Cheminis elementas germanis yra ketvirtamegrupė (pagrindinis pogrupis) periodinėje elementų lentelėje. Jis priklauso metalų šeimai, jo santykinė atominė masė yra 73. Pagal masę manoma, kad germanio kiekis žemės plutoje sudaro 0,00007% masės.
Cheminis elementas germanis buvo sukurtas Dmitrijaus Ivanovičiaus Mendelejevo prognozių dėka. Tai jie numatė ekasilicono egzistavimą, pateikė rekomendacijas jo paieškai.
Rusijos chemikas tikėjo, kad šis metalaselementas yra titano, cirkonio rūdose. Mendelejevas bandė pats rasti šį cheminį elementą, tačiau jo bandymai buvo nesėkmingi. Tik po penkiolikos metų kasykloje, esančioje Himmelfürste, buvo rastas mineralas, vadinamas argyroditu. Šis junginys turi vardą dėl sidabro, esančio šiame minerale.
Cheminis germanio elementas kompozicijoje buvoatrado tik tada, kai grupė Freibergo kasybos akademijos chemikų pradėjo tyrimus. Vadovaujant K. Winkleriui, jie išsiaiškino, kad cinko, geležies, taip pat sieros oksidų dalis, gyvsidabris sudaro tik 93 procentus mineralų. Winkleris teigė, kad likę septyni procentai buvo tuo metu dar nežinomas cheminis elementas. Po papildomų cheminių eksperimentų buvo atrastas germanis. Chemikas pranešė apie savo atradimą, Vokietijos chemijos draugijai pateikė gautą informaciją apie naujo elemento savybes.
Buvo įvestas cheminis germanio elementasWinkleris kaip nemetalas pagal analogiją su stibiu ir arsenu. Chemikas norėjo jį pavadinti neptūnu, tačiau šis vardas jau buvo naudojamas. Tada jis buvo pradėtas vadinti germaniu. Winklerio atrastas cheminis elementas sukėlė rimtą diskusiją tarp pagrindinių to meto chemikų. Vokiečių mokslininkas Richteris pasiūlė, kad tai yra tas pats ekosilicis, apie kurį kalbėjo Mendelejevas. Po kurio laiko ši prielaida pasitvirtino, o tai įrodė periodinio dėsnio, kurį sukūrė didysis rusų chemikas, gyvybingumą.
Kaip galite apibūdinti germanį?Cheminis elementas turi 32 serijos numerius periodinėje Mendelejevo sistemoje. Šis metalas lydosi 937,4 ° C temperatūroje. Šios medžiagos virimo temperatūra yra 2700 ° C.
Germanis yra elementas, kuris pirmą kartą taponaudojami Japonijoje medicinos tikslais. Po daugybės organogermanio junginių tyrimų, atliktų su gyvūnais, taip pat atliekant tyrimus su žmonėmis, pavyko rasti teigiamą tokių rūdų poveikį gyviems organizmams. 1967 m. Dr. K. Asai pavyko sužinoti, kad organinis germanis turi didžiulį biologinio poveikio spektrą.
Kokia yra cheminio elemento charakteristikaVokietija? Jis sugeba pernešti deguonį į visus gyvo organizmo audinius. Patekęs į kraują, jis elgiasi panašiai kaip hemoglobinas. „Germanium“ garantuoja visišką visų žmogaus kūno sistemų funkcionavimą.
Būtent šis metalas stimuliuoja imuninių ląstelių dauginimąsi. Organinių junginių pavidalu jis leidžia susidaryti gama interferonams, kurie slopina mikrobų dauginimąsi.
Germanis apsaugo nuo piktybinių formavimosinavikai, apsaugo nuo metastazių vystymosi. Organiniai šio cheminio elemento junginiai prisideda prie interferono, apsauginės baltymo molekulės, kurią organizmas gamina kaip apsauginę reakciją į svetimkūnių atsiradimą, gamybą.
Priešgrybeliniai, antibakteriniai,antivirusinė germanio savybė tapo jo taikymo sričių pagrindu. Vokietijoje šis elementas daugiausia buvo gautas kaip spalvotųjų rūdų perdirbimo šalutinis produktas. Germanio koncentratas buvo izoliuotas įvairiais būdais, kurie priklauso nuo žaliavos sudėties. Jame buvo ne daugiau kaip 10 procentų metalo.
Kaip tiksliai šiuolaikiniame puslaidininkyjetechnika yra naudojama germanis? Anksčiau pateiktos elemento savybės patvirtina jo panaudojimo galimybę gaminant triodus, diodus, galios lygintuvus, kristalų detektorius. Taip pat germanis naudojamas kuriant dozimetrijos prietaisus, prietaisus, kurie yra būtini pastovaus ir kintančio magnetinio lauko stiprumui matuoti.
Esminė šio metalo taikymo sritis yra infraraudonųjų spindulių detektorių gamyba.
Žadama naudoti ne tik patį germanį, bet ir kai kuriuos jo junginius.
Kambario temperatūros germanis yra gana atsparus drėgmei ir atmosferos deguoniui.
Cheminių elementų (silicio - germanio - alavo) serijoje pastebimas redukcijos padidėjimas.
Germanis yra atsparus druskos tirpalams.ir sieros rūgščių, jis nesąveikauja su šarmų tirpalais. Tuo pačiu metu šis metalas gana greitai ištirpsta akvariume (septyniose azoto ir druskos rūgštyse), taip pat šarminiame vandenilio peroksido tirpale.
Kaip visiškai apibūdinti cheminę medžiagąelementas? Germanis ir jo lydiniai turi būti analizuojami ne tik pagal fizines ir chemines savybes, bet ir pagal jų taikymo sritis. Germanio oksidacija azoto rūgštimi vyksta gana lėtai.
Pabandykime apibūdinti cheminę medžiagąelementas. Gamtoje germanio yra tik junginių pavidalu. Tarp labiausiai paplitusių gamtoje mineralų, kurių sudėtyje yra germanio, išskiriame germanitą ir argyroditą. Be to, germanio yra cinko sulfiduose ir silikatuose, o mažais kiekiais jis yra įvairių rūšių anglyse.
Kokį poveikį germanis daro kūnui?Cheminis elementas, kurio elektroninė formulė yra 1e; 8 e; 18 e; 7 e, gali neigiamai paveikti žmogaus kūną. Pavyzdžiui, kraunant germanio koncentratą, šlifuojant, taip pat kraunant šį metalo dioksidą, gali pasireikšti profesinės ligos. Kaip ir kitus sveikatai kenksmingus šaltinius, galima laikyti germanio miltelių perlydymo į barus procesą, gaunant anglies monoksidą.
Adsorbuotas germanis gali būti greitaipašalinti iš organizmo, daugiau su šlapimu. Šiuo metu nėra išsamios informacijos, kiek toksiški yra neorganiniai germanio junginiai.
Tai dirgina odągermanio tetrachloridas. Klinikinių tyrimų metu, taip pat ilgai vartojant per burną kumuliacinius kiekius, kurie pasiekė 16 gramų spirogermanio (organinis priešvėžinis vaistas), taip pat kitus germanio junginius, buvo nustatytas nefrotoksinis ir neurotoksinis šio metalo aktyvumas.
Tokios dozės paprastai nėra būdingospramonės įmonės. Tie eksperimentai, kurie buvo atlikti su gyvūnais, buvo skirti tirti germanio ir jo junginių poveikį gyvam organizmui. Dėl to buvo įmanoma nustatyti sveikatos pablogėjimą įkvėpus daug metalinio germanio dulkių ir jos dioksido.
Mokslininkai nustatė, kad tai rimtamorfologiniai pokyčiai, panašūs į proliferacinius procesus. Pavyzdžiui, buvo pastebėtas reikšmingas alveolių pjūvių sustorėjimas, taip pat limfinių indų, esančių aplink bronchus, hiperplazija, kraujagyslių sustorėjimas.
Germanio dioksidas nedirginapoveikis odai, tačiau dėl tiesioginio šio junginio kontakto su akies membrana susidaro germano rūgštis, kuri yra rimtas akių dirgiklis. Ilgai atliekant intraperitoninę injekciją, rasta rimtų periferinio kraujo pokyčių.
Labiausiai kenksmingi germanio junginiai yragermanio chloridas ir hidridas. Pastaroji medžiaga sukelia rimtus apsinuodijimus. Ūminės fazės metu žuvusių gyvūnų organų morfologinio tyrimo rezultatas parodė reikšmingus kraujotakos sistemos sutrikimus, taip pat ląstelių modifikacijas parenchimos organuose. Mokslininkai priėjo prie išvados, kad hidridas yra daugiafunkcis nuodas, veikiantis nervų sistemą, slopinantis periferinę kraujotakos sistemą.
Tai stipriai dirgina kvėpavimo sistemą, akis ir odą. Esant 13 mg / m koncentracijai3 jis sugeba slopinti ląstelių lygiuplaučių atsakas. Padidėjus šios medžiagos koncentracijai, pastebimas rimtas viršutinių kvėpavimo takų dirginimas, reikšmingi kvėpavimo ritmo ir dažnio pokyčiai.
Apsinuodijus šia medžiaga, atsiranda katarinis-desquamative bronchitas, intersticinė pneumonija.
Kadangi gamtoje germanis yra atstovaujamas kaipnikelio, polimetalo, volframo rūdų priemaišos; norint išskirti gryną metalą pramonėje, atliekami keli darbingi procesai, susiję su rūdos koncentracija. Pirma, iš jo išskiriamas germanio oksidas, tada jis redukuojamas vandeniliu aukštesnėje temperatūroje, kad gautų paprastą metalą:
GeO2 + 2H2 = Ge + 2H2O.
Germanis laikomas netiesioginio atotrūkio tipiniu puslaidininkiu. Jo dielektrinė statistinė konstanta yra 16, o elektronų afinitetas - 4 eV.
Plonoje plėvelėje galionu legiruotas germanis gali sukelti superlaidžią būseną.
Gamtoje yra penki šio metalo izotopai. Iš jų keturi yra stabilūs, o penktajam atliekamas dvigubas beta skilimas, pusinės eliminacijos laikas yra 1,58 × 1021 metų
Šiuo metu organiniai šio junginiaimetalas naudojamas įvairiose pramonės šakose. Infraraudonųjų spindulių spektro ultragaršto grynumo metalinio germanio skaidrumas yra svarbus gaminant infraraudonosios optikos optinius elementus: prizmes, lęšius, šiuolaikinių jutiklių optinius langus. Manoma, kad labiausiai paplitusi germanio taikymo sritis yra termovizijos kamerų, veikiančių 8–14 mikronų bangos diapazone, optikos kūrimas.
Panašūs įtaisai naudojami karinėje įrangoje.infraraudonųjų spindulių orientavimo sistemoms, naktiniam matymui, pasyviam šilumos vaizdavimui, priešgaisrinėms sistemoms. Taip pat germanio lūžio rodiklis yra aukštas, o tai būtina antirefleksinei dangai.
Radijo inžinerijoje - germanio tranzistoriaituri savybių, kurios daugeliu atžvilgių viršija silicio elementų savybes. Germanio elementų atvirkštinės srovės yra žymiai didesnės nei jų silicio analogų, o tai leidžia žymiai padidinti tokių radijo prietaisų efektyvumą. Atsižvelgiant į tai, kad germanis gamtoje nėra toks paplitęs kaip silicis, radijo prietaisuose daugiausia naudojami silicio puslaidininkiniai elementai.
