrammi lõhet. Nende toodete maksumuse, inimese füsioloogiliste omaduste ja terve mõistuse seisukohalt ei ole ka sellises koguses germaaniumi sisaldavate toodete kasutamine võimalik. Venemaa territooriumil on umbes 80-90% elanikkonnast germaaniumipuudus, mistõttu on välja töötatud spetsiaalsed preparaadid.

Praktilised uuringud on näidanud, et germaaniumi leidub organismis kõige enam praeguses soolestikus, maos, põrnas, luuüdis ja veres. Kõrge mikroelemendi sisaldus soolestikus ja maos viitab ravimi verre imendumise protsessi pikaajalisele toimele. On oletatud, et orgaaniline germaanium käitub veres peaaegu samamoodi nagu hemoglobiin, s.t. on negatiivse laenguga ja osaleb hapniku ülekandmisel kudedesse. Seega takistab see hüpoksia teket kudede tasemel.

Korduvate katsete tulemusena tõestati germaaniumi omadus aktiveerida T-tapjaid ja soodustada gamma-interferoonide indutseerimist, mis pärsivad kiiresti jagunevate rakkude paljunemisprotsessi. Interferoonide peamine toimesuund on kasvaja- ja viirusevastane kaitse, lümfisüsteemi radioprotektiivsed ja immunomoduleerivad funktsioonid.

Germaaniumil seskvioksiidi kujul on võime toimida vesinikioonidele H +, tasandades nende kahjulikku mõju keharakkudele. Inimkeha kõigi süsteemide suurepärase töö tagatis on vere ja kõigi kudede katkematu hapnikuga varustamine. Orgaaniline germaanium mitte ainult ei vii hapnikku kõikidesse kehapunktidesse, vaid soodustab ka selle koostoimet vesinikioonidega.

• - Germaanium on metall, kuid selle haprust võib võrrelda klaasiga.
• - Mõned teatmeteosed näitavad, et germaaniumil on hõbedane värv. Kuid seda ei saa öelda, sest germaaniumi värvus sõltub otseselt metalli pinna töötlemise meetodist. Mõnikord võib see tunduda peaaegu must, teinekord on see terase värvusega ja mõnikord võib see olla hõbedane.
• - Germaaniumi leiti päikese pinnalt, samuti kosmosest langenud meteoriitide koostisest.
• - Esimest korda sai germaaniumi orgaanilise elemendi ühendi 1887. aastal germaaniumtetrakloriidist elemendi avastaja Clemens Winkler, selleks oli tetraetüülgermaanium. Kõigist saadud praegune etappükski germaaniumi orgaaniline element ei ole mürgine. Samas on enamik tina ja plii orgaanilisi mikroelemente, mis on oma füüsikalistelt omadustelt germaaniumi analoogid, mürgised.
• - Dmitri Ivanovitš Mendelejev ennustas juba enne nende avastamist kolme keemilist elementi, sealhulgas germaaniumi, nimetades elementi ekasiliitsiumiks selle sarnasuse tõttu räniga. Kuulsa vene teadlase ennustus oli nii täpne, et hämmastas teadlasi, sh. ja Winkler, kes avastas germaaniumi. Aatommass oli Mendelejevi järgi 72, tegelikkuses oli see 72,6; erikaal Mendelejevi järgi oli tegelikkuses 5,5 - 5,469; aatomi maht oli Mendelejevi järgi tegelikkuses 13 - 13,57; kõrgeim oksiid Mendelejevi järgi on EsO2, tegelikkuses - GeO2, selle erikaal oli Mendelejevi järgi 4,7, tegelikkuses - 4,703; kloriidühend vastavalt Mendelejevi EsCl4 - vedel, keemistemperatuur umbes 90 ° C, tegelikult - kloriidühend GeCl4 - vedel, keemistemperatuur 83 ° C, ühend vesinikuga Mendelejevi järgi EsH4 on gaasiline, ühend vesinikuga on tegelikult GeH4 gaasiline; metallorgaaniline ühend Mendelejevi Es(C2H5)4 järgi, keemistemperatuur 160 °C, metallorgaaniline ühend tegelikkuses - Ge(C2H5)4 keemistemperatuur 163,5 °C. Nagu ülal vaadatud teabest näha, oli Mendelejevi ennustus üllatavalt täpne.
• - 26. veebruaril 1886 alustas Clemens Winkler oma kirja Mendelejevile sõnadega "Lugupeetud härra." Ta rääkis vene teadlasele üsna viisakalt uue elemendi, germaaniumi avastamisest, mis oma omadustelt polnud midagi muud kui varem ennustatud Mendelejevi "ekasiliitsium". Dmitri Ivanovitš Mendelejevi vastus polnud vähem viisakas. Teadlane nõustus oma kolleegi avastusega, nimetades germaaniumi "oma perioodilise süsteemi krooniks" ja Winklerit selle "krooni" kandmist vääriva elemendi "isaks".
• - Germaaniumist kui klassikalisest pooljuhist on saanud võti vedela vesiniku, kuid mitte vedela heeliumi temperatuuril töötavate ülijuhtivate materjalide loomise probleemi lahendamisel. Nagu teate, läheb vesinik gaasilisest olekust vedelasse olekusse, kui temperatuur jõuab –252,6°C ehk 20,5°K. 1970. aastatel töötati välja germaaniumi ja nioobiumi kile, mille paksus oli vaid paar tuhat aatomit. See kile on võimeline säilitama ülijuhtivuse isegi temperatuuril 23,2 °K ja alla selle.
• - Germaaniumi monokristalli kasvatamisel asetatakse sula germaaniumi pinnale germaaniumikristall - "seeme", mida tõstetakse järk-järgult automaatse seadme abil, samal ajal kui sulamistemperatuur ületab veidi germaaniumi sulamistemperatuuri (937 ° C). . "Seeme" pöörleb nii, et monokristall, nagu öeldakse, "kasvab lihaga" igast küljest ühtlaselt. Tuleb märkida, et sellise kasvu ajal toimub sama, mis tsooni sulamise protsessis, st. praktiliselt ainult germaanium läheb tahkesse faasi ja kõik lisandid jäävad sulamisse.

Ajalugu

Sellise elemendi nagu germaaniumi olemasolu ennustas juba 1871. aastal Dmitri Ivanovitš Mendelejev, selle sarnasuste tõttu räniga nimetati elementi ekasiliitsiumiks. 1886. aastal avastas Freibergi kaevandusakadeemia professor argyrodiidi, uue hõbeda mineraali. Seejärel uuris seda mineraali üsna hoolikalt tehnilise keemia professor Clemens Winkler, viies läbi mineraali täieliku analüüsi. 48-aastast Winklerit peeti õigustatult Freibergi kaevandusakadeemia parimaks analüütikuks, mistõttu anti talle võimalus õppida argyrodiiti.

Üsna lühikese ajaga suutis professor esitada aruande erinevate elementide osakaalu kohta algses mineraalis: hõbedat selle koostises oli 74,72%; väävel - 17,13%; raudoksiid - 0,66%; elavhõbe - 0,31%; tsinkoksiid - 0,22%.Aga peaaegu seitse protsenti - see oli mingi arusaamatu elemendi osa, mida, näib, polnud tol kaugel ajal veel avastatud. Seoses sellega otsustas Winkler isoleerida argyrodpti tundmatu komponendi, uurida selle omadusi ning uurimise käigus mõistis ta, et leidis tegelikult täiesti uue elemendi – see oli D.I. ennustatud seletus. Mendelejev.

Siiski oleks vale arvata, et Winkleri töö läks ladusalt. Dmitri Ivanovitš Mendelejev kirjutab lisaks oma raamatu "Keemia alused" kaheksandale peatükile: "Alguses (veebruar 1886) oli materjali puudus, samuti spektri puudumine leegis ja germaaniumiühendite lahustuvus. takistas tõsiselt Winkleri uurimistööd ...” Tähelepanu tasub pöörata sõnadele „spekter puudub. Aga kuidas nii? 1886. aastal oli juba laialdaselt kasutatav spektraalanalüüsi meetod. Seda meetodit kasutades avastati sellised elemendid nagu tallium, rubiidium, indium, tseesium Maal ja heelium Päikesel. Teadlased teadsid juba kindlalt, et igal keemilisel elemendil on eranditult individuaalne spekter ja äkki pole spektrit!

Selle nähtuse seletus ilmus veidi hiljem. Germaaniumil on iseloomulikud spektrijooned. Nende lainepikkus on 2651,18; 3039.06 Ǻ ja veel mõned. Kuid need kõik asuvad spektri ultraviolettkiirguse nähtamatus osas, võib õnneks pidada, et Winkler on traditsiooniliste analüüsimeetodite järgija, sest just need meetodid viisid ta eduni.

Winkleri meetod germaaniumi saamiseks mineraalist on üsna lähedane ühele kaasaegsele tööstuslikule meetodile 32. elemendi eraldamiseks. Esiteks muudeti argaroidis sisalduv germaanium dioksiidiks. Seejärel kuumutati saadud valge pulber vesiniku atmosfääris temperatuurini 600-700 °C. Sel juhul osutus reaktsioon ilmseks: GeO 2 + 2H 2 → Ge + 2H 2 O.

Sel meetodil saadi esmakordselt suhteliselt puhas element nr 32 germaanium. Alguses kavatses Winkler panna samanimelise planeedi järgi nime vanaadiumneptuunium, sest Neptuunit, nagu germaaniumit, ennustati esmalt ja alles siis leiti. Siis aga selgus, et sellist nimetust oli juba korra kasutatud, ühte ekslikult avastatud keemilist elementi kutsuti neptuuniumiks. Winkler otsustas oma nime ja avastust mitte teha ning loobus neptuunumist. Üks prantsuse teadlane Rayon soovitas aga hiljem tunnistas ta oma ettepaneku naljaks, soovitas elementi nimetada nurgeliseks, s.t. "vastuoluline, nurgeline", kuid ka see nimi ei meeldinud Winklerile. Selle tulemusel valis teadlane oma elemendile iseseisvalt nime ja nimetas selle oma kodumaa Saksamaa auks germaaniumiks, aja jooksul see nimi välja kujunes.

Kuni 2 korruseni. 20. sajand germaaniumi praktiline kasutamine jäi üsna piiratuks. Metalli tööstuslik tootmine tekkis alles seoses pooljuhtide ja pooljuhtelektroonika arenguga.

Looduses olemine

Germaaniumi võib liigitada mikroelemendiks. Looduses elementi vabal kujul üldse ei esine. Meie planeedi maakoore metallide kogusisaldus massi järgi on 7 × 10–4%. See on rohkem kui selliste keemiliste elementide sisaldus nagu hõbe, antimon või vismut. Kuid germaaniumi enda mineraale on looduses üsna vähe ja need on väga haruldased. Peaaegu kõik need mineraalid on sulfosoolad, näiteks germaniit Cu 2 (Cu, Fe, Ge, Zn) 2 (S, As) 4, konfieldiit Ag 8 (Sn,Ce)S 6, argürodiit Ag8GeS6 jt.

Peamine osa maapõues hajutatud germaaniumist sisaldub tohutul hulgal kivimites, aga ka paljudes mineraalides: värviliste metallide sulfitmaagid, rauamaagid, mõned oksiidmineraalid (kromiit, magnetiit, rutiil jt), graniidid. , diabaasid ja basaltid. Mõne sfaleriidi koostises võib elemendi sisaldus ulatuda mitme kilogrammini tonni kohta, näiteks frankeiidis ja sulvaniidis 1 kg / t, enargiitides on germaaniumi sisaldus 5 kg / t, pürargüriidis - kuni 10 kg. / t, kuid teistes silikaatides ja sulfiidides - kümneid ja sadu g/t. Väike osa germaaniumi on peaaegu kõigis silikaatides, aga ka mõnes nafta- ja kivisöe leiukohas.

Elemendi põhimineraal on germaaniumsulfit (valem GeS2). Mineraali leidub lisandina tsinksulfitites ja teistes metallides. Olulisemad germaaniumi mineraalid on: germaniit Cu 3 (Ge, Fe, Ga) (S, As) 4, plumbogermaniit (Pb, Ge, Ga) 2 SO 4 (OH) 2 2H 2 O, stottiit FeGe (OH) 6, renieriit Cu 3 (Fe, Ge, Zn) (S, As) 4 ja argürodiit Ag 8 GeS 6 .

Germaaniumi leidub eranditult kõigi osariikide territooriumidel. Kuid üheski maailma tööstusriigis pole selle metalli tööstuslikke maardlaid. Germaanium on väga-väga hajutatud. Maal peetakse selle metalli mineraale väga haruldaseks, germaaniumi sisaldus selles on vähemalt 1%. Selliste mineraalide hulka kuuluvad germaniit, argürodiit, ultramafiline jt, sealhulgas viimastel aastakümnetel avastatud mineraalid: škotiit, renieriit, plumbogermaniit ja konfīldiit. Kõigi nende mineraalide maardlad ei suuda rahuldada tänapäevase tööstuse vajadusi selle haruldase ja olulise keemilise elemendi osas.

Suurem osa germaaniumist on dispergeeritud teiste keemiliste elementide mineraalides ning seda leidub ka looduslikes vetes, söes, elusorganismides ja pinnases. Näiteks tavalises kivisöes ulatub germaaniumi sisaldus mõnikord üle 0,1%. Kuid selline näitaja on üsna haruldane, tavaliselt on germaaniumi osakaal väiksem. Kuid antratsiidis pole peaaegu üldse germaaniumi.

Kviitung

Germaaniumsulfiidi töötlemisel saadakse oksiid GeO 2, mis vesiniku abil redutseeritakse vaba germaaniumi saamiseks.

Tööstuslikus tootmises kaevandatakse germaaniumi peamiselt värviliste metallide maakide (tsingi segu, tsingi-vase-plii polümetallikontsentraadid, mis sisaldavad 0,001-0,1% germaaniumi) töötlemisel, kivisöe põletamisel tekkiva tuha ja mõningate kõrvalsaadusena kaevandatakse koksi keemiatooted.

Esialgu isoleeritakse germaaniumi kontsentraat (2% kuni 10% germaaniumi) ülalpool käsitletud allikatest erinevatel viisidel, mille valik sõltub tooraine koostisest. Poksisöe töötlemisel sadestatakse germaanium osaliselt (5% kuni 10%) tõrvaveeks ja vaiguks, sealt ekstraheeritakse see koos tanniiniga, seejärel kuivatatakse ja põletatakse temperatuuril 400-500 °. C. Tulemuseks on kontsentraat, mis sisaldab umbes 30-40% germaaniumi, germaanium eraldatakse sellest GeCl 4 kujul. Sellisest kontsentraadist germaaniumi ekstraheerimise protsess hõlmab reeglina samu etappe:

1) Kontsentraat klooritakse vesinikkloriidhappega, happe ja kloori seguga vesikeskkonnas või muude kloorimisvahenditega, mille tulemusena võib tekkida tehniline GeCl 4 . GeCl4 puhastamiseks kasutatakse kontsentreeritud vesinikkloriidhappe rektifikatsiooni ja lisandite ekstraheerimist.

2) GeCl 4 hüdrolüüs viiakse läbi, hüdrolüüsi saadusi kaltsineeritakse kuni GeO 2 oksiidi saamiseni.

3) GeO redutseeritakse vesiniku või ammoniaagiga puhtaks metalliks.

Pooljuhttehnilistes vahendites kasutatava puhtaima germaaniumi vastuvõtmisel viiakse läbi metalli tsoonisulatus. Pooljuhtide tootmiseks vajalikku ühekristallilist germaaniumi saadakse tavaliselt tsoonisulatamise teel või Czochralski meetodil.

Meetodid germaaniumi eraldamiseks koksitaimede tõrvaveest töötas välja Nõukogude teadlane V.A. Nazarenko. Selles tooraines ei ole germaaniumi rohkem kui 0,0003%, kuid nendest saadud tammeekstrakti kasutades on germaaniumi lihtne tanniidikompleksi kujul sadestada.

Tanniini põhikomponendiks on glükoosester, kus on meta-digallikhappe radikaal, mis seob germaaniumi, isegi kui elemendi kontsentratsioon lahuses on väga madal. Settetest saab kergesti kätte kontsentraati, milles germaaniumdioksiidi sisaldus on kuni 45%.

Edasised ümberkujundamised sõltuvad juba vähe tooraine tüübist. Germaaniumi redutseeritakse vesinikuga (nagu Winkleri puhul 19. sajandil), kuid esmalt tuleb germaaniumoksiid paljudest lisanditest eraldada. Ühe germaaniumiühendi omaduste edukas kombinatsioon osutus selle probleemi lahendamisel väga kasulikuks.

Germaaniumtetrakloriid GeCl4. on lenduv vedelik, mis keeb kõigest 83,1 °C juures. Seetõttu on seda üsna mugav puhastada destilleerimise ja rektifikatsiooniga (pakendiga kvartskolonnides).

GeCl4 on vesinikkloriidhappes peaaegu lahustumatu. See tähendab, et HCl lisandite lahustamist saab kasutada selle puhastamiseks.

Puhastatud germaaniumtetrakloriidi töödeldakse veega, puhastatakse ioonivahetusvaikudega. Soovitud puhtuse märgiks on vee takistuse tõus 15-20 miljoni oomi cm-ni.

GeCl4 hüdrolüüs toimub vee toimel:

GeCl4 + 2H2O → GeO2 + 4HCl.

On näha, et meie ees on germaaniumtetrakloriidi saamise reaktsiooni "tagurpidi kirjutatud" võrrand.

Seejärel toimub GeO2 redutseerimine puhastatud vesiniku abil:

GeO2 + 2 H2O → Ge + 2 H2O.

Selle tulemusena saadakse pulbriline germaanium, mis legeeritakse ja seejärel puhastatakse tsoonisulatusmeetodil. See puhastusmeetod töötati välja 1952. aastal spetsiaalselt germaaniumi puhastamiseks.

Lisandid, mis on vajalikud germaaniumile teatud tüüpi juhtivuse tagamiseks, sisestatakse tootmise lõppfaasis, nimelt tsooni sulamise ajal, samuti monokristalli kasvamise ajal.

Rakendus

Germaanium on pooljuhtmaterjal, mida kasutatakse elektroonikas ja tehnoloogias mikroskeemide ja transistoride tootmisel. Kõige õhemad germaaniumikiled kantakse klaasile ja neid kasutatakse radariseadmetes takistusena. Detektorite ja andurite valmistamisel kasutatakse germaaniumisulameid erinevate metallidega. Germaaniumdioksiidi kasutatakse laialdaselt infrapunakiirgust edasi kandvate klaaside tootmisel.

Germaaniumtelluriid on olnud väga pikka aega stabiilse termoelektrilise materjalina, aga ka termoelektriliste sulamite komponendina (termokeskmine emf 50 μV/K) Ülikõrge puhtusastmega germaaniumil on erakordselt strateegiline roll nende valmistamisel. infrapunaoptika prismad ja läätsed. Suurim germaaniumi tarbija on infrapuna optika, mida kasutatakse arvutitehnoloogia, sihtimis- ja rakettide juhtimissüsteemid, öövaatlusseadmed, maapinna kaardistamine ja uurimine satelliitidelt. Germaaniumi kasutatakse laialdaselt ka fiiberoptilistes süsteemides (klaaskiududele germaaniumtetrafluoriidi lisamine), samuti pooljuhtdioodides.

Germaaniumist kui klassikalisest pooljuhist on saanud võti vedela vesiniku, kuid mitte vedela heeliumi temperatuuril töötavate ülijuhtivate materjalide loomise probleemi lahendamisel. Nagu teate, läheb vesinik gaasilisest olekust vedelasse olekusse, kui temperatuur jõuab -252,6°C ehk 20,5°K. 1970. aastatel töötati välja germaaniumi ja nioobiumi kile, mille paksus oli vaid paar tuhat aatomit. See kile on võimeline säilitama ülijuhtivuse isegi temperatuuril 23,2 °K ja alla selle.

Sulatades indiumi HES-plaadi sisse, luues nii nn aukjuhtivusega piirkonna, saadakse alaldusseade, s.o. diood. Dioodil on omadus juhtida elektrivoolu ühes suunas: elektronide piirkond augu juhtivusega piirkonnast. Pärast seda, kui indium on HES-plaadi mõlemal küljel sulatatud, saab sellest plaadist transistori alus. Esimest korda maailmas loodi germaaniumist transistor juba 1948. aastal ja juba kahekümne aasta pärast sarnased seadmed toodetud sadades miljonites.

Germaaniumil ja trioodidel põhinevaid dioode on laialdaselt kasutatud televiisorites ja raadiotes, mitmesugustes mõõteseadmetes ja arvutusseadmetes.

Germaaniumi kasutatakse ka teistes eriti olulistes kaasaegse tehnika valdkondades: madalate temperatuuride mõõtmisel, infrapunakiirguse tuvastamisel jne.

Luudade kasutamine kõigis neis piirkondades nõuab väga kõrge keemilise ja füüsikalise puhtusega germaaniumi. Keemiline puhtus on selline puhtus, mille juures kahjulike lisandite hulk ei tohiks olla suurem kui üks kümnemiljondik protsenti (10-7%). Füüsikaline puhtus tähendab minimaalset dislokatsiooni, minimaalset häiret aine kristallstruktuuris. Selle saavutamiseks kasvatatakse spetsiaalselt ühekristallilist germaaniumi. IN sel juhul kogu metalli valuplokk on vaid üks kristall.

Selleks asetatakse sula germaaniumi pinnale germaaniumikristall - "seeme", mis tõuseb automaatse seadme abil järk-järgult, samal ajal kui sulamistemperatuur ületab veidi germaaniumi sulamistemperatuuri (937 ° C). "Seeme" pöörleb nii, et monokristall, nagu öeldakse, "kasvab lihaga" igast küljest ühtlaselt. Tuleb märkida, et sellise kasvu ajal toimub sama, mis tsooni sulamise protsessis, st. praktiliselt ainult germaanium läheb tahkesse faasi ja kõik lisandid jäävad sulamisse.

Füüsikalised omadused

Tõenäoliselt pidid vähesed selle artikli lugejad vanaadiumi visuaalselt nägema. Element ise on üsna napp ja kallis, sellest ei valmistata tarbeesemeid ning nende elektriseadmetes leiduva germaaniumi täidis on nii väike, et metalli ei näegi.

Mõned teatmeteosed ütlevad, et germaaniumi värvus on hõbedane. Kuid seda ei saa öelda, sest germaaniumi värvus sõltub otseselt metalli pinna töötlemise meetodist. Mõnikord võib see tunduda peaaegu must, teinekord on see terase värvusega ja mõnikord võib see olla hõbedane.

Germaanium on nii haruldane metall, et selle valuploki maksumust saab võrrelda kulla hinnaga. Germaaniumi iseloomustab suurenenud rabedus, mida saab võrrelda ainult klaasiga. Väliselt on germaanium ränile üsna lähedane. Need kaks elementi konkureerivad nii kõige olulisema pooljuhi tiitlile kui ka analoogidele. Kuigi osa elemendi tehnilisi omadusi on suures osas sarnased, siis materjalide välimuse osas on germaaniumit ränist väga lihtne eristada, germaanium on üle kahe korra raskem. Räni tihedus on 2,33 g/cm3 ja germaaniumi tihedus 5,33 g/cm3.

Kuid germaaniumi tihedusest on võimatu ühemõtteliselt rääkida, sest. näitaja 5,33 g/cm3 viitab germaanium-1-le. See on 32. elemendi viiest allotroopsest modifikatsioonist üks olulisemaid ja levinumaid modifikatsioone. Neli neist on kristalsed ja üks on amorfne. Germaanium-1 on neljast kristallilisest modifikatsioonist kergeim. Selle kristallid on ehitatud täpselt samamoodi nagu teemantkristallid, a = 0,533 nm. Kui aga see struktuur on süsiniku jaoks maksimaalselt tihe, siis on germaaniumil ka tihedamaid modifikatsioone. Mõõdukas kuumus ja kõrge rõhk (umbes 30 tuhat atmosfääri 100 ° C juures) muudab germaanium-1 germaanium-2-ks, mille kristallvõre struktuur on täpselt sama, mis valgel tinal. Kasutame sama meetodit germaanium-3 ja germaanium-4 saamiseks, mis on veelgi tihedamad. Kõik need "mitte päris tavalised" modifikatsioonid on germaanium-1-st paremad mitte ainult tiheduse, vaid ka elektrijuhtivuse poolest.

Vedela germaaniumi tihedus on 5,557 g/cm3 (1000°C juures), metalli sulamistemperatuur on 937,5°C; keemistemperatuur on umbes 2700 °C; soojusjuhtivuse koefitsiendi väärtus on ligikaudu 60 W / (m (K) või 0,14 cal / (cm (sek (deg))) temperatuuril 25 ° C. Tavalisel temperatuuril on isegi puhas germaanium habras, kuid kui see jõuab 550 ° C-ni, see hakkab alistuma Mineraloogilisel skaalal on germaaniumi kõvadus 6–6,5, kokkusurutavusteguri väärtus (rõhuvahemikus 0–120 H / m 2 või 0–12 000 kgf / mm 2) on 1,4 10-7 m 2 /mn (või 1,4 10-6 cm 2 /kgf), pindpinevus on 0,6 n/m (ehk 600 dynes/cm).

Germaanium on tüüpiline pooljuht, mille ribalaius on 1,104·10 -19 või 0,69 eV (temperatuuril 25 °C); kõrge puhtusastmega germaaniumi puhul on elektriline eritakistus 0,60 oomi (m (60 oomi (cm) (25 °C); 25 °C); elektronide liikuvuse indeks on 3900 ja augu liikuvus on 1900 cm 2 / tolli) s (temperatuuril 25 °C ja sisaldusel alates 8% lisanditest.) Infrapunakiirte puhul, mille lainepikkus on üle 2 mikroni, on metall läbipaistev.

Germaanium on üsna habras, seda ei saa kuum- ega külmtöötleda rõhuga alla 550 °C, kuid temperatuuri tõustes muutub metall plastiliseks. Metalli kõvadus mineraloogilisel skaalal on 6,0-6,5 (germaanium saetakse plaatideks metall- või teemantketta ja abrasiivi abil).

Keemilised omadused

Germaaniumil, olles keemilistes ühendites, on tavaliselt teine ​​ja neljas valents, kuid neljavalentse germaaniumi ühendid on stabiilsemad. Germaanium on toatemperatuuril vastupidav vee, õhu, aga ka leeliselahuste ja väävel- või vesinikkloriidhappe lahjendatud kontsentraatide toimele, kuid element lahustub üsna kergesti veekogus või vesinikperoksiidi leeliselises lahuses. Element oksüdeerub aeglaselt lämmastikhappe toimel. Õhus temperatuurini 500–700 °C saavutades hakkab germaanium oksüdeerima GeO 2 ja GeO oksiidideks. (IV) germaaniumoksiid on valge pulber, mille sulamistemperatuur on 1116°C ja lahustuvus vees 4,3 g/l (temperatuuril 20°C). Oma keemiliste omaduste järgi on aine amfoteerne, leelises lahustuv, mineraalhappes raskesti lahustuv. See saadakse hüdrolüüsi käigus eralduva hüdraatunud sademe GeO 3 nH 2 O läbitungimisel Germaaniumhappe derivaadid, näiteks metalligermanaadid (Na 2 GeO 3, Li 2 GeO 3 jt) on kõrge sulamistemperatuuriga tahked ained. , võib saada GeO 2 ja teiste oksiidide sulatamisel.

Germaaniumi ja halogeenide vastasmõju tulemusena võivad tekkida vastavad tetrahalogeniidid. Reaktsiooni on kõige lihtsam läbi viia kloori ja fluoriga (isegi toatemperatuuril), seejärel joodiga (temperatuur 700–800 °C, CO olemasolu) ja broomiga (madala kuumutamisega). Üks tähtsamaid germaaniumiühendeid on tetrakloriid (valem GeCl 4). See on värvitu vedelik sulamistemperatuuriga 49,5 °C, keemistemperatuuriga 83,1 °C ja tihedusega 1,84 g/cm3 (temperatuuril 20 °C). Aine hüdrolüüsitakse tugevalt vee toimel, eraldub hüdraatoksiidi (IV) sade. Tetrakloriid saadakse metallilise germaaniumi kloorimisel või GeO 2 oksiidi ja kontsentreeritud vesinikkloriidhappe interaktsioonil. Tuntud on ka germaaniumdihalogeniidid üldvalemiga GeX 2, heksaklorodigermaan Ge 2 Cl 6, GeCl monokloriid, aga ka germaaniumoksükloriidid (näiteks CeOCl 2).

900–1000 ° C saavutamisel interakteerub väävel jõuliselt germaaniumiga, moodustades GeS2 disulfiidi. See on valge tahke aine sulamistemperatuuriga 825 °C. Võimalik on ka GeS monosulfiidi ja sarnaste germaaniumiühendite moodustumine telluuri ja seleeniga, mis on pooljuhid. Temperatuuril 1000–1100 °C reageerib vesinik kergelt germaaniumiga, moodustades germiini (GeH) X, mis on ebastabiilne ja väga lenduv ühend. Germaniidide seeria Ge n H 2n + 2 kuni Ge 9 H 20 vesinikke saab moodustada germaniidide reageerimisel lahjendatud HCl-ga. Germüleen on tuntud ka koostisega GeH 2 . Germaanium ei reageeri otseselt lämmastikuga, kuid seal on Ge 3 N 4 nitriid, mis saadakse ammoniaagi toimel germaaniumile (700-800 ° C). Germaanium ei suhtle süsinikuga. Paljude metallidega moodustab germaanium erinevaid ühendeid – germaniide.

Tuntud on palju germaaniumi kompleksühendeid, mis muutuvad üha olulisemaks elemendi germaaniumi analüütilises keemias, aga ka keemilise elemendi saamisprotsessides. Germaanium on võimeline moodustama kompleksseid ühendeid hüdroksüülrühma sisaldavate orgaaniliste molekulidega (mitmehüdroksüülsed alkoholid, mitmealuselised happed jt). Samuti on olemas germaaniumi heteropolühapped. Nagu teised IV rühma elemendid, moodustab germaanium iseloomulikult metallorgaanilisi ühendeid. Näiteks on tetraetüülgermaan (C 2 H 5) 4 Ge 3 .

IN Inimkeha sisaldab tohutul hulgal mikro- ja makroelemente, ilma milleta oleks kõigi elundite ja süsteemide täielik toimimine lihtsalt võimatu. Mõnest neist kuulevad inimesed kogu aeg ja teisi ei kahtlustata üldse, kuid neil kõigil on hea tervise juures roll. Viimasesse rühma kuulub ka orgaanilisel kujul inimorganismis sisalduv germaanium. Mis tüüpi element see on, milliste protsesside eest see vastutab ja millist taset peetakse normiks - loe edasi.

Kirjeldus ja omadused

Üldises mõttes on germaanium üks kuulsas perioodilisustabelis esitatud keemilistest elementidest (kuulub neljandasse rühma). Looduses esitletakse seda tahke, hallikasvalge metallilise läikega ainena, kuid inimkehas sisaldub see orgaanilisel kujul.

Peab ütlema, et seda ei saa nimetada väga haruldaseks, kuna seda leidub raua- ja sulfiidmaakides ning silikaatides, kuigi germaanium praktiliselt ei moodusta oma mineraale. Keemilise elemendi sisaldus maakoores ületab mitu korda hõbeda, antimoni ja vismuti kontsentratsiooni ning mõnes mineraalis ulatub selle kogus 10 kg-ni tonni kohta. Ookeanide veed sisaldavad umbes 6 10-5 mg/l germaaniumi.

Paljud erinevatel kontinentidel kasvavad taimed suudavad vähesel määral seda keemilist elementi ja selle ühendeid mullast omastada, misjärel võivad need inimkehasse sattuda. Orgaanilisel kujul on kõik sellised komponendid otseselt seotud mitmesuguste ainevahetus- ja taastumisprotsessidega, millest tuleb juttu hiljem.

Kas sa teadsid?Esimest korda märgati seda keemilist elementi 1886. aastal ja nad said sellest teada tänu saksa keemiku K. Winkleri pingutustele. Tõsi, siiamaani rääkis selle olemasolust ka Mendelejev (1869), kes nimetas seda algul tinglikult “ekasiliciumiks”.

Funktsioonid ja roll kehas

Hiljuti uskusid teadlased, et germaanium on inimestele täiesti kasutu ja põhimõtteliselt ei täida see elusorganismide kehas mingit funktsiooni. Sellegipoolest on tänapäeval kindlalt teada, et selle keemilise elemendi üksikuid orgaanilisi ühendeid saab edukalt kasutada isegi ravimitena, kuigi nende tõhususest on veel vara rääkida.

Laboratoorsete närilistega tehtud katsed on näidanud, et isegi väike kogus germaaniumi võib loomade eluiga pikendada 25-30% ja see on juba iseenesest hea põhjus mõelda selle kasulikkusele inimesele.
Juba läbi viidud uuringud orgaanilise germaaniumi rolli kohta inimkehas võimaldavad eristada selle keemilise elemendi järgmisi bioloogilisi funktsioone:

• keha hapnikunälja ärahoidmine hapniku ülekandmise teel kudedesse (väheneb niinimetatud "vere hüpoksia" oht, mis väljendub hemoglobiinisisalduse vähenemisega erütrotsüütides);
• organismi kaitsefunktsioonide arengu stimuleerimine, pärssides mikroobirakkude leviku protsesse ja aktiveerides spetsiifilisi immuunrakke;
• aktiivne seenevastane, viirusevastane ja antibakteriaalne toime interferooni tootmise tõttu, mis kaitseb keha kahjulike mikroorganismide eest;
• võimas antioksüdantne toime, mis väljendub vabade radikaalide blokeerimises;
• kasvaja neoplasmide arengu viivitus ja metastaaside moodustumise vältimine (sel juhul neutraliseerib germaanium negatiivselt laetud osakeste toime);
• toimib seedimise, venoosse süsteemi ja peristaltika klapisüsteemide regulaatorina;
• peatades elektronide liikumise närvirakkudes, aitavad germaaniumiühendid vähendada mitmesuguseid valuilminguid.

Kõik käimasolevad katsed, mis hõlmavad germaaniumi jaotuskiiruse määramist inimkehas pärast selle suukaudset manustamist, näitasid, et 1,5 tundi pärast allaneelamist leitakse suurem osa sellest elemendist maos, peensooles, põrnas, luuüdis ja loomulikult veres. St kõrge tase Seedesüsteemi organites leiduv germaanium tõestab oma pikaajalist toimet vereringesse imendumisel.

Tähtis! Te ei tohiks iseseisvalt kontrollida näidatud keemilise elemendi mõju iseendale, kuna annuse vale arvutamine võib põhjustada tõsist mürgistust.

Mis sisaldab germaaniumi: toodete allikad

Iga mikroelement meie kehas täidab teatud funktsiooni, seetõttu on hea tervise ja toonuse säilitamiseks nii oluline tagada teatud komponentide optimaalne tase. See kehtib ka Saksamaa kohta. Selle varusid saate iga päev täiendada, tarbides küüslauku (seal leidub seda kõige rohkem), nisukliisid, kaunvilju, puravikke, tomateid, kala ja mereande (eriti krevette ja rannakarpe) ning isegi metsiküüslauku ja aaloed.
Germaaniumi mõju organismile on võimalik tugevdada seleeni abil. Paljud neist toodetest on kergesti leitavad iga perenaise kodus, nii et raskusi ei tohiks tekkida.

Päevane vajadus ja normid

Pole saladus, et isegi kasulike komponentide liig võib kahjustada mitte vähem kui nende puudus, seetõttu on enne kaotatud germaaniumi koguse täiendamist oluline teada selle lubatud päevast tarbimist. Tavaliselt on see väärtus vahemikus 0,4–1,5 mg ja sõltub inimese vanusest ja olemasolevast mikroelementide puudusest.

Inimkeha tuleb hästi toime germaaniumi imendumisega (selle keemilise elemendi imendumine on 95%) ning jaotab selle suhteliselt ühtlaselt kudede ja elundite vahel (pole vahet, kas räägime rakuvälisest või rakusisesest ruumist). Germaaniumi väljumine väljapoole toimub koos uriiniga (kuni 90% väljub).

Nappus ja ülejääk

Nagu eespool mainisime, pole ükski äärmus hea. See tähendab, et nii germaaniumi puudus kui ka liigne kogus kehas võivad selle funktsionaalseid omadusi negatiivselt mõjutada. Niisiis võib mikroelementide vaeguse korral (mis tuleneb selle vähesest tarbimisest koos toiduga või organismi ainevahetushäiretega) areneda osteoporoos ja luukoe demineraliseerumine ning onkoloogiliste seisundite võimalus suureneb mitu korda.

Liigne kogus germaaniumi mõjub organismile mürgiselt ning eriti ohtlikeks peetakse kaheaastase elemendi ühendeid. Enamasti on selle liig seletatav puhaste aurude sissehingamisega tööstuslikes tingimustes (MAC õhus võib olla 2 mg/m3). Otseses kokkupuutes germaaniumkloriidiga ei ole välistatud paiksed nahaärritused ning selle organismi sattumine on sageli täis maksa- ja neerukahjustusi.

Kas sa teadsid?Meditsiinilistel eesmärkidel huvitasid kirjeldatud element kõigepealt jaapanlased ja tõeliseks läbimurdeks selles suunas oli dr Asai uuring, kes avastas germaaniumi laiaulatuslikud bioloogilised mõjud.

Nagu näete, on kirjeldatud mikroelementi meie keha tõesti vaja, isegi kui selle rolli pole veel täielikult uuritud. Seetõttu sööge optimaalse tasakaalu säilitamiseks lihtsalt rohkem loetletud tooteid ja proovige mitte viibida kahjulikes töötingimustes.