Το χημικό στοιχείο γερμανίου είναι στο τέταρτοομάδα (κύρια υποομάδα) στον περιοδικό πίνακα στοιχείων. Ανήκει στην οικογένεια των μετάλλων, η σχετική ατομική μάζα του είναι 73. Κατά βάρος, η περιεκτικότητα σε γερμάνιο στον φλοιό της γης εκτιμάται σε 0,00007 τοις εκατό κατά βάρος.
Το χημικό στοιχείο γερμανίου δημιουργήθηκε χάρη στις προβλέψεις του Ντμίτρι Ιβάνοβιτς Μεντελέγιεφ. Theyταν αυτοί που προέβλεψαν την ύπαρξη του ecasilicon και έδωσαν συστάσεις για την αναζήτησή του.
Ο Ρώσος χημικός πίστευε ότι αυτό το μέταλλοτο στοιχείο βρίσκεται σε μεταλλεύματα τιτανίου, ζιρκονίου. Ο Μεντελέγιεφ προσπάθησε να βρει αυτό το χημικό στοιχείο μόνος του, αλλά οι προσπάθειές του απέτυχαν. Μόλις δεκαπέντε χρόνια αργότερα, σε ένα ορυχείο που βρίσκεται στο Himmelfürst, βρέθηκε ένα ορυκτό, που ονομάζεται αργυροδίτης. Αυτή η ένωση οφείλει το όνομά της στο ασήμι που βρίσκεται σε αυτό το ορυκτό.
Το χημικό στοιχείο γερμανίου στη σύνθεση ήτανανακαλύφθηκε μόνο αφού μια ομάδα χημικών από την Ακαδημία Μεταλλείων Freiberg άρχισε την έρευνα. Υπό την ηγεσία του K. Winkler, ανακάλυψαν ότι το μερίδιο των οξειδίων του ψευδαργύρου, του σιδήρου, καθώς και του θείου, του υδραργύρου αντιπροσωπεύει μόνο το 93 τοις εκατό του ορυκτού. Ο Winkler πρότεινε ότι το υπόλοιπο επτά τοις εκατό ήταν ένα χημικό στοιχείο άγνωστο εκείνη την εποχή. Μετά από πρόσθετα χημικά πειράματα, ανακαλύφθηκε γερμάνιο. Ο χημικός ανακοίνωσε την ανακάλυψή του σε μια έκθεση, παρουσίασε τις πληροφορίες που έλαβε σχετικά με τις ιδιότητες του νέου στοιχείου στη Γερμανική Χημική Εταιρεία.
Το χημικό στοιχείο γερμανίου εισήχθηWinkler ως μη μέταλλο, κατ 'αναλογία με αντιμόνιο και αρσενικό. Ο χημικός ήθελε να το ονομάσει neptunium, αλλά αυτό το όνομα έχει ήδη χρησιμοποιηθεί. Τότε άρχισε να ονομάζεται γερμάνιο. Το χημικό στοιχείο που ανακάλυψε ο Winkler προκάλεσε μια σοβαρή συζήτηση μεταξύ των κορυφαίων χημικών της εποχής. Ο Γερμανός επιστήμονας Richter πρότεινε ότι αυτό είναι το ίδιο το ecasilicium για το οποίο μίλησε ο Mendeleev. Μετά από λίγο καιρό, αυτή η υπόθεση επιβεβαιώθηκε, η οποία απέδειξε τη βιωσιμότητα του περιοδικού νόμου που δημιούργησε ο μεγάλος Ρώσος χημικός.
Πώς μπορείτε να χαρακτηρίσετε το γερμάνιο;Το χημικό στοιχείο έχει 32 σειριακούς αριθμούς στο περιοδικό σύστημα του Mendeleev. Αυτό το μέταλλο λιώνει στους 937,4 ° C. Το σημείο βρασμού αυτής της ουσίας είναι 2700 ° C.
Γερμάνιο - το στοιχείο που έγινε για πρώτη φοράχρησιμοποιείται στην Ιαπωνία για ιατρικούς σκοπούς. Μετά από πολυάριθμες μελέτες ενώσεων οργανογερμανίου που πραγματοποιήθηκαν σε ζώα, καθώς και κατά τη διάρκεια μελετών σε ανθρώπους, ήταν δυνατό να ανακαλυφθεί η θετική επίδραση τέτοιων μεταλλευμάτων στους ζωντανούς οργανισμούς. Το 1967, ο Δρ. Κ. Ασάι μπόρεσε να ανακαλύψει το γεγονός ότι το οργανικό γερμάνιο έχει ένα τεράστιο φάσμα βιολογικών επιδράσεων.
Ποιο είναι το χαρακτηριστικό ενός χημικού στοιχείουΓερμανία? Είναι σε θέση να μεταφέρει οξυγόνο σε όλους τους ιστούς ενός ζωντανού οργανισμού. Μόλις εισέλθει στο αίμα, συμπεριφέρεται παρόμοια με την αιμοσφαιρίνη. Το γερμάνιο εγγυάται την πλήρη λειτουργία όλων των συστημάτων του ανθρώπινου σώματος.
Είναι αυτό το μέταλλο που διεγείρει τον πολλαπλασιασμό των κυττάρων του ανοσοποιητικού. Με τη μορφή οργανικών ενώσεων, επιτρέπει τον σχηματισμό γάμμα ιντερφερόνων, οι οποίες καταστέλλουν την αναπαραγωγή μικροβίων.
Το γερμάνιο εμποδίζει το σχηματισμό κακοήθωνόγκους, αποτρέπει την ανάπτυξη μεταστάσεων. Οι οργανικές ενώσεις αυτού του χημικού στοιχείου συμβάλλουν στην παραγωγή ιντερφερόνης, ενός προστατευτικού μορίου πρωτεΐνης που παράγεται από το σώμα ως προστατευτική απάντηση στην εμφάνιση ξένων σωμάτων.
Αντιμυκητιασικό, αντιβακτηριακό,η αντιική ιδιότητα του γερμανίου έχει γίνει η βάση για τα πεδία εφαρμογής του. Στη Γερμανία, αυτό το στοιχείο ελήφθη κυρίως ως υποπροϊόν της επεξεργασίας μη σιδηρούχων μεταλλευμάτων. Το συμπύκνωμα γερμανίου απομονώθηκε με διάφορους τρόπους, ανάλογα με τη σύνθεση της πρώτης ύλης. Δεν περιείχε πάνω από 10 τοις εκατό μέταλλο.
Πώς ακριβώς στον σύγχρονο ημιαγωγόχρησιμοποιείται τεχνική γερμανίου; Τα χαρακτηριστικά του στοιχείου, που δόθηκαν νωρίτερα, επιβεβαιώνουν τη δυνατότητα χρήσης του για την παραγωγή τριόδων, διόδων, ανορθωτών ισχύος, ανιχνευτών κρυστάλλων. Επίσης το γερμάνιο χρησιμοποιείται στη δημιουργία συσκευών δοσιμετρίας, συσκευών που είναι απαραίτητες για τη μέτρηση της έντασης των σταθερών και εναλλασσόμενων μαγνητικών πεδίων.
Ένας βασικός τομέας εφαρμογής αυτού του μετάλλου είναι η κατασκευή ανιχνευτών υπερύθρων.
Είναι πολλά υποσχόμενο να χρησιμοποιήσουμε όχι μόνο το ίδιο το γερμάνιο, αλλά και μερικές από τις ενώσεις του.
Το γερμάνιο σε θερμοκρασία δωματίου είναι αρκετά ανθεκτικό στην υγρασία και το ατμοσφαιρικό οξυγόνο.
Στη σειρά χημικών στοιχείων (πυρίτιο - γερμάνιο - κασσίτερος), παρατηρείται αύξηση της μειωσιμότητας.
Το γερμάνιο είναι ανθεκτικό σε διαλύματα αλατιούκαι θειικά οξέα, δεν αλληλεπιδρά με αλκαλικά διαλύματα. Ταυτόχρονα, αυτό το μέταλλο διαλύεται αρκετά γρήγορα στο aqua regia (επτά νιτρικά και υδροχλωρικά οξέα), καθώς και σε ένα αλκαλικό διάλυμα υπεροξειδίου του υδρογόνου.
Πώς να χαρακτηρίσετε πλήρως μια χημική ουσίαστοιχείο? Το γερμάνιο και τα κράματά του πρέπει να αναλυθούν όχι μόνο ως προς τις φυσικές και χημικές ιδιότητες, αλλά και σε τομείς εφαρμογής. Η οξείδωση του γερμανίου με νιτρικό οξύ προχωρά αρκετά αργά.
Ας προσπαθήσουμε να χαρακτηρίσουμε το χημικόστοιχείο. Το γερμάνιο βρίσκεται στη φύση μόνο με τη μορφή ενώσεων. Μεταξύ των πιο κοινών ορυκτών που περιέχουν γερμάνιο στη φύση, ξεχωρίζουμε τον γερμανίτη και τον αργυροδίτη. Επιπλέον, το γερμάνιο υπάρχει σε σουλφίδια και πυριτικά ψευδάργυρο και σε μικρές ποσότητες βρίσκεται σε διάφορους τύπους άνθρακα.
Τι επίδραση έχει το γερμάνιο στο σώμα;Χημικό στοιχείο, του οποίου ο ηλεκτρονικός τύπος είναι 1e. 8 ε; 18 e; 7 ε, μπορεί να επηρεάσει αρνητικά το ανθρώπινο σώμα. Για παράδειγμα, κατά τη φόρτωση συμπυκνώματος γερμανίου, λείανση, καθώς και φόρτωση του διοξειδίου αυτού του μετάλλου, μπορεί να εμφανιστούν επαγγελματικές ασθένειες. Ως άλλες πηγές που είναι επιβλαβείς για την υγεία, μπορεί κανείς να λάβει υπόψη τη διαδικασία της τήξης της σκόνης γερμανίου σε ράβδους, τη λήψη μονοξειδίου του άνθρακα.
Το προσροφημένο γερμάνιο μπορεί να γίνει γρήγορααφαιρέστε από το σώμα, κυρίως με ούρα. Προς το παρόν, δεν υπάρχουν λεπτομερείς πληροφορίες σχετικά με το πόσο τοξικές είναι οι ανόργανες ενώσεις του γερμανίου.
Έχει ερεθιστική επίδραση στο δέρματετραχλωριούχο γερμάνιο. Σε κλινικές δοκιμές, καθώς και με παρατεταμένη στοματική χορήγηση αθροιστικών ποσοτήτων που έφτασαν τα 16 γραμμάρια σπιρογερμανίου (οργανικό αντικαρκινικό φάρμακο), καθώς και άλλες ενώσεις γερμανίου, βρέθηκε νεφροτοξική και νευροτοξική δράση αυτού του μετάλλου.
Τέτοιες δοσολογίες γενικά δεν είναι τυπικές γιαβιομηχανικές επιχειρήσεις. Αυτά τα πειράματα που πραγματοποιήθηκαν σε ζώα είχαν ως στόχο τη μελέτη της επίδρασης του γερμανίου και των ενώσεών του σε έναν ζωντανό οργανισμό. Ως αποτέλεσμα, ήταν δυνατό να διαπιστωθεί η επιδείνωση της υγείας κατά την εισπνοή σημαντικής ποσότητας σκόνης μεταλλικού γερμανίου, καθώς και του διοξειδίου του.
Οι επιστήμονες έχουν βρει στους πνεύμονες των ζώων σοβαράμορφολογικές αλλαγές που είναι παρόμοιες με τις πολλαπλασιαστικές διαδικασίες. Για παράδειγμα, αποκαλύφθηκε σημαντική πάχυνση των κυψελιδικών τομών, καθώς και υπερπλασία των λεμφικών αγγείων γύρω από τους βρόγχους, πάχυνση των αιμοφόρων αγγείων.
Το διοξείδιο του γερμανίου δεν προκαλεί ερεθισμόεπιδράσεις στο δέρμα, αλλά η άμεση επαφή αυτής της ένωσης με τη μεμβράνη του ματιού οδηγεί στο σχηματισμό γερμανικού οξέος, το οποίο είναι ένα σοβαρό ερεθιστικό για τα μάτια. Με παρατεταμένες ενδοπεριτοναϊκές ενέσεις, διαπιστώθηκαν σοβαρές αλλαγές στο περιφερικό αίμα.
Οι πιο επιβλαβείς ενώσεις του γερμανίου είναιχλωριούχο γερμάνιο και υδρίδιο. Η τελευταία ουσία προκαλεί σοβαρή δηλητηρίαση. Ως αποτέλεσμα της μορφολογικής εξέτασης των οργάνων των ζώων που πέθαναν κατά την οξεία φάση, έδειξαν σημαντικές διαταραχές στο κυκλοφορικό σύστημα, καθώς και κυτταρικές τροποποιήσεις στα παρεγχυματικά όργανα. Οι επιστήμονες κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι το υδρίδιο είναι δηλητήριο πολλαπλών χρήσεων που επηρεάζει το νευρικό σύστημα και αναστέλλει το περιφερικό κυκλοφορικό σύστημα.
Είναι ισχυρό ερεθιστικό για το αναπνευστικό σύστημα, τα μάτια και το δέρμα. Σε συγκέντρωση 13 mg / m23 είναι σε θέση να καταστέλλει σε κυτταρικό επίπεδοπνευμονική ανταπόκριση. Με αύξηση της συγκέντρωσης αυτής της ουσίας, παρατηρείται σοβαρός ερεθισμός της ανώτερης αναπνευστικής οδού, σημαντικές αλλαγές στο ρυθμό και τη συχνότητα της αναπνοής.
Η δηλητηρίαση με αυτή την ουσία οδηγεί σε καταρροϊκή-αποστακτική βρογχίτιδα, διάμεση πνευμονία.
Δεδομένου ότι το γερμάνιο στη φύση αντιπροσωπεύεται ωςπροσμείξεις σε μεταλλεύματα νικελίου, πολυμεταλλικών, βολφραμίου · για την απομόνωση του καθαρού μετάλλου στη βιομηχανία, εκτελούνται πολλές επίπονες διαδικασίες που σχετίζονται με τη συγκέντρωση μεταλλεύματος. Πρώτον, το οξείδιο του γερμανίου απομονώνεται από αυτό και στη συνέχεια η αναγωγή του με υδρογόνο πραγματοποιείται σε αυξημένη θερμοκρασία για να ληφθεί ένα απλό μέταλλο:
GeO2 + 2H2 = Ge + 2H2O.
Το Germanium θεωρείται ένας τυπικός ημιαγωγός έμμεσου κενού. Η στατιστική της διηλεκτρική σταθερά είναι 16 και η συγγένεια ηλεκτρονίων είναι 4 eV.
Σε μια λεπτή μεμβράνη, το ντοπαρισμένο με γάλιο μπορεί να δώσει στο γερμάνιο μια κατάσταση υπεραγωγιμότητας.
Υπάρχουν πέντε ισότοπα αυτού του μετάλλου στη φύση. Από αυτά, τέσσερα είναι σταθερά και το πέμπτο υφίσταται διπλή αποσύνθεση βήτα, ο χρόνος ημίσειας ζωής είναι 1,58 × 1021 χρονών.
Επί του παρόντος, οργανικές ενώσεις αυτούτο μέταλλο χρησιμοποιείται σε διάφορες βιομηχανίες. Η διαφάνεια στην υπέρυθρη φασματική περιοχή του μεταλλικού γερμανίου υπερυψηλής καθαρότητας είναι σημαντική για την κατασκευή οπτικών στοιχείων της υπέρυθρης οπτικής: πρίσματα, φακοί, οπτικά παράθυρα σύγχρονων αισθητήρων. Η πιο κοινή περιοχή εφαρμογής γερμανίου θεωρείται η δημιουργία οπτικών για κάμερες θερμικής απεικόνισης που λειτουργούν στο εύρος μήκους κύματος από 8 έως 14 μικρά.
Παρόμοιες συσκευές χρησιμοποιούνται σε στρατιωτικό εξοπλισμό.για συστήματα υπέρυθρης καθοδήγησης, νυχτερινή όραση, παθητική θερμική απεικόνιση, συστήματα πυροπροστασίας. Επίσης το γερμάνιο έχει υψηλό δείκτη διάθλασης, ο οποίος είναι απαραίτητος για μια αντιανακλαστική επίστρωση.
Στη ραδιομηχανική, τρανζίστορ με βάση γερμανίουέχουν χαρακτηριστικά που, από πολλές απόψεις, υπερβαίνουν εκείνα των στοιχείων πυριτίου. Τα αντίστροφα ρεύματα των στοιχείων γερμανίου είναι σημαντικά υψηλότερα από αυτά των ομολόγων πυριτίου, γεγονός που καθιστά δυνατή την σημαντική αύξηση της απόδοσης τέτοιων ραδιοσυσκευών. Λαμβάνοντας υπόψη ότι το γερμάνιο δεν είναι τόσο διαδεδομένο στη φύση όσο το πυρίτιο, τα στοιχεία ημιαγωγών πυριτίου χρησιμοποιούνται κυρίως σε ραδιοφωνικές συσκευές.
