Chemický prvok objavený v roku 1886 vo vzácnom minerále argyrodite nájdenom v Sasku. Slovník cudzích slov zahrnutých v ruskom jazyku. Chudinov A.N., 1910. germánium (pomenované na počesť vlasti vedca, ktorý prvok objavil), chem. prvok, ... ... Slovník cudzích slov ruského jazyka

- (Germanium), Ge, chemický prvok IV. skupiny periodickej sústavy, atómové číslo 32, atómová hmotnosť 72,59; nekovové; polovodičový materiál. Germánium objavil nemecký chemik K. Winkler v roku 1886 ... Moderná encyklopédia

germánium- Prvok IV skupiny Ge systémy; pri. n. 32, o. m, 72,59; tv. vec v metalíze. lesk. Natural Ge je zmesou piatich stabilných izotopov s hmotnostnými číslami 70, 72, 73, 74 a 76. Existenciu a vlastnosti Ge predpovedal v roku 1871 D. I. ... ... Technická príručka prekladateľa

Germánium- (Germanium), Ge, chemický prvok IV. skupiny periodickej sústavy, atómové číslo 32, atómová hmotnosť 72,59; nekovové; polovodičový materiál. Germánium objavil nemecký chemik K. Winkler v roku 1886. ... Ilustrovaný encyklopedický slovník

- (lat. Germánium) Ge, chemický prvok IV. skupiny periodickej sústavy, atómové číslo 32, atómová hmotnosť 72,59. Pomenovaný z latinského Germania Germany, na počesť vlasti K. A. Winklera. Strieborné sivé kryštály; hustota 5,33 g/cm³, mp 938,3 ... Veľký encyklopedický slovník

- (symbol Ge), bielosivý kovový prvok IV. skupiny periodickej tabuľky MENDELEEV, v ktorom boli predpovedané vlastnosti doposiaľ neobjavených prvkov, najmä germánia (1871). Prvok bol objavený v roku 1886. Vedľajší produkt tavenia zinku ... ... Vedecko-technický encyklopedický slovník

Ge (z lat. Germania Germany * a. germanium; n. Germanium; f. germanium; a. germanio), chem. prvok IV skupina periodický. systémy Mendelejev, at.s. 32, o. m, 72,59. Natural G. pozostáva zo 4 stabilných izotopov 70Ge (20,55%), 72Ge ... ... Geologická encyklopédia

- (Ge), syntetický monokryštál, PP, skupina bodovej symetrie m3m, hustota 5,327 g/cm3, teplota topenia = 936 °C, tuhá látka. na Mohsovej stupnici 6, at. m, 72,60. Transparentné v IR oblasti l od 1,5 do 20 mikrónov; opticky anizotropný, pre l=1,80 um eff. lom n=4,143.… … Fyzická encyklopédia

Exist., počet synoným: 3 polovodič (7) ecasilicon (1) prvok (159) ... Slovník synonym

GERMANIUM- chem. prvok, symbol Ge (lat. Germanium), at. n. 32, o. m, 72,59; krehká striebristo šedá kryštalická látka, hustota 5327 kg/m3, vil = 937,5°C. Rozptýlené v prírode; ťaží sa hlavne pri spracovaní zinkovej zmesi a ... ... Veľká polytechnická encyklopédia

knihy

• Iónový doping polovodičov (kremík a germánium), J. Meyer, L. Erickson, J. Davis. Kniha je venovaná metóde vnášania prímesových prvkov do polovodičov vo forme urýchlených iónov, ktorá vznikla v posledných rokoch. Metóda umožňuje kontrolovať hustotu atómov nečistôt a ich hĺbku...
• Život mimo Zeme, V. Firsov. Pokroky vo vesmírnom výskume si nútia venovať čoraz väčšiu pozornosť problémom života mimo Zeme: z oblasti sci-fi sa tento problém presúva do oblasti vedeckého výskumu. Kniha…

Chemický prvok germánium je v periodickej tabuľke prvkov vo štvrtej skupine (hlavnej podskupine). Patrí do rodiny kovov, jeho relatívna atómová hmotnosť je 73. Hmotnostne sa obsah germánia v zemskej kôre odhaduje na 0,00007 hmotnostného percenta.

História objavov

Chemický prvok germánium vznikol vďaka predpovediam Dmitrija Ivanoviča Mendelejeva. Bol to on, kto predpovedal existenciu ecasilicon a boli poskytnuté odporúčania na jeho hľadanie.

Veril, že tento kovový prvok sa nachádza v titánových, zirkónových rudách. Mendelejev sa pokúsil nájsť tento chemický prvok na vlastnú päsť, ale jeho pokusy boli neúspešné. Len o pätnásť rokov neskôr sa v bani v Himmelfurste našiel minerál zvaný argyrodit. Táto zlúčenina vďačí za svoj názov striebru nachádzajúcemu sa v tomto minerále.

Chemický prvok germánium v ​​zložení bol objavený až po tom, čo skupina chemikov z Freibergskej banskej akadémie začala s výskumom. Pod vedením K. Winklera zistili, že len 93 percent minerálu tvoria oxidy zinku, železa, ale aj síry, ortuti. Winkler naznačil, že zvyšných sedem percent pochádza z chemického prvku, ktorý v tom čase nebol známy. Po dodatočných chemických experimentoch bolo objavené germánium. Chemik oznámil svoj objav v správe a získané informácie o vlastnostiach nového prvku predložil Nemeckej chemickej spoločnosti.

Chemický prvok germánium zaviedol Winkler ako nekov, analogicky s antimónom a arzénom. Chemik to chcel nazvať neptunium, ale tento názov už bol použitý. Potom sa to začalo nazývať germánium. Chemický prvok objavený Winklerom vyvolal vážnu diskusiu medzi poprednými chemikmi tej doby. Nemecký vedec Richter naznačil, že ide o ten istý exasilikón, o ktorom hovoril Mendelejev. O niečo neskôr sa tento predpoklad potvrdil, čo dokázalo životaschopnosť periodického zákona vytvoreného veľkým ruským chemikom.

Fyzikálne vlastnosti

Ako možno germánium charakterizovať? Chemický prvok má v Mendelejevovi 32 sériové číslo. Tento kov sa topí pri 937,4 °C. Teplota varu tejto látky je 2700 °C.

Germánium je prvok, ktorý bol prvýkrát použitý v Japonsku na lekárske účely. Po mnohých štúdiách organogermániových zlúčenín uskutočnených na zvieratách, ako aj v priebehu štúdií na ľuďoch, bolo možné nájsť pozitívny vplyv takýchto rúd na živé organizmy. V roku 1967 sa Dr. K. Asaiovi podarilo objaviť skutočnosť, že organické germánium má obrovské spektrum biologických účinkov.

Biologická aktivita

Čo je charakteristické pre chemický prvok germánium? Je schopný prenášať kyslík do všetkých tkanív živého organizmu. Keď sa dostane do krvi, správa sa analogicky s hemoglobínom. Germánium zaručuje plnohodnotné fungovanie všetkých systémov ľudského tela.

Práve tento kov stimuluje reprodukciu imunitných buniek. Vo forme organických zlúčenín umožňuje tvorbu gama-interferónov, ktoré inhibujú reprodukciu mikróbov.

Germánium zabraňuje vzniku zhubných nádorov, zabraňuje rozvoju metastáz. Organické zlúčeniny tohto chemického prvku prispievajú k produkcii interferónu, ochrannej proteínovej molekuly, ktorú telo produkuje ako ochrannú reakciu na výskyt cudzích telies.

Oblasti použitia

Antifungálna, antibakteriálna, antivírusová vlastnosť germánia sa stala základom pre oblasti jeho použitia. V Nemecku sa tento prvok získaval najmä ako vedľajší produkt pri spracovaní neželezných rúd. Rôzne cesty, ktoré závisia od zloženia suroviny, bol izolovaný koncentrát germánia. Neobsahoval viac ako 10 percent kovu.

Ako presne sa germánium používa v modernej polovodičovej technológii? Vyššie uvedená charakteristika prvku potvrdzuje možnosť jeho využitia na výrobu triód, diód, výkonových usmerňovačov a kryštálových detektorov. Germánium sa používa aj pri vytváraní dozimetrických prístrojov, zariadení, ktoré sú potrebné na meranie sily konštantného a striedavého magnetického poľa.

Základnou oblasťou použitia tohto kovu je výroba detektorov infračerveného žiarenia.

Sľubné je použitie nielen samotného germánia, ale aj niektorých jeho zlúčenín.

Chemické vlastnosti

Germánium je pri izbovej teplote celkom odolné voči vlhkosti a vzdušnému kyslíku.

V sérii - germánium - cín) sa pozoruje zvýšenie redukčnej schopnosti.

Germánium je odolné voči roztokom kyseliny chlorovodíkovej a sírovej, neinteraguje s alkalickými roztokmi. Zároveň sa tento kov pomerne rýchlo rozpúšťa v aqua regia (sedem kyseliny dusičnej a chlorovodíkovej), ako aj v alkalickom roztoku peroxidu vodíka.

Ako podať úplný opis chemického prvku? Germánium a jeho zliatiny musia byť analyzované nielen fyzikálne, chemické vlastnosti ale aj do oblastí použitia. Proces oxidácie germánia kyselinou dusičnou prebieha pomerne pomaly.

Byť v prírode

Skúsme charakterizovať chemický prvok. Germánium sa v prírode vyskytuje iba vo forme zlúčenín. Medzi najčastejšie minerály s obsahom germánia v prírode vyčleňujeme germanit a argyrodit. Okrem toho je germánium prítomné v sulfidoch a kremičitanoch zinku a v malom množstve v rôznych druhoch uhlia.

Škody na zdraví

Aký vplyv má germánium na telo? Chemický prvok, ktorého elektronický vzorec je 1e; 8e; 18e; 7 e, môže nepriaznivo ovplyvniť ľudské telo. Napríklad pri nakladaní koncentrátu germánia, mletí, ako aj pri nakladaní oxidu tohto kovu, choroby z povolania. Za ďalšie zdraviu škodlivé zdroje môžeme považovať proces pretavovania prášku z germánia na tyčinky, čím sa získa oxid uhoľnatý.

Adsorbované germánium sa môže rýchlo vylúčiť z tela, väčšinou močom. V súčasnosti neexistujú žiadne podrobné informácie o toxicite anorganických zlúčenín germánia.

Chlorid germánsky pôsobí dráždivo na pokožku. V klinických štúdiách, ako aj pri dlhodobom perorálnom podávaní kumulatívnych množstiev, ktoré dosiahli 16 gramov spirogermánia (organické protinádorové liečivo), ako aj iných zlúčenín germánia, bola zistená nefrotoxická a neurotoxická aktivita tohto kovu.

Takéto dávky vo všeobecnosti nie sú typické pre priemyselné podniky. Tieto experimenty, ktoré sa uskutočnili na zvieratách, boli zamerané na štúdium účinku germánia a jeho zlúčenín na živý organizmus. V dôsledku toho bolo možné zistiť zhoršenie zdravia pri vdýchnutí značného množstva prachu kovového germánia, ako aj jeho oxidu.

Vedci zistili vážne morfologické zmeny v pľúcach zvierat, ktoré sú podobné proliferačným procesom. Odhalilo sa napríklad výrazné zhrubnutie alveolárnych úsekov, ako aj hyperplázia lymfatických ciev okolo priedušiek, zhrubnutie ciev.

Oxid germánsky nedráždi pokožku, ale priamy kontakt tejto zlúčeniny s očnou membránou vedie k tvorbe kyseliny germánskej, ktorá vážne dráždi oči. Pri dlhotrvajúcich intraperitoneálnych injekciách sa zistili závažné zmeny v periférnej krvi.

Dôležité fakty

Najškodlivejšie zlúčeniny germánia sú germániumchlorid a germániumhydrid. Posledná uvedená látka vyvoláva vážnu otravu. Ako výsledok morfologického vyšetrenia orgánov zvierat, ktoré uhynuli v akútnej fáze, vykazovali výrazné poruchy v obehovom systéme, ako aj bunkové modifikácie v parenchýmových orgánoch. Vedci dospeli k záveru, že hydrid je viacúčelový jed, ktorý ovplyvňuje nervový systém, utlmuje periférny obehový systém.

chlorid germánium

Silne dráždi dýchacie cesty, oči a pokožku. Pri koncentrácii 13 mg/m 3 je schopný potlačiť pľúcnu odpoveď na bunkovej úrovni. So zvýšením koncentrácie tejto látky dochádza k vážnemu podráždeniu horných dýchacích ciest, výrazným zmenám v rytme a frekvencii dýchania.

Otrava touto látkou vedie k katarálnej-deskvamatívnej bronchitíde, intersticiálnej pneumónii.

Potvrdenie

Pretože v prírode je germánium prítomné ako nečistota v niklových, polymetalických a volfrámových rudách, v priemysle sa na izoláciu čistého kovu vykonáva niekoľko prácne náročných procesov spojených s obohacovaním rúd. Najprv sa z neho izoluje oxid germánia, potom sa redukuje vodíkom pri zvýšenej teplote, čím sa získa jednoduchý kov:

Ge02 + 2H2 = Ge + 2H20.

Elektronické vlastnosti a izotopy

Germánium sa považuje za typický polovodič s nepriamou medzerou. Hodnota jeho permitivity je 16 a hodnota elektrónovej afinity je 4 eV.

V tenkom filme dopovanom gáliom je možné dať germániu stav supravodivosti.

V prírode existuje päť izotopov tohto kovu. Z nich sú štyri stabilné a piaty podlieha dvojitému beta rozpadu s polčasom rozpadu 1,58 × 10 21 rokov.

Záver

V súčasnosti sa organické zlúčeniny tohto kovu používajú v rôznych priemyselných odvetviach. Transparentnosť v infračervenej spektrálnej oblasti kovového germánia s ultra vysokou čistotou je dôležitá pre výrobu optických prvkov infračervenej optiky: hranoly, šošovky, optické okienka moderných senzorov. Najbežnejším využitím germánia je vytvorenie optiky pre termovízne kamery, ktoré pracujú v rozsahu vlnových dĺžok od 8 do 14 mikrónov.

Takéto zariadenia sa používajú vo vojenských zariadeniach pre infračervené navádzacie systémy, nočné videnie, pasívne tepelné zobrazovanie a hasiace systémy. Germánium má tiež vysoký index lomu, ktorý je potrebný pre antireflexnú vrstvu.

V rádiotechnike majú tranzistory na báze germánia vlastnosti, ktoré v mnohých ohľadoch prevyšujú vlastnosti kremíkových prvkov. Spätné prúdy germániových buniek sú výrazne vyššie ako prúdy ich kremíkových náprotivkov, čo umožňuje výrazne zvýšiť účinnosť takýchto rádiových zariadení. Vzhľadom na to, že germánium nie je v prírode také bežné ako kremík, kremíkové polovodičové prvky sa používajú najmä v rádiových zariadeniach.

DEFINÍCIA

Germánium je tridsiaty druhý prvok periodickej tabuľky. Označenie - Ge z latinského "germánium". Nachádza sa vo štvrtom období, skupina IVA. Vzťahuje sa na polokovy. Jadrový náboj je 32.

V kompaktnom stave má germánium striebornú farbu (obr. 1) a vzhľadom vyzerá ako kov. Pri izbovej teplote je odolný voči vzduchu, kyslíku, vode, chlorovodíkovej a zriedenej kyseline sírovej.

Ryža. 1. Germánium. Vzhľad.

Atómová a molekulová hmotnosť germánia

DEFINÍCIA

Relatívna molekulová hmotnosť látky (M r) je číslo, ktoré ukazuje, koľkokrát je hmotnosť danej molekuly väčšia ako 1/12 hmotnosti atómu uhlíka a relatívna atómová hmotnosť prvku (A r)- koľkokrát je priemerná hmotnosť atómov chemického prvku väčšia ako 1/12 hmotnosti atómu uhlíka.

Keďže germánium existuje vo voľnom stave vo forme monatomických molekúl Ge, hodnoty jeho atómových a molekulových hmotností sa zhodujú. Sú rovné 72,630.

Izotopy germánia

Je známe, že germánium sa v prírode môže vyskytovať vo forme piatich stabilných izotopov 70 Ge (20,55 %), 72 Ge (20,55 %), 73 Ge (7,67 %), 74 Ge (36,74 %) a 76 Ge (7,67 %). . Ich hmotnostné čísla sú 70, 72, 73, 74 a 76. Jadro izotopu germánia 70 Ge obsahuje tridsaťdva protónov a tridsaťosem neutrónov, zvyšné izotopy sa od neho líšia len počtom neutrónov.

Existujú umelé nestabilné rádioaktívne izotopy germánia s hmotnostnými číslami od 58 do 86, spomedzi ktorých je najdlhší izotop 68 Ge s polčasom rozpadu 270,95 dňa.

germániové ióny

Na vonkajšej energetickej úrovni atómu germánia sú štyri elektróny, ktoré sú valenčné:

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

V dôsledku chemickej interakcie sa germánium vzdáva svojich valenčných elektrónov, t.j. je ich donorom a mení sa na kladne nabitý ión:

Ge 0 -2e → Ge 2+;

Ge 0 -4e → Ge 4+ .

Molekula a atóm germánia

Vo voľnom stave existuje germánium vo forme monatomických molekúl Ge. Tu sú niektoré vlastnosti, ktoré charakterizujú atóm a molekulu germánia:

Príklady riešenia problémov

PRÍKLAD 1

PRÍKLAD 2

Úloha	Vypočítajte hmotnostné frakcie prvkov, ktoré tvoria oxid germánium (IV), ak jeho molekulový vzorec je GeO 2 .
Riešenie	Hmotnostný podiel prvku v zložení akejkoľvek molekuly je určený vzorcom: ω (X) = n × Ar (X) / Mr (HX) × 100 %.

Germánium (z latinského Germanium), označené ako „Ge“, prvok IV. skupiny periodickej tabuľky chemických prvkov Dmitrija Ivanoviča Mendelejeva; prvok číslo 32, atómová hmotnosť je 72,59. Germánium je sivobiela tuhá látka s kovovým leskom. Hoci farba germánia je pomerne relatívny pojem, všetko závisí od povrchovej úpravy materiálu. Niekedy môže byť sivá ako oceľ, niekedy striebristá a niekedy úplne čierna. Navonok je germánium celkom blízko kremíku. Tieto prvky sú si navzájom nielen podobné, ale majú do značnej miery aj rovnaké polovodičové vlastnosti. Ich podstatným rozdielom je fakt, že germánium je viac ako dvakrát ťažšie ako kremík.

Germánium, ktoré sa nachádza v prírode, je zmesou piatich stabilných izotopov s hmotnostnými číslami 76, 74, 73, 32, 70. Už v roku 1871 slávny chemik, „otec“ periodickej tabuľky, Dmitrij Ivanovič Mendelejev predpovedal vlastnosti a existenciu z germánia. V tom čase neznámy prvok nazval „ekasilicium“, pretože. vlastnosti novej látky boli v mnohých ohľadoch podobné vlastnostiam kremíka. V roku 1886 po štúdiu minerálu argyrdit objavil nemecký štyridsaťosemročný chemik K. Winkler v prírodnej zmesi úplne nový chemický prvok.

Najprv chcel chemik nazvať prvok neptúnium, pretože planéta Neptún bola tiež predpovedaná oveľa skôr, ako bola objavená, no potom sa dozvedel, že takýto názov už bol použitý pri falošnom objave jedného z prvkov, a tak Winkler sa rozhodol opustiť tento názov. Vedec dostal ponuku pomenovať prvok angularium, čo znamená „kontroverzný, hranatý“, no ani s týmto názvom Winkler nesúhlasil, hoci prvok č. 32 skutočne vyvolal veľa kontroverzií. Vedec bol Nemec podľa národnosti, a tak sa nakoniec rozhodol pomenovať prvok germánium, na počesť svojej rodnej krajiny Nemecka.

Ako sa neskôr ukázalo, ukázalo sa, že germánium nie je nič iné ako predtým objavené „ekasilicium“. Až do druhej polovice 20. storočia bola praktická využiteľnosť germánia pomerne úzka a obmedzená. Priemyselná výroba kovu začala až v dôsledku začiatku priemyselnej výroby polovodičovej elektroniky.

Germánium je polovodičový materiál široko používaný v elektronike a strojárstve, ako aj pri výrobe mikroobvodov a tranzistorov. Radarové inštalácie využívajú tenké vrstvy germánia, ktoré sa nanášajú na sklo a používajú sa ako odpor. Zliatiny s germániom a kovmi sa používajú v detektoroch a senzoroch.

Prvok nemá takú pevnosť ako volfrám alebo titán, neslúži ako nevyčerpateľný zdroj energie ako plutónium či urán, elektrická vodivosť materiálu tiež nie je zďaleka najvyššia a železo je hlavným kovom v priemyselnej technike. Napriek tomu je germánium jednou z najdôležitejších zložiek technického pokroku našej spoločnosti, pretože. ešte skôr ako kremík sa začal používať ako polovodičový materiál.

V tejto súvislosti by bolo vhodné položiť si otázku: Čo je to polovodivosť a polovodiče? Na túto otázku nevedia presne odpovedať ani odborníci, pretože. môžeme hovoriť o špecificky uvažovanej vlastnosti polovodičov. Existuje aj presná definícia, ale len z oblasti ľudovej slovesnosti: Polovodič je vodič pre dve autá.

Tehlička germánia stojí takmer rovnako ako tehlička zlata. Kov je veľmi krehký, takmer ako sklo, takže ak vám takýto ingot spadne, je vysoká pravdepodobnosť, že sa kov jednoducho rozbije.

Germánium kov, vlastnosti

Biologické vlastnosti

Pre medicínske potreby sa germánium najviac využívalo v Japonsku. Výsledky testov zlúčenín organogermánia na zvieratách a ľuďoch ukázali, že sú schopné priaznivo pôsobiť na organizmus. V roku 1967 japonský lekár K. Asai zistil, že organické germánium má široký biologický účinok.

Medzi všetkými jeho biologickými vlastnosťami je potrebné poznamenať:

• - zabezpečenie prenosu kyslíka do tkanív tela;
• - zvýšenie imunitného stavu tela;
• - prejav protinádorovej aktivity.

Následne japonskí vedci vytvorili prvý medicínsky produkt na svete obsahujúci germánium – „Germanium – 132“.

V Rusku sa prvý domáci liek obsahujúci organické germánium objavil až v roku 2000.

Procesy biochemického vývoja povrchu zemskej kôry nemali najlepší vplyv na obsah germánia v nej. Väčšina prvku bola vyplavená z pevniny do oceánov, takže jeho obsah v pôde zostáva dosť nízky.

Medzi rastlinami, ktoré majú schopnosť absorbovať germánium z pôdy, vedie ženšen (germánium do 0,2 %). Germánium sa nachádza aj v cesnaku, gáfore a aloe, ktoré sa tradične používajú pri liečbe rôznych ľudských chorôb. Vo vegetácii sa germánium nachádza vo forme karboxyetylsemioxidu. Teraz je možné syntetizovať seskvioxány s pyrimidínovým fragmentom - organickými zlúčeninami germánia. Táto zlúčenina je svojou štruktúrou blízka prírodnej, ako v prípade koreňa ženšenu.

Germánium možno pripísať vzácnym stopovým prvkom. Je prítomný vo veľkom množstve rôznych produktov, no v mizerných dávkach. Denný príjem organického germánia je stanovený na 8-10 mg. Posúdením 125 potravín sa zistilo, že s potravou sa denne do tela dostáva asi 1,5 mg germánia. Obsah stopového prvku v 1 g surovej stravy je asi 0,1 - 1,0 μg. Germánium sa nachádza v mlieku, paradajkovej šťave, lososovi a fazuli. Ale s cieľom uspokojiť denná požiadavka v Nemecku by ste mali vypiť 10 litrov denne paradajkový džús alebo zjedzte asi 5 kilogramov lososa. Z hľadiska ceny týchto produktov, fyziologických vlastností človeka a zdravého rozumu tiež nie je možné použitie takého množstva produktov s obsahom germánia. Na území Ruska má asi 80-90% populácie nedostatok germánia, preto boli vyvinuté špeciálne prípravky.

Praktické štúdie ukázali, že germánium je v tele najviac v čreve, žalúdku, slezine, kostnej dreni a krvi. Vysoký obsah mikroelementu v črevách a žalúdku naznačuje predĺžený účinok procesu absorpcie lieku do krvi. Existuje predpoklad, že organické germánium sa v krvi správa v podstate rovnako ako hemoglobín, t.j. má negatívny náboj a podieľa sa na prenose kyslíka do tkanív. Zabraňuje teda rozvoju hypoxie na úrovni tkaniva.

V dôsledku opakovaných experimentov bola preukázaná vlastnosť germánia aktivovať T-killery a podporovať indukciu gama interferónov, ktoré potláčajú proces rozmnožovania rýchlo sa deliacich buniek. Hlavným smerom účinku interferónov je protinádorová a antivírusová ochrana, rádioprotektívne a imunomodulačné funkcie lymfatického systému.

Germánium vo forme seskvioxidu má schopnosť pôsobiť na vodíkové ióny H+, čím vyhladzuje ich škodlivý vplyv na bunky tela. Zárukou vynikajúceho fungovania všetkých systémov ľudského tela je neprerušovaný prísun kyslíka do krvi a všetkých tkanív. Organické germánium nielen dodáva kyslík do všetkých bodov tela, ale podporuje aj jeho interakciu s vodíkovými iónmi.

• - Germánium je kov, ale jeho krehkosť sa dá prirovnať ku sklu.
• - Niektoré príručky uvádzajú, že germánium má striebornú farbu. To sa však nedá povedať, pretože farba germánia priamo závisí od spôsobu spracovania povrchu kovu. Niekedy môže pôsobiť takmer čierno, inokedy má oceľovú farbu a niekedy môže byť striebristá.
• - Germánium sa našlo na povrchu slnka, ako aj v zložení meteoritov, ktoré spadli z vesmíru.
• - Organoprvkovú zlúčeninu germánia prvýkrát získal objaviteľ prvku Clemens Winkler z chloridu germánia v roku 1887, bolo to tetraetylgermánium. Zo všetkých prijatých súčasné štádiumžiadna z organoprvkových zlúčenín germánia nie je jedovatá. Zároveň väčšina mikroprvkov cínu a organoolova, ktoré sú svojimi fyzikálnymi vlastnosťami analógmi germánia, je toxická.
• - Dmitri Ivanovič Mendelejev predpovedal tri chemické prvky ešte pred ich objavením, vrátane germánia, pričom prvok nazval ekasilicium kvôli jeho podobnosti s kremíkom. Predpoveď slávneho ruského vedca bola taká presná, že vedcov, vr. a Winkler, ktorí objavili germánium. Atómová hmotnosť podľa Mendelejeva bola 72, v skutočnosti to bolo 72,6; špecifická hmotnosť podľa Mendelejeva bolo 5,5 v skutočnosti - 5,469; atómový objem podľa Mendelejeva bol 13 v skutočnosti - 13,57; najvyšší oxid podľa Mendeleeva je EsO2, v skutočnosti - GeO2, jeho špecifická hmotnosť podľa Mendeleeva bola 4,7, v skutočnosti - 4,703; chloridová zlúčenina podľa Mendelejeva EsCl4 - kvapalina, bod varu asi 90 °C, v skutočnosti - chloridová zlúčenina GeCl4 - kvapalina, bod varu 83 °C, zlúčenina s vodíkom podľa Mendeleeva EsH4 je plynný, zlúčenina s vodíkom je v skutočnosti plynný GeH4; organokovová zlúčenina podľa Mendeleeva Es(C2H5)4, bod varu 160 °C, organokovová zlúčenina v skutočnosti - Ge(C2H5)4 bod varu 163,5 °C. Ako je možné vidieť z vyššie uvedených informácií, Mendelejevova predpoveď bola prekvapivo presná.
• - 26. februára 1886 začal Clemens Winkler svoj list Mendelejevovi slovami "Vážený pane." Pomerne zdvorilým spôsobom povedal ruskému vedcovi o objave nového prvku nazývaného germánium, ktorý vo svojich vlastnostiach nebol ničím iným ako predtým predpovedaným Mendelejevovým „ekasilicium“. Odpoveď Dmitrija Ivanoviča Mendelejeva nebola o nič menej zdvorilá. Vedec súhlasil s objavom svojho kolegu, pričom germánium označil za „korunu svojho periodického systému“ a Winklera za „otca“ prvku hodného nosenia tejto „koruny“.
• - Germánium ako klasický polovodič sa stalo kľúčom k riešeniu problému vytvárania supravodivých materiálov, ktoré fungujú pri teplote tekutého vodíka, nie však tekutého hélia. Ako viete, vodík prechádza do kvapalného stavu z plynného stavu, keď teplota dosiahne –252,6 °C alebo 20,5 °K. V 70. rokoch 20. storočia bol vyvinutý film z germánia a nióbu, ktorého hrúbka bola len niekoľko tisíc atómov. Tento film je schopný udržať si supravodivosť aj pri teplotách 23,2°K a nižších.
• - Pri pestovaní monokryštálu germánia sa na povrch roztaveného germánia umiestňuje kryštál germánia - „semeno“, ktoré sa postupne zvyšuje pomocou automatického zariadenia, pričom teplota taveniny mierne presahuje bod topenia germánia (937 ° C). . „Semienko“ sa otáča tak, aby monokryštál, ako sa hovorí, „obrastal mäsom“ zo všetkých strán rovnomerne. Treba si uvedomiť, že pri takomto raste sa deje to isté ako pri procese zónového tavenia, t.j. do tuhej fázy prechádza prakticky len germánium a všetky nečistoty zostávajú v tavenine.

História

Existenciu takého prvku, ako je germánium, predpovedal už v roku 1871 Dmitrij Ivanovič Mendelejev, vzhľadom na jeho podobnosti s kremíkom sa prvok nazýval ekasilicium. V roku 1886 objavil profesor na Freibergskej banskej akadémii argyrodit, nový minerál striebra. Potom tento minerál celkom starostlivo študoval profesor technickej chémie Clemens Winkler, pričom vykonal kompletnú analýzu minerálu. Štyridsaťosemročný Winkler bol právom považovaný za najlepšieho analytika na Freibergskej banskej akadémii, a preto dostal príležitosť študovať argyrodit.

V pomerne krátkom čase bol profesor schopný poskytnúť správu o percentách rôznych prvkov v pôvodnom minerále: striebro v jeho zložení bolo 74,72%; síra - 17,13 %; oxid železnatý - 0,66%; ortuť - 0,31 %; oxid zinočnatý - 0,22 %, ale takmer sedem percent - to bol podiel nejakého nepochopiteľného prvku, ktorý, ako sa zdá, v tom čase ešte nebol objavený. V súvislosti s tým sa Winkler rozhodol izolovať neidentifikovanú zložku argyrodptu, študovať jej vlastnosti a v procese výskumu si uvedomil, že vlastne našiel úplne nový prvok – išlo o vysvetlenie predpovedané D.I. Mendelejev.

Bolo by však nesprávne myslieť si, že Winklerova práca prebehla hladko. Dmitrij Ivanovič Mendelejev okrem ôsmej kapitoly svojej knihy Základy chémie píše: „Spočiatku (február 1886) nedostatok materiálu, ako aj absencia spektra v plameni a rozpustnosť zlúčenín germánia, vážne brzdil Winklerov výskum...“ Stojí za to venovať pozornosť slovám „žiadne spektrum. Ale ako to? V roku 1886 už bola široko používaná metóda spektrálnej analýzy. Pomocou tejto metódy boli objavené prvky ako tálium, rubídium, indium, cézium na Zemi a hélium na Slnku. Vedci už s istotou vedeli, že každý chemický prvok bez výnimky má individuálne spektrum a potom zrazu žiadne spektrum neexistuje!

Vysvetlenie tohto javu sa objavilo o niečo neskôr. Germánium má charakteristické spektrálne čiary. Ich vlnová dĺžka je 2651,18; 3039,06 Ǻ a niekoľko ďalších. Všetky však ležia v ultrafialovej neviditeľnej časti spektra, možno považovať za šťastie, že Winkler je prívržencom tradičných metód analýzy, pretože práve tieto metódy ho priviedli k úspechu.

Winklerov spôsob získavania germánia z minerálu je celkom blízky jednej z moderných priemyselných metód izolácie 32. prvku. Najprv sa germánium, ktoré bolo obsiahnuté v argaroide, premenilo na oxid. Potom sa výsledný biely prášok zahrial na teplotu 600-700 °C vo vodíkovej atmosfére. V tomto prípade sa reakcia ukázala ako zrejmá: Ge02 + 2H2 → Ge + 2H20.

Touto metódou sa prvýkrát získal relatívne čistý prvok č. 32, germánium. Winkler najskôr zamýšľal pomenovať vanád neptúnium podľa rovnomennej planéty, pretože Neptún, podobne ako germánium, bol najskôr predpovedaný a až potom nájdený. Potom sa však ukázalo, že takýto názov sa už raz použil, jeden nepravdivo objavený chemický prvok sa volal neptúnium. Winkler sa rozhodol neohroziť svoje meno a objav a opustil neptúnium. Jeden francúzsky vedec Rayon navrhol, no neskôr jeho návrh uznal ako vtip, navrhol nazvať prvok hranatý, t.j. „kontroverzný, hranatý“, no Winklerovi sa tento názov tiež nepáčil. V dôsledku toho si vedec nezávisle vybral názov pre svoj prvok a pomenoval ho germánium na počesť svojej rodnej krajiny Nemecka, časom sa toto meno ustálilo.

Až na 2. poschodie. 20. storočie praktické využitie germánia zostalo dosť obmedzené. Priemyselná výroba kovu vznikla až v súvislosti s rozvojom polovodičov a polovodičovej elektroniky.

Byť v prírode

Germánium možno klasifikovať ako stopový prvok. V prírode sa prvok vo voľnej forme vôbec nevyskytuje. Celkový hmotnostný obsah kovov v zemskej kôre našej planéty je 7 × 10 −4 % %. To je viac ako obsah takých chemických prvkov ako striebro, antimón či bizmut. Ale vlastné minerály germánia sú v prírode dosť vzácne a veľmi vzácne. Takmer všetky tieto minerály sú sulfosali, napríklad germanit Cu 2 (Cu, Fe, Ge, Zn) 2 (S, As) 4, konfieldit Ag 8 (Sn,Ce)S 6, argyrodit Ag8GeS6 a iné.

Hlavná časť germánia rozptýlená v zemskej kôre je obsiahnutá v obrovskom množstve hornín, ako aj v mnohých mineráloch: sulfitové rudy neželezných kovov, železné rudy, niektoré oxidové minerály (chromit, magnetit, rutil a iné), žuly. , diabasy a bazalty. V zložení niektorých sfaleritov môže obsah prvku dosiahnuť niekoľko kilogramov na tonu, napríklad vo frankeite a sulvanite 1 kg / t, v enargitoch je obsah germánia 5 kg / t, v pyrargyrite - až 10 kg / t, ale v iných silikátoch a sulfidoch - desiatky a stovky g/t. Malý podiel germánia je prítomný takmer vo všetkých kremičitanoch, ako aj v niektorých ložiskách ropy a uhlia.

Hlavným minerálom prvku je siričitan germánsky (vzorec GeS2). Minerál sa nachádza ako nečistota v siričitanoch zinočnatých a iných kovoch. Najdôležitejšie minerály germánia sú: 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, rhenierit Cu 3 (Fe, Ge, Zn) (S, As) 4 a argyrodit Ag 8 GeS 6 .

Germánium je prítomné na územiach všetkých štátov bez výnimky. Ale žiadna z priemyselných krajín sveta nemá priemyselné ložiská tohto kovu. Germánium je veľmi, veľmi rozptýlené. Na Zemi sa minerály tohto kovu považujú za veľmi zriedkavé, pričom obsah germánia je najmenej 1%. Medzi takéto minerály patrí germanit, argyrodit, ultramafic a iné, vrátane minerálov objavených v posledných desaťročiach: schtotit, renierit, plumbogermanit a konfieldit. Ložiská všetkých týchto nerastov nie sú schopné uspokojiť potreby moderného priemyslu v tomto vzácnom a dôležitom chemickom prvku.

Väčšina germánia je rozptýlená v mineráloch iných chemických prvkov a nachádza sa aj v prírodných vodách, v uhlí, v živých organizmoch a v pôde. Napríklad obsah germánia v bežnom uhlí niekedy dosahuje viac ako 0,1%. Ale takýto údaj je dosť zriedkavý, zvyčajne je podiel germánia nižší. Ale v antracitovej farbe nie je takmer žiadne germánium.

Potvrdenie

Pri spracovaní germániumsulfidu sa získava oxid GeO 2, pomocou vodíka sa redukuje na voľné germánium.

V priemyselnej výrobe sa germánium ťaží najmä ako vedľajší produkt pri spracovaní rúd neželezných kovov (zinková zmes, polymetalické koncentráty zinok-meď-olovo s obsahom 0,001-0,1% germánia), popol zo spaľovania uhlia a niektoré vedľajšie produkty chémie koksu.

Spočiatku sa germániový koncentrát (od 2 % do 10 % germánia) izoluje z vyššie uvedených zdrojov rôznymi spôsobmi, ktorých výber závisí od zloženia suroviny. Pri spracovaní boxového uhlia sa germánium čiastočne vyzráža (od 5% do 10%) na dechtovú vodu a živicu, odtiaľ sa extrahuje v kombinácii s tanínom, potom sa suší a vypáli pri teplote 400-500 ° C. Výsledkom je koncentrát, ktorý obsahuje cca 30-40% germánia, germánium sa z neho izoluje vo forme GeCl 4 . Proces extrakcie germánia z takého koncentrátu spravidla zahŕňa rovnaké fázy:

1) Koncentrát sa chlóruje kyselinou chlorovodíkovou, zmesou kyseliny a chlóru vo vodnom prostredí, prípadne inými chloračnými činidlami, čím môže vzniknúť technický GeCl 4 . Na čistenie GeCl 4 sa používa rektifikácia a extrakcia nečistôt koncentrovanej kyseliny chlorovodíkovej.

2) Uskutoční sa hydrolýza GeCl4, produkty hydrolýzy sa kalcinujú, kým sa nezíska oxid Ge02.

3) GeO sa redukuje vodíkom alebo amoniakom na čistý kov.

Po prijatí najčistejšieho germánia, ktoré sa používa v polovodičových technických prostriedkoch, sa uskutoční zónové tavenie kovu. Monokryštálové germánium, potrebné na výrobu polovodičov, sa zvyčajne získava zónovým tavením alebo Czochralského metódou.

Metódy izolácie germánia z dechtových vôd koksární vyvinul sovietsky vedec V.A. Nazarenko. V tejto surovine nie je germánium viac ako 0,0003 %, avšak použitím dubového extraktu z nich je ľahké vyzrážať germánium vo forme tanidového komplexu.

Hlavnou zložkou tanínu je ester glukózy, kde je prítomný radikál kyseliny meta-digalovej, ktorý viaže germánium, aj keď je koncentrácia prvku v roztoku veľmi nízka. Zo sedimentu ľahko získate koncentrát, ktorého obsah oxidu germáničitého je až 45 %.

Následné premeny budú už len málo závisieť od druhu suroviny. Germánium sa redukuje vodíkom (ako v prípade Winklera v 19. storočí), avšak oxid germánia sa musí najskôr izolovať od mnohých nečistôt. Úspešná kombinácia vlastností jednej zlúčeniny germánia sa ukázala ako veľmi užitočná pri riešení tohto problému.

Chlorid germánsky GeCl4. je prchavá kvapalina, ktorá vrie už pri 83,1 °C. Preto sa celkom pohodlne čistí destiláciou a rektifikáciou (v kremenných kolónach s náplňou).

GeCl4 je takmer nerozpustný v kyseline chlorovodíkovej. To znamená, že rozpustenie nečistôt HCl možno použiť na jeho čistenie.

Vyčistený chlorid germániitý sa spracuje vodou a vyčistí sa iónomeničovými živicami. Znakom požadovanej čistoty je zvýšenie merného odporu vody na 15-20 miliónov ohm cm.

Hydrolýza GeCl4 nastáva pôsobením vody:

GeCl4 + 2H20 -> Ge02 + 4HCl.

Je vidieť, že máme pred sebou „spätne napísanú“ rovnicu reakcie získania chloridu germánia.

Potom prichádza redukcia GeO2 pomocou čisteného vodíka:

GeO2 + 2 H2O → Ge + 2 H2O.

V dôsledku toho sa získa práškové germánium, ktoré sa leguje a následne čistí metódou zónového tavenia. Táto metóda čistenia bola vyvinutá už v roku 1952 špeciálne na čistenie germánia.

Nečistoty potrebné na to, aby germánium získalo určitý typ vodivosti, sa zavádzajú v konečných štádiách výroby, konkrétne počas zónového tavenia, ako aj počas rastu monokryštálu.

Aplikácia

Germánium je polovodičový materiál používaný v elektronike a technológii pri výrobe mikroobvodov a tranzistorov. Najtenšie vrstvy germánia sa nanášajú na sklo a používajú sa ako odpor v radarových inštaláciách. Zliatiny germánia s rôznymi kovmi sa používajú pri výrobe detektorov a senzorov. Oxid germánsky je široko používaný pri výrobe okuliarov, ktoré majú vlastnosť prepúšťať infračervené žiarenie.

Telurid germánia slúži už veľmi dlho ako stabilný termoelektrický materiál, ako aj zložka termoelektrických zliatin (termo-stredná emf s 50 μV/K).Germánium s ultra vysokou čistotou hrá mimoriadne strategickú úlohu pri výrobe hranoly a šošovky pre infračervenú optiku. Najväčším spotrebiteľom germánia je infračervená optika, ktorá sa používa v počítačová technológia, zameriavacie a raketové navádzacie systémy, prístroje nočného videnia, mapovanie a prieskum zemského povrchu zo satelitov. Germánium je tiež široko používané v systémoch s optickými vláknami (pridávanie germániumtetrafluoridu do sklenených vlákien), ako aj v polovodičových diódach.

Germánium ako klasický polovodič sa stalo kľúčom k riešeniu problému vytvárania supravodivých materiálov, ktoré fungujú pri teplote tekutého vodíka, ale nie tekutého hélia. Ako viete, vodík prechádza do kvapalného stavu z plynného stavu, keď teplota dosiahne -252,6 ° C alebo 20,5 ° K. V 70. rokoch 20. storočia bol vyvinutý film z germánia a nióbu, ktorého hrúbka bola len niekoľko tisíc atómov. Tento film je schopný udržať si supravodivosť aj pri teplotách 23,2°K a nižších.

Zatavením india do HES dosky, čím sa vytvorí oblasť s takzvanou dierovou vodivosťou, sa získa rektifikačné zariadenie, t.j. dióda. Dióda má vlastnosť prepúšťať elektrický prúd v jednom smere: oblasť elektrónov z oblasti s dierovou vodivosťou. Po zatavení india na oboch stranách dosky HES sa táto doska stane základom tranzistora. Prvýkrát na svete bol germániový tranzistor vytvorený už v roku 1948 a už po dvadsiatich rokoch podobné zariadenia vyrobené v stovkách miliónov.

Diódy na báze germánia a triódy sa široko používajú v televízoroch a rádiách, v širokej škále meracích zariadení a výpočtových zariadení.

Germánium sa používa aj v iných obzvlášť dôležitých oblastiach modernej techniky: pri meraní nízkych teplôt, pri detekcii infračerveného žiarenia atď.

Použitie metly vo všetkých týchto oblastiach vyžaduje germánium veľmi vysokej chemickej a fyzikálnej čistoty. Chemická čistota je taká čistota, pri ktorej by množstvo škodlivých nečistôt nemalo byť väčšie ako jedna desaťmilióntina percenta (10-7%). Fyzická čistota znamená minimum dislokácií, minimum porúch v kryštálovej štruktúre látky. Na jeho dosiahnutie sa špeciálne pestuje jednokryštálové germánium. IN tento prípad celý kovový ingot je len jeden kryštál.

Na tento účel sa na povrch roztaveného germánia umiestni kryštál germánia - „semeno“, ktoré pomocou automatického zariadenia postupne stúpa, pričom teplota taveniny mierne presahuje teplotu topenia germánia (937 ° C). „Semienko“ sa otáča tak, aby monokryštál, ako sa hovorí, „obrastal mäsom“ zo všetkých strán rovnomerne. Treba si uvedomiť, že pri takomto raste sa deje to isté ako pri procese zónového tavenia, t.j. do tuhej fázy prechádza prakticky len germánium a všetky nečistoty zostávajú v tavenine.

Fyzikálne vlastnosti

Pravdepodobne málokto z čitateľov tohto článku musel vizuálne vidieť vanád. Samotný prvok je dosť vzácny a drahý, nevyrába sa z neho spotrebný tovar a výplň ich germánia, ktoré sa nachádza v elektrospotrebičoch, je taká malá, že kov nie je vidieť.

Niektoré referenčné knihy uvádzajú, že germánium má striebornú farbu. To sa však nedá povedať, pretože farba germánia priamo závisí od spôsobu spracovania povrchu kovu. Niekedy môže pôsobiť takmer čierno, inokedy má oceľovú farbu a niekedy môže byť striebristá.

Germánium je taký vzácny kov, že náklady na jeho ingot možno porovnať s cenou zlata. Germánium sa vyznačuje zvýšenou krehkosťou, ktorú možno porovnávať len so sklom. Navonok je germánium celkom blízko kremíku. Tieto dva prvky sú konkurentmi pre titul najdôležitejšieho polovodiča a analógov. Aj keď sú niektoré technické vlastnosti prvku do značnej miery podobné, vzhľadom na vzhľad materiálov je veľmi ľahké rozlíšiť germánium od kremíka, germánium je viac ako dvakrát ťažšie. Hustota kremíka je 2,33 g/cm3 a hustota germánia je 5,33 g/cm3.

Nemožno však jednoznačne hovoriť o hustote germánia, pretože. údaj 5,33 g/cm3 sa vzťahuje na germánium-1. Ide o jednu z najdôležitejších a najbežnejších modifikácií z piatich alotropných modifikácií 32. prvku. Štyri z nich sú kryštalické a jeden je amorfný. Germánium-1 je najľahšia zo štyroch kryštalických modifikácií. Jeho kryštály sú postavené úplne rovnako ako diamantové kryštály, a = 0,533 nm. Ak je však táto štruktúra na uhlík maximálne hustá, potom má germánium aj hustejšie modifikácie. Mierne teplo a vysoký tlak (asi 30 000 atmosfér pri 100 ° C) premieňa germánium-1 na germánium-2, ktorého štruktúra kryštálovej mriežky je úplne rovnaká ako štruktúra bieleho cínu. Rovnakú metódu používame na získanie germánia-3 a germánia-4, ktoré sú ešte hustejšie. Všetky tieto „nie celkom obyčajné“ modifikácie predčí germánium-1 nielen hustotou, ale aj elektrickou vodivosťou.

Hustota tekutého germánia je 5,557 g/cm3 (pri 1000°C), teplota topenia kovu je 937,5°C; teplota varu je asi 2700 °C; hodnota súčiniteľa tepelnej vodivosti je približne 60 W / (m (K), alebo 0,14 cal / (cm (sec (deg)) pri teplote 25 ° C. Pri bežných teplotách je aj čisté germánium krehké, ale keď dosiahne 550 °C, začína podľahnúť Na mineralogickej stupnici je tvrdosť germánia od 6 do 6,5, hodnota súčiniteľa stlačiteľnosti (v tlakovom rozmedzí od 0 do 120 H/m2, resp. od 0 do 12000 kgf / mm 2) je 1,4 10-7 m 2 /mn (alebo 1,4 10-6 cm 2 /kgf), povrchové napätie je 0,6 n/m (alebo 600 dynov/cm).

Germánium je typický polovodič s veľkosťou zakázaného pásma 1,104·10 -19 alebo 0,69 eV (pri 25 °C); v germániu s vysokou čistotou je elektrický odpor 0,60 ohm (m (60 ohm (cm) (25 ° C); index mobility elektrónov je 3900 a pohyblivosť otvoru je 1900 cm 2 / in. s (pri 25 ° C a pri obsahu od 8 % nečistôt.) Pre infračervené lúče, ktorých vlnová dĺžka je viac ako 2 mikróny, je kov transparentný.

Germánium je pomerne krehké, nedá sa spracovať za tepla ani za studena tlakom pod 550 °C, ale ak teplota stúpne, kov sa stáva tvárnym. Tvrdosť kovu na mineralogickej stupnici je 6,0-6,5 (germánium sa reže na platne pomocou kovového alebo diamantového kotúča a brusiva).

Chemické vlastnosti

Germánium, ktoré je v chemických zlúčeninách, zvyčajne vykazuje druhú a štvrtú valenciu, ale zlúčeniny štvormocného germánia sú stabilnejšie. Germánium je pri izbovej teplote odolné voči pôsobeniu vody, vzduchu, ako aj alkalických roztokov a zriedených koncentrátov kyseliny sírovej alebo chlorovodíkovej, ale prvok sa celkom ľahko rozpúšťa v aqua regia alebo alkalickom roztoku peroxidu vodíka. Prvok sa pomaly oxiduje pôsobením kyseliny dusičnej. Po dosiahnutí teploty 500-700 °C na vzduchu začne germánium oxidovať na oxidy GeO 2 a GeO. (IV) Oxid germánia je biely prášok s teplotou topenia 1116 °C a rozpustnosťou vo vode 4,3 g/l (pri 20 °C). Podľa svojich chemických vlastností je látka amfotérna, rozpustná v zásadách, ťažko v minerálnej kyseline. Získava sa penetráciou hydratovanej zrazeniny GeO 3 nH 2 O, ktorá sa uvoľňuje pri hydrolýze Deriváty kyseliny germánskej, napríklad kovové germanáty (Na 2 GeO 3, Li 2 GeO 3 atď.) sú pevné látky s vysokými teplotami topenia, možno získať tavením GeO 2 a iných oxidov.

V dôsledku interakcie germánia a halogénov môžu vzniknúť zodpovedajúce tetrahalogenidy. Najjednoduchšie je reakcia prebiehať s chlórom a fluórom (aj pri izbovej teplote), potom s jódom (teplota 700-800 °C, prítomnosť CO) a brómom (pri miernom zahrievaní). Jednou z najdôležitejších zlúčenín germánia je tetrachlorid (vzorec GeCl 4). Je to bezfarebná kvapalina s teplotou topenia 49,5°C, bodom varu 83,1°C a hustotou 1,84 g/cm3 (pri 20°C). Látka je silne hydrolyzovaná vodou, pričom sa uvoľňuje zrazenina hydratovaného oxidu (IV). Tetrachlorid sa získava chloráciou kovového germánia alebo interakciou oxidu GeO2 a koncentrovanej kyseliny chlorovodíkovej. Známe sú aj halogenidy germánia so všeobecným vzorcom GeX2, hexachlórdigermán Ge2Cl6, monochlorid GeCl, ako aj oxychloridy germánia (napríklad CeOCl2).

Po dosiahnutí 900-1000 °C síra energicky interaguje s germániom a vytvára GeS 2 disulfid. Je to biela pevná látka s teplotou topenia 825 °C. Možný je aj vznik GeS monosulfidu a podobných zlúčenín germánia s telúrom a selénom, ktoré sú polovodičmi. Pri teplote 1 000 – 1 100 °C vodík mierne reaguje s germániom, pričom vzniká zárodok (GeH) X, čo je nestabilná a vysoko prchavá zlúčenina. Germánske vodíky radu Ge n H 2n + 2 až Ge 9 H 20 môžu vznikať reakciou germanidov so zriedenou HCl. Germylén je známy aj so zložením GeH 2 . Germánium nereaguje priamo s dusíkom, existuje však nitrid Ge 3 N 4, ktorý sa získava pôsobením amoniaku na germánium (700-800 °C). Germánium neinteraguje s uhlíkom. S mnohými kovmi tvorí germánium rôzne zlúčeniny - germanidy.

Je známych veľa komplexných zlúčenín germánia, ktoré sa stávajú čoraz dôležitejšími v analytickej chémii prvku germánia, ako aj v procesoch získavania chemického prvku. Germánium je schopné vytvárať komplexné zlúčeniny s organickými molekulami obsahujúcimi hydroxylové skupiny (viacmocné alkoholy, viacsýtne kyseliny a iné). Existujú aj germániové heteropolykyseliny. Rovnako ako ostatné prvky skupiny IV, germánium charakteristicky tvorí organokovové zlúčeniny. Príkladom je tetraetylgermán (C2H5)4Ge3.

IN Ľudské telo obsahuje obrovské množstvo mikro a makro prvkov, bez ktorých by plné fungovanie všetkých orgánov a systémov bolo jednoducho nemožné. O niektorých z nich ľudia neustále počujú a iní si vôbec neuvedomujú existenciu iných, ale všetky zohrávajú úlohu pri dobrom zdraví. Do poslednej skupiny patrí aj germánium obsiahnuté v ľudskom tele v organickej forme. Aký druh prvku je, za aké procesy je zodpovedný a aká úroveň sa považuje za normu - čítajte ďalej.

Popis a charakteristika

Vo všeobecnom zmysle je germánium jedným z chemických prvkov uvedených v slávnej periodickej tabuľke (patrí do štvrtej skupiny). V prírode sa prezentuje ako pevná, sivobiela látka s kovovým leskom, no v ľudskom tele je obsiahnutá v organickej forme.

Je potrebné povedať, že ho nemožno nazvať veľmi vzácnym, pretože sa nachádza v železných a sulfidových rudách a kremičitanoch, hoci germánium prakticky netvorí vlastné minerály. Obsah chemického prvku v zemskej kôre niekoľkonásobne prevyšuje koncentráciu striebra, antimónu a bizmutu a v niektorých mineráloch jeho množstvo dosahuje 10 kg na tonu. Vody oceánov obsahujú asi 6 10-5 mg/l germánia.

Mnohé rastliny rastúce na rôznych kontinentoch sú schopné absorbovať malé množstvo tohto chemického prvku a jeho zlúčenín z pôdy, po ktorej sa môžu dostať do ľudského tela. V organickej forme sa všetky takéto zložky priamo podieľajú na rôznych metabolických a regeneračných procesoch, o ktorých sa bude diskutovať neskôr.

Vedel si?Prvýkrát si tento chemický prvok všimli v roku 1886 a dozvedeli sa o ňom vďaka úsiliu nemeckého chemika K. Winklera. Pravda, až do tohto bodu o jeho existencii hovoril aj Mendelejev (v roku 1869), ktorý ho najskôr podmienečne nazval „ekasilicium“.

Funkcie a úloha v tele

Nedávno sa vedci domnievali, že germánium je pre ľudí úplne zbytočné a v zásade neplní v tele živých organizmov absolútne žiadnu funkciu. Dnes je však s istotou známe, že jednotlivé organické zlúčeniny tohto chemického prvku možno úspešne použiť aj ako liečivé prípravky, aj keď je príliš skoro hovoriť o ich účinnosti.

Pokusy uskutočnené na laboratórnych hlodavcoch ukázali, že aj malé množstvo germánia môže predĺžiť životnosť zvierat o 25-30%, a to je samo o sebe dobrý dôvod zamyslieť sa nad jeho prínosom pre človeka.
Už uskutočnené štúdie o úlohe organického germánia v ľudskom tele umožňujú rozlíšiť nasledujúce biologické funkcie tohto chemického prvku:

• prevencia kyslíkového hladovania tela prenosom kyslíka do tkanív (zníži sa riziko tzv. "hypoxie krvi", ktorá sa prejavuje znížením množstva hemoglobínu v erytrocytoch);
• stimulácia rozvoja ochranných funkcií tela potlačením procesov šírenia mikrobiálnych buniek a aktiváciou buniek špecifickej imunity;
• aktívne protiplesňové, antivírusové a antibakteriálne účinky v dôsledku produkcie interferónu, ktorý chráni telo pred škodlivými mikroorganizmami;
• silný antioxidačný účinok, vyjadrený v blokovaní voľných radikálov;
• oneskorenie vo vývoji nádorových novotvarov a prevencia tvorby metastáz (v tomto prípade germánium neutralizuje pôsobenie negatívne nabitých častíc);
• pôsobí ako regulátor ventilových systémov trávenia, žilového systému a peristaltiky;
• zastavovaním pohybu elektrónov v nervových bunkách pomáhajú zlúčeniny germánia znižovať rôzne prejavy bolesti.

Všetky prebiehajúce experimenty zahŕňajúce stanovenie rýchlosti distribúcie germánia v ľudskom tele po jeho perorálnom užití ukázali, že 1,5 hodiny po požití sa väčšina tohto prvku nachádza v žalúdku, tenkom čreve, slezine, kostnej dreni a samozrejme, v krvi. t.j. vysoký stupeň germánium v ​​orgánoch tráviaceho systému dokazuje svoje predĺžené pôsobenie pri vstrebávaní do krvného obehu.

Dôležité! Nemali by ste nezávisle kontrolovať účinok uvedeného chemického prvku na seba, pretože nesprávny výpočet dávky môže viesť k vážnej otrave.

Čo obsahuje germánium: zdroje produktov

Akýkoľvek mikroelement v našom tele plní určitú funkciu, preto je pre dobré zdravie a udržanie tónu také dôležité zabezpečiť optimálnu úroveň určitých zložiek. To platí aj pre Nemecko. Jeho zásoby môžete denne dopĺňať konzumáciou cesnaku (tu sa nachádza najviac), pšeničných otrúb, strukovín, hríbov, paradajok, rýb a plodov mora (najmä krevety a mušle), dokonca aj medvedieho cesnaku a aloe.
Pomocou selénu je možné posilniť účinok germánia na organizmus. Mnohé z týchto produktov možno ľahko nájsť v dome každej ženy v domácnosti, takže by nemali vzniknúť žiadne ťažkosti.

Denné požiadavky a normy

Nie je žiadnym tajomstvom, že prebytok dokonca užitočných zložiek môže poškodiť nie menej ako ich nedostatok, a preto je pred doplnením strateného množstva germánia dôležité vedieť o jeho prípustnom dennom príjme. Zvyčajne sa táto hodnota pohybuje od 0,4 do 1,5 mg a závisí od veku osoby a existujúceho nedostatku stopových prvkov.

Ľudské telo sa dobre vyrovnáva s absorpciou germánia (absorpcia tohto chemického prvku je 95%) a distribuuje ho relatívne rovnomerne po tkanivách a orgánoch (je jedno, či hovoríme o extracelulárnom alebo intracelulárnom priestore). Sťahovanie germánia von nastáva spolu s močom (vychádza až 90%).

Nedostatok a prebytok

Ako sme spomínali vyššie, akýkoľvek extrém nie je dobrý. To znamená, že nedostatok aj prebytok množstva germánia v tele môže nepriaznivo ovplyvniť jeho funkčné vlastnosti. Takže pri nedostatku mikroelementu (vyplývajúceho z jeho obmedzenej konzumácie s jedlom alebo metabolických porúch v organizme) sa môže vyvinúť osteoporóza a demineralizácia kostného tkaniva a niekoľkonásobne sa zvyšuje možnosť vzniku onkologických ochorení.

Nadmerné množstvo germánia pôsobí na organizmus toxicky a za obzvlášť nebezpečné sa považujú zlúčeniny dvojročného prvku. Vo väčšine prípadov možno jeho prebytok vysvetliť vdychovaním čistých pár za výrobných podmienok (MAC vo vzduchu môže byť 2 mg/m3). Pri priamom kontakte s germániumchloridom nie sú vylúčené lokálne podráždenia kože a jeho požitie do tela je často spojené s poškodením pečene a obličiek.

Vedel si?Pre medicínske účely sa o popísaný prvok najskôr zaujímali Japonci a skutočným prelomom v tomto smere bola štúdia doktora Asaia, ktorý objavil široké spektrum biologických účinkov germánia.

Ako vidíte, opísaný stopový prvok naše telo skutočne potrebuje, aj keď jeho úloha ešte nie je úplne preskúmaná. Preto, aby ste si udržali optimálnu rovnováhu, jednoducho jedzte viac uvedených produktov a snažte sa nenachádzať v škodlivých pracovných podmienkach.