Karakteristike kemijskog elementa germanija

Kemijski element germanium je u četvrtoj skupini (podskupina glavne skupine) u tablici elemenata Mendeleev. Spada u obitelj metala, a njezina relativna atomska masa je 73. Masa, sadržaj germanija u zemljinoj kori je procijenjen na 0,00007 masenih postotaka.

Povijest otkrića

Kemijska komponenta germanija osnovana je zbog prognoze Dmitri Ivanovich Mendelejev. Bili su oni koji su predvidjeli postojanje ekasilicije, preporuke su bile dane za njezino traženje.

Ruski kemičar vjerovao je da je ovaj metalni element u titanu, cirkonijima. Mendeleev je sam pokušao pronaći taj kemijski element, ali njegovi pokušaji nisu bili okrunjeni uspjehom. Samo petnaest godina kasnije, pronađen je mineral u rudniku smještenom u Himmelfurstu, koji se zvao argyrodit. Naziv ovog spoja je zbog srebra pronađenog u ovom mineralu.

Kemijski element germanija u sastavu otkriven je tek nakon što je skupina istraživača iz planinarske akademije Freiberg pokrenula istraživanje. Pod vodstvom K. Winklera saznali su da samo cink, željezo i sumpor, živa, čine samo 93 posto minerala. Winkler je sugerirao da preostalih sedam posto pada na nepoznat kemijski element u to vrijeme. Nakon provedenih dodatnih kemijskih pokusa, detektiran je germanium. Kemist je izvijestio o svom otkriću u izvješću, predstavio informacije o svojstvima novog elementa njemačkom kemijskom društvu.

Kemijski element germanija zastupao je Winkler kao nonmetal, analogno antimonima i arsenima. Kemičar ga je želio nazvati neptunijem, ali to je ime već bilo korišteno. Tada se počelo nazivati ​​germanium. Kemijski element koji je otkrio Winkler izazvao je ozbiljnu raspravu među vodećim kemičarima tog vremena. Njemački znanstvenik Richter sugerirao je da je to isto ekasilicium, o kojemu je Mendelejev govorio. Nakon nekog vremena potvrđena je ova pretpostavka koja je dokazala održivost periodičkog zakona kojeg je stvorio veliki ruski kemičar.

Fizička svojstva

Kako možeš karakterizirati germanij? Kemijski element ima period od 32 sekvence Mendelejev sustav. Ovaj metal se topi na 937.4 ° C. Vrelište ove tvari je 2700 ° C.

Zanimljive činjenice

Germanium je element koji je prvi put korišten u Japanu u medicinske svrhe. Nakon brojnih istraživanja spojeva organo-germanija provedenih na životinjama, kao iu ljudskim istraživanjima, bilo je moguće detektirati pozitivan učinak takvih ruda na žive organizme. Godine 1967. dr. K. Asai uspio je otkriti činjenicu da organski germanium ima ogroman raspon bioloških učinaka.

Biološka aktivnost

Koja je karakteristika kemijskog elementa germanija? On može nositi kisik svim tkivima živog organizma. Ulazak u krv, ponaša se analogno hemoglobinu. Germanium jamči potpuno funkcioniranje svih sustava ljudskog tijela.

To je metal koji stimulira umnožavanje imunoloških stanica. Ona, u obliku organskih spojeva, omogućuje stvaranje gamma-interferona koji sprečavaju reprodukciju mikroba.

Germanium sprečava formiranje malignih tumora, ne dopušta razvoj metastaza. Organski spojevi ovog kemijskog elementa pridonose proizvodnji interferona, molekule zaštitnog proteina, koju proizvodi tijelo kao zaštitna reakcija na izgled stranih tijela.

aplikacije

Antifungalna, antibakterijska, antivirusna svojstva germanija postala su temelj njezine primjene. U Njemačkoj je taj element uglavnom dobiven kao nusproizvod prerade neželjeznih ruda. Na različite načine, koji ovise o sastavu sirovine, izoliran je koncentrat germanija. Njegov sastav nije sadržavao više od 10 posto metala.

Kako točno tehnologija poluvodiča koristi germanija? Karakteristika elementa dane ranije potvrđuje mogućnost njegove uporabe za proizvodnju trioda, dioda, ispravljača snage i detektora kristala. Također, germanium se koristi za stvaranje dozimetrijskih uređaja, uređaja koji su potrebni za mjerenje čvrstoće konstantnog i izmjeničnog magnetskog polja.

Bitno područje primjene ovog metala je proizvodnja infracrvenih detektora zračenja.

Perspektiva je upotreba ne samo germanija, već i nekih njegovih spojeva.

Kemijska svojstva

Germanium na sobnoj temperaturi prilično je otporan na vlagu i kisik.

U seriji kemijski elementi (silicij - germanium-tin), opaža se povećanje sposobnosti smanjenja.

Germanium je otporan na djelovanje otopina klorovodičnih i sumpornih kiselina, on ne djeluje u interakciji s otopinama lužina. U ovom slučaju ovaj metal se brzo otapa u aqua regia (sedam dušičnih i kloridnih kiselina), kao i u alkalnoj otopini vodikovog peroksida.

Kako dati potpuni opis kemijskog elementa? Germanium i njegove legure moraju se analizirati ne samo u smislu fizikalnih, kemijskih svojstava, nego i područja primjene. Proces oksidacije germanija s dušičnom kiselinom polako se provodi.

Biti u prirodi

Pokušajmo dati opis kemijskog elementa. Germanium u prirodi se nalazi samo u obliku spojeva. Među najčešćim mineralima koji sadrže germanija u prirodi, razlikujemo germanite i argyrodite. Osim toga, germanij je prisutan u sulfidima i silikatima cinka, a u beznačajnoj količini prisutan je u različitim vrstama ugljena.

Štetno za zdravlje

Kakav je učinak germanija na tijelu? Kemijski element, čija elektronska formula ima oblik 1e-8e-18e-7e, može negativno utjecati na ljudsko tijelo. Na primjer, prilikom punjenja koncentrata germanija, brušenja, kao i utovara dioksida određenog metala, mogu se pojaviti profesionalne bolesti. Kao drugi izvori koji su štetni za zdravlje, možemo razmotriti proces prerade praha germanija u šipke, dobivajući ugljični monoksid.

Adsorbirani germanium može se brzo ukloniti iz tijela, uglavnom urinom. Trenutno ne postoje detaljne informacije o toksičnosti anorganskih spojeva germanija.

Nadražujući učinak na kožu je germanium tetraklorid. U kliničkim ispitivanjima, te tijekom duljeg oralnih ukupne količine koja je dosegla 16 grama (spirogermanium Organski antitumorski lijek) i drugih spojeva germanija otkrivenih nefrotoksični i neurotoksično djelovanje metala.

Takve doze nisu tipične za industrijska poduzeća. Ti pokusi koji su provedeni na životinjama bili su usmjereni na proučavanje djelovanja germanija i njegovih spojeva na živi organizam. Kao rezultat toga, bilo je moguće utvrditi pogoršanje zdravlja inhalacijom značajne količine prašine od metalnog germanija, kao i njegovog dioksida.

Znanstvenici su u plućima životinja pronašli ozbiljne morfološke promjene, koje su slične proliferativnim procesima. Na primjer, bilo je značajno zadebljanje alveolarnih sekcija, kao i hiperplazija limfnih posuda oko bronha, zadebljanje krvnih žila.

germanij dioksid nije iritirajuće na koži, ali izravni kontakt tog spoja s očima ljuska dovodi do stvaranja germanskog kiseline, koja je ozbiljna očne nadražuje. S produženim intraperitonealnim injekcijama, pronađene su ozbiljne promjene u perifernoj krvi.

Važne činjenice

Najštetnijih spojeva germanija su germanijev klorid i hidrid. Posljednja tvar izaziva ozbiljne trovanja. Kao rezultat toga, morfološka ispitivanja tijela životinja koje su uginule u akutnoj fazi, pokazala značajne poremećaje u krvožilni sustav, kao i stanične promjene u parenhima organa. Znanstvenici su došli do zaključka da je hidrid višenamjenski otrov koji utječe na živčani sustav, potiskuje periferni sustav cirkulacije.

Germanijev tetraklorid

To je jak iritantni dišni sustav, oči, koža. Pri koncentraciji od 13 mg / m³ on može potisnuti plućni odgovor na staničnoj razini. Uz povećanje koncentracije ove supstancije, teške iritacije gornjeg dišnog trakta, opažene su značajne promjene u ritmu i učestalosti disanja.

Otrovanje ovom tvari dovodi do katarhalnog i desquamativnog bronhitisa, intersticijske upale pluća.

recepcija

Kao što je prikazano u prirodi germanija kao nečistoća u nikal, polimetalnih, volframa rudače, da bi se izolirao čisti metala se izvodi na nekoliko industrija konzumiranje procese povezane s rude obogaćenja. Jer je izoliran prvi germanij oksid potom izvodi svoju redukcije s vodikom na povišenoj temperaturi da se dobije jednostavnu metala:

GeO2 + 2H2 = Ge + 2H20.

Elektronska svojstva i izotopi

Germanium se smatra neizravno tipičnim poluvodičem. Magnituda njegove dielektrične statističke propusnosti je 16, a afinitet elektrona je 4eV.

U tankom sloju legiranog galila, moguće je prenijeti stanje supravodljivosti na germanij.

U prirodi, ima pet izotopa ovog metala. Od njih, četiri su stabilna, a peta je podvrgnuta dvostrukom beta propadanju, poluvrijeme je 1.58 × 10²¹ godine.

zaključak

Trenutno, organski spojevi ovog metala se koriste u različitim industrijama. Transparentnost u infracrvenom području spektra metalnog germanij ultra visoke čistoće je važno za proizvodnju optičkih elemenata IC optika: prizmi, leća, optičkih prozora modernih senzora. Najčešći dio uporabe germanija je stvaranje optike za fotoaparate s toplinskim slikama koje djeluju u rasponu valnih duljina od 8 do 14 mikrona.

Takvi uređaji koriste se u vojnoj opremi za infracrvene sustave vođenja, noćnu viziju, pasivnu toplinsku sliku, protupožarne sustave. Također, germanium ima visok indeks loma, koji je neophodan za anti-reflektirajuće prevlake.

U radio-inženjeringu, tranzistori na bazi germanija imaju svojstva koja u mnogim pogledima nadilaze rad silikonskih elemenata. Reverzne struje elemenata germanija su mnogo veće od onih njihovih analoga silicija, što omogućuje značajno povećanje učinkovitosti takvih radio uređaja. S obzirom da germanija nije tako uobičajena kao silicij, silicijski poluvodički elementi uglavnom se koriste u radio uređajima.