L'elemento chimico germanio è nel quartogruppo (sottogruppo principale) nella tavola periodica degli elementi. Appartiene alla famiglia dei metalli, la sua massa atomica relativa è 73. In peso, il contenuto di germanio nella crosta terrestre è stimato in 0,00007 percento in peso.
L'elemento chimico germanio è stato stabilito grazie alle previsioni di Dmitry Ivanovich Mendeleev. Furono loro a predire l'esistenza di ekasilicon, a dare consigli per la sua ricerca.
Il chimico russo credeva che questo metallol'elemento si trova in titanio, minerali di zirconio. Mendeleev ha cercato di trovare questo elemento chimico da solo, ma i suoi tentativi non hanno avuto successo. Solo quindici anni dopo, in una miniera situata a Himmelfürst, fu trovato un minerale, chiamato argirodite. Questo composto deve il suo nome all'argento che si trova in questo minerale.
L'elemento chimico germanio nella composizione erascoperto solo dopo che un gruppo di chimici dell'Accademia mineraria di Freiberg ha iniziato la ricerca. Sotto la guida di K. Winkler, hanno scoperto che la quota di ossidi di zinco, ferro e zolfo, il mercurio rappresenta solo il 93 percento del minerale. Winkler suggerì che il restante 7% fosse un elemento chimico sconosciuto all'epoca. Dopo ulteriori esperimenti chimici, è stato scoperto il germanio. Il chimico ha annunciato la sua scoperta in un rapporto, ha presentato le informazioni ricevute sulle proprietà del nuovo elemento alla Società chimica tedesca.
È stato introdotto l'elemento chimico germanioWinkler come un non metallo, per analogia con l'antimonio e l'arsenico. Il chimico voleva chiamarlo nettunio, ma questo nome è già stato usato. Poi cominciò a chiamarsi germanio. L'elemento chimico scoperto da Winkler causò una seria discussione tra i principali chimici dell'epoca. Lo scienziato tedesco Richter ha suggerito che questo è lo stesso ecasilicon di cui ha parlato Mendeleev. Dopo qualche tempo, questa ipotesi è stata confermata, il che ha dimostrato la fattibilità della legge periodica creata dal grande chimico russo.
Come si può caratterizzare il germanio?L'elemento chimico ha 32 numeri di serie nel sistema periodico di Mendeleev. Questo metallo fonde a 937,4 ° C. Il punto di ebollizione di questa sostanza è 2700 ° C.
Il germanio è un elemento che per primo è diventatoutilizzato in Giappone per scopi medici. Dopo numerosi studi sui composti organogermanio effettuati su animali, nonché nel corso di studi sull'uomo, è stato possibile scoprire l'effetto positivo di tali minerali sugli organismi viventi. Nel 1967, il Dr. K. Asai è stato in grado di scoprire il fatto che il germanio organico ha un enorme spettro di effetti biologici.
Qual è la caratteristica di un elemento chimicoGermania? È in grado di trasportare ossigeno a tutti i tessuti di un organismo vivente. Una volta nel flusso sanguigno, si comporta in modo simile all'emoglobina. Il germanio garantisce il pieno funzionamento di tutti i sistemi del corpo umano.
È questo metallo che stimola la moltiplicazione delle cellule immunitarie. Esso, sotto forma di composti organici, consente la formazione di interferoni gamma, che sopprimono la riproduzione dei microbi.
Il germanio previene la formazione di tumori malignitumori, previene lo sviluppo di metastasi. I composti organici di questo elemento chimico contribuiscono alla produzione di interferone, una molecola proteica protettiva prodotta dall'organismo come risposta protettiva alla comparsa di corpi estranei.
Antimicotico, antibatterico,la proprietà antivirale del germanio è diventata la base per i suoi campi di applicazione. In Germania, questo elemento è stato ottenuto principalmente come sottoprodotto della lavorazione di minerali non ferrosi. Il concentrato di germanio è stato isolato in vari modi, a seconda della composizione della materia prima. Conteneva non più del 10% di metallo.
Come esattamente nel moderno semiconduttoretecnica si usa il germanio? Le caratteristiche dell'elemento, riportate in precedenza, confermano la possibilità del suo utilizzo per la produzione di triodi, diodi, raddrizzatori di potenza, rivelatori a cristalli. Anche il germanio viene utilizzato nella creazione di dispositivi dosimetrici, dispositivi necessari per misurare l'intensità dei campi magnetici costanti e alternati.
Un'area essenziale di applicazione di questo metallo è la produzione di rilevatori a infrarossi.
Promette di utilizzare non solo il germanio stesso, ma anche alcuni dei suoi composti.
Il germanio a temperatura ambiente è abbastanza resistente all'umidità e all'ossigeno atmosferico.
Nella serie di elementi chimici (silicio - germanio - stagno) si osserva un aumento della riducibilità.
Il germanio è resistente alle soluzioni salinee acidi solforici, non interagisce con soluzioni alcaline. Inoltre, questo metallo si dissolve piuttosto rapidamente in acqua regia (sette acidi nitrico e cloridrico), nonché in una soluzione alcalina di perossido di idrogeno.
Come caratterizzare completamente una sostanza chimicaelemento? Il germanio e le sue leghe devono essere analizzati non solo in termini di proprietà fisiche e chimiche, ma anche nei loro campi di applicazione. L'ossidazione del germanio con acido nitrico procede piuttosto lentamente.
Proviamo a caratterizzare la chimicaelemento. Il germanio si trova in natura solo sotto forma di composti. Tra i minerali contenenti germanio più diffusi in natura, individuiamo germanite e argirodite. Inoltre, il germanio è presente nei solfuri e nei silicati di zinco e si trova in piccole quantità in vari tipi di carbone.
Che effetto ha il germanio sul corpo?Un elemento chimico, la cui formula elettronica è 1e; 8 e; 18 e; 7 e, possono influenzare negativamente il corpo umano. Ad esempio, durante il caricamento del concentrato di germanio, la macinazione e il caricamento del biossido di questo metallo, possono comparire malattie professionali. Come altre fonti dannose per la salute, si può considerare il processo di fusione della polvere di germanio in barre, ottenendo monossido di carbonio.
Il germanio adsorbito può essere rapidamenterimuovere dal corpo, principalmente con l'urina. Al momento non ci sono informazioni dettagliate su quanto siano tossici i composti inorganici del germanio.
Ha un effetto irritante sulla pelletetracloruro di germanio. Negli studi clinici, così come con la somministrazione orale prolungata di quantità cumulative che hanno raggiunto i 16 grammi di spirogermanio (farmaco antitumorale organico), così come altri composti del germanio, è stata riscontrata attività nefrotossica e neurotossica di questo metallo.
Tali dosaggi non sono generalmente tipici perimprese industriali. Gli esperimenti condotti sugli animali avevano lo scopo di studiare l'effetto del germanio e dei suoi composti su un organismo vivente. Di conseguenza, è stato possibile stabilire il deterioramento della salute in caso di inalazione di una quantità significativa di polvere di germanio metallico, nonché del suo biossido.
Gli scienziati hanno trovato nei polmoni degli animali gravicambiamenti morfologici simili ai processi proliferativi. Ad esempio, è stato rivelato un significativo ispessimento delle sezioni alveolari, nonché iperplasia dei vasi linfatici intorno ai bronchi, ispessimento dei vasi sanguigni.
Il biossido di germanio non è irritanteeffetti sulla pelle, ma il contatto diretto di questo composto con la membrana dell'occhio porta alla formazione di acido germanico, che è un grave irritante per gli occhi. Con iniezioni intraperitoneali prolungate, sono stati riscontrati gravi cambiamenti nel sangue periferico.
I composti più dannosi del germanio sonocloruro di germanio e idruro. Quest'ultima sostanza provoca un grave avvelenamento. Come risultato dell'esame morfologico degli organi di animali morti durante la fase acuta, hanno mostrato disturbi significativi nel sistema circolatorio, nonché modificazioni cellulari negli organi parenchimali. Gli scienziati sono giunti alla conclusione che l'idruro è un veleno multiuso che colpisce il sistema nervoso e inibisce il sistema circolatorio periferico.
È un forte irritante per le vie respiratorie, gli occhi e la pelle. Ad una concentrazione di 13 mg/m3 è in grado di sopprimere a livello cellularerisposta polmonare. Con un aumento della concentrazione di questa sostanza, si osserva una grave irritazione del tratto respiratorio superiore, cambiamenti significativi nel ritmo e nella frequenza della respirazione.
L'avvelenamento con questa sostanza porta a bronchite catarrale-desquamativa, polmonite interstiziale.
Poiché il germanio in natura è rappresentato comeimpurità ai minerali di nichel, polimetallici, tungsteno; per isolare il metallo puro nell'industria, vengono eseguiti diversi processi ad alta intensità di lavoro associati all'arricchimento del minerale. Innanzitutto, l'ossido di germanio viene isolato da esso, quindi viene ridotto con idrogeno a temperatura elevata per ottenere un metallo semplice:
GeO2 + 2H2 = Ge + 2H2O.
Il germanio è considerato un tipico semiconduttore a gap indiretto. La sua costante dielettrica statistica è 16 e la sua affinità elettronica è 4 eV.
In un film sottile, il gallio drogato può dare al germanio uno stato superconduttore.
Ci sono cinque isotopi di questo metallo in natura. Di questi, quattro sono stabili e il quinto subisce un doppio decadimento beta, l'emivita è 1,58 × 1021 Anni.
Attualmente, i composti organici di questoil metallo è utilizzato in vari settori. La trasparenza nella regione spettrale dell'infrarosso del germanio metallico ad altissima purezza è importante per la produzione di elementi ottici dell'ottica a infrarossi: prismi, lenti, finestre ottiche dei sensori moderni. L'area di applicazione più comune per il germanio è considerata la creazione di ottiche per termocamere che operano nella gamma di lunghezze d'onda da 8 a 14 micron.
Dispositivi simili sono utilizzati nelle attrezzature militari.per sistemi di guida a infrarossi, visione notturna, termografia passiva, sistemi antincendio. Anche il germanio ha un alto indice di rifrazione, necessario per i rivestimenti antiriflesso.
In ingegneria radio, transistor a base di germaniohanno caratteristiche che, per molti aspetti, superano quelle degli elementi in silicio. Le correnti inverse degli elementi in germanio sono significativamente superiori a quelle delle loro controparti in silicio, il che rende possibile aumentare significativamente l'efficienza di tali dispositivi radio. Considerando che il germanio non è così diffuso in natura come il silicio, gli elementi semiconduttori di silicio sono utilizzati principalmente nei dispositivi radio.
