Chemický prvok germánium je štvrtýskupina (podskupina hlavnej) v periodickej tabuľke prvkov. Patrí do rodiny kovov, jeho relatívna atómová hmotnosť je 73. Hmotnostne sa obsah germánia v zemskej kôre odhaduje na 0,00007 hmotnostného percenta.
Chemický prvok germánium vznikol vďaka predpovediam Dmitrija Ivanoviča Mendelejeva. Bol to on, kto predpovedal existenciu ecasilicon a boli poskytnuté odporúčania na jeho hľadanie.
Ruský chemik veril, že tento kovprvok 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 kompozícii bolobjavili až po tom, čo skupina chemikov z Baníckej akadémie vo Freibergu 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.
Bol zavedený chemický prvok germániumWinkler 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.
Ako možno germánium charakterizovať?Chemický prvok má 32 sériové číslo v periodickom systéme Mendelejeva. Tento kov sa topí pri 937,4 °C. Teplota varu tejto látky je 2700 °C.
Germánium je prvok, ktorý sa stal prvýmpoužívané v Japonsku na lekárske účely. Po mnohých štúdiách organogermániových zlúčenín uskutočnených na zvieratách, ako aj v priebehu štúdií na ľuďoch, bolo možné nájsť pozitívny účinok takýchto rúd na živé organizmy. V roku 1967 sa Dr. K. Asaiovi podarilo objaviť skutočnosť, že organické germánium má obrovské spektrum biologických účinkov.
Aká je charakteristika chemického prvkuNemecko? 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 malígnychnádorov, zabraňuje vzniku metastáz. Organické zlúčeniny tohto chemického prvku prispievajú k produkcii interferónu, ochrannej proteínovej molekuly, ktorú telo produkuje ako ochrannú reakciu na výskyt cudzích telies.
Antifungálne, antibakteriálne,Antivírusová vlastnosť germánia sa stala základom pre jeho aplikácie. V Nemecku sa tento prvok získaval najmä ako vedľajší produkt pri spracovaní neželezných rúd. Germániový koncentrát bol izolovaný rôznymi metódami, ktoré závisia od zloženia suroviny. Neobsahoval viac ako 10 percent kovu.
Ako presne v moderných polovodičochtechnológia využíva germánium? 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.
Germánium pri izbovej teplote je celkom odolné voči vlhkosti a vzdušnému kyslíku.
U mnohých chemických prvkov (kremík - germánium - cín) sa pozoruje zvýšenie redukčnej schopnosti.
Germánium je odolné voči roztokom chlorovodíkaa kyseliny 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 charakterizovať chemikáliuprvok? Germánium a jeho zliatiny musia byť analyzované nielen z hľadiska fyzikálnych a chemických vlastností, ale aj z hľadiska použitia. Proces oxidácie germánia kyselinou dusičnou prebieha pomerne pomaly.
Skúsme chemickú látku charakterizovaťprvok. Germánium sa v prírode nachádza 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.
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 sa môžu objaviť choroby z povolania. Za ďalšie zdraviu škodlivé zdroje môžeme považovať proces pretavovania prášku z germánia na tyčinky, čím sa získa oxid uhoľnatý.
Adsorbované germánium môže byť dostatočne rýchlovylučuje z tela, väčšinou močom. V súčasnosti neexistujú žiadne podrobné informácie o toxicite anorganických zlúčenín germánia.
Dráždivý účinok na pokožkugermánium tetrachlorid. 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 nie sú vo všeobecnosti typicképriemyselné 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 v pľúcach zvierat vážnemorfologické zmeny, ktoré sú podobné proliferatívnym procesom. Odhalilo sa napríklad výrazné zhrubnutie alveolárnych úsekov, ako aj hyperplázia lymfatických ciev okolo priedušiek, zhrubnutie ciev.
Oxid germánsky je nedráždivýpôsobením na kožu, ale priamy kontakt tejto zlúčeniny s očnou membránou vedie k tvorbe kyseliny germánskej, ktorá vážne dráždi oči. Pri predĺžených intraperitoneálnych injekciách sa zistili závažné zmeny v periférnej krvi.
Najškodlivejšie sú zlúčeniny germániachlorid a germániumhydrid. Posledná uvedená látka vyvoláva vážnu otravu. V dôsledku morfologického vyšetrenia orgánov zvierat, ktoré uhynuli v akútnej fáze, vykazovali výrazné poruchy obehového systému, ako aj bunkové modifikácie v parenchýmových orgánoch. Vedci dospeli k záveru, že hydrid je viacúčelový jed, ktorý ovplyvňuje nervový systém a tlmí periférny obehový systém.
Silne dráždi dýchacie cesty, oči a pokožku. Pri koncentrácii 13 mg/m3 môže potlačiť na bunkovej úrovnipľúcna odpoveď. 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.
Keďže v prírode je germánium prítomné akonečistoty v niklových, polymetalických, volfrámových rudách, na izoláciu čistého kovu v priemysle sa vykonáva niekoľko pracovne 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.
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 štyri sú stabilné a piaty podlieha dvojitému beta rozpadu, polčas rozpadu je 1,58 × 1021 rokov starý.
V súčasnosti organické zlúčeniny tohtokovy sa 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.
Podobné zariadenia sa používajú vo vojenskom vybavenípre infračervené navádzacie systémy, nočné videnie, pasívne termovízne zobrazovanie, protipožiarne systémy. Germánium má tiež vysoký index lomu, ktorý je potrebný pre antireflexnú vrstvu.
V rádiotechnike tranzistory na báze germániamajú vlastnosti, ktoré v mnohých ohľadoch prevyšujú vlastnosti kremíkových prvkov. Reverzné 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.
