خصائص عنصر الجرمانيوم الكيميائي. الجرمانيوم العضوي واستخداماته في الطب

هذه المعلومات مخصصة لمتخصصي الرعاية الصحية والأدوية. يجب على المرضى عدم استخدام هذه المعلومات كنصائح أو توصيات طبية.

الجرمانيوم العضوي وتطبيقاته في الطب. الجرمانيوم العضوي. تاريخ الاكتشاف.

سوبونينكو أ.
ك. دكتوراه ، المدير العام لشركة Germatsentr LLC

اكتشف الكيميائي وينكلر في عام 1886 عنصرًا جديدًا من الجرمانيوم في الجدول الدوري في خام الفضة ، ولم يشك في الاهتمام الذي قد يجذب هذا العنصر من علماء الطب في القرن العشرين.

بالنسبة للاحتياجات الطبية ، كان الجرمانيوم أول من استخدم على نطاق واسع في اليابان. أظهرت اختبارات مركبات الجرمانيوم العضوي المختلفة في التجارب على الحيوانات وفي التجارب السريرية البشرية أنها تؤثر بشكل إيجابي على جسم الإنسان بدرجات متفاوتة. جاء الاختراق في عام 1967 ، عندما اكتشف الدكتور K. Asai أن الجرمانيوم العضوي ، الذي تم تطوير طريقة تصنيعه سابقًا في بلدنا ، لديه طيف واسع من النشاط البيولوجي.

من بين الخصائص البيولوجية للجرمانيوم العضوي ، يمكن ملاحظة قدراته:

ضمان نقل الأكسجين في أنسجة الجسم ؛

زيادة الحالة المناعية للجسم.

عرض نشاط مضاد للورم

وهكذا ، ابتكر العلماء اليابانيون أول دواء يحتوي على الجرمانيوم العضوي "الجرمانيوم - 132" ، والذي يستخدم لتصحيح الحالة المناعية في مختلف الأمراض التي تصيب الإنسان.

في روسيا ، تمت دراسة التأثير البيولوجي للجرمانيوم لفترة طويلة ، لكن إنشاء أول عقار روسي "Germavit" أصبح ممكنًا فقط في عام 2000 ، عندما بدأ رجال الأعمال الروس في الاستثمار في تطوير العلوم ، وعلى وجه الخصوص الطب. إذ ندرك أن صحة الأمة تتطلب الاهتمام الوثيق ، وأن تقويتها هي أهم مهمة اجتماعية في عصرنا.

أين يوجد الجرمانيوم؟

وتجدر الإشارة إلى أنه في عملية التطور الجيوكيميائي لقشرة الأرض ، تم غسل كمية كبيرة من الجرمانيوم من معظم سطح الأرض إلى المحيطات ، وبالتالي ، في الوقت الحالي ، فإن كمية هذا العنصر النزرة الموجودة في التربة هي تافهة للغاية.

من بين النباتات القليلة القادرة على امتصاص الجرمانيوم ومركباته من التربة ، الجينسنغ (يصل إلى 0.2٪) ، والذي يستخدم على نطاق واسع في الطب التبتي. يحتوي الجرمانيوم أيضًا على الثوم والكافور والصبار ، والتي تستخدم تقليديًا للوقاية من الأمراض البشرية المختلفة وعلاجها. في المواد الخام النباتية ، يكون الجرمانيوم العضوي على شكل نصف أكسيد كربوكسي إيثيل. في الوقت الحاضر ، تم تصنيع المركبات العضوية الجرمانيوم ، sesquioxanes مع جزء بيريميدين. هذا المركب قريب من الناحية الهيكلية من مركب الجرمانيوم الطبيعي الموجود في الكتلة الحيوية لجذر الجينسنغ.

الجرمانيوم عنصر نادر موجود في العديد من الأطعمة ، ولكن بجرعات مجهرية.

أظهر تقدير كمية الجرمانيوم في النظام الغذائي ، الذي تم إجراؤه من خلال تحليل 125 نوعًا من المنتجات الغذائية ، أن 1.5 ملغ من الجرمانيوم يتم تناولها يوميًا مع الطعام. يحتوي 1 جرام من الأطعمة النيئة عادة على 0.1 - 1.0 ميكروغرام. تم العثور على عنصر التتبع هذا في عصير الطماطم والفاصوليا والحليب وسمك السلمون. ومع ذلك ، لتلبية الاحتياجات اليومية للجسم من الجرمانيوم ، من الضروري شرب ما يصل إلى 10 لترات من عصير الطماطم يوميًا ، أو تناول ما يصل إلى 5 كجم من سمك السلمون ، وهو أمر غير واقعي بسبب القدرات البدنية للسمك. جسم الانسان. بالإضافة إلى ذلك ، فإن أسعار هذه المنتجات تجعل من المستحيل على غالبية سكان بلدنا استخدامها بانتظام.

أراضي بلدنا شاسعة للغاية وعلى 95 ٪ من أراضيها نقص الجرمانيوم من 80 إلى 90 ٪ من القاعدة المطلوبة ، لذلك نشأ سؤال حول إنشاء عقار يحتوي على الجرمانيوم.

توزيع الجرمانيوم العضوي في الجسم وآليات تأثيره على جسم الإنسان.

في تجارب تحديد توزيع الجرمانيوم العضوي في الجسم بعد 1.5 ساعة من تناوله عن طريق الفم ، تم الحصول على النتائج التالية: تم العثور على كمية كبيرة من الجرمانيوم العضوي في المعدة والأمعاء الدقيقة ونخاع العظام والطحال والدم. علاوة على ذلك ، فإن محتواه العالي في المعدة والأمعاء يدل على أن عملية امتصاصه في الدم لها تأثير طويل الأمد.

سمح المحتوى العالي من الجرمانيوم العضوي في الدم للدكتور أساي بطرح النظرية التالية لآلية عمله في جسم الإنسان. من المفترض أن يتصرف الجرمانيوم العضوي في الدم بشكل مشابه للهيموجلوبين ، والذي يحمل أيضًا شحنة سالبة ويشارك ، مثل الهيموجلوبين ، في عملية نقل الأكسجين في أنسجة الجسم. هذا يمنع تطور نقص الأكسجين (نقص الأكسجة) على مستوى الأنسجة. يمنع الجرمانيوم العضوي تطور ما يسمى بنقص الأكسجة في الدم ، والذي يحدث عندما تنخفض كمية الهيموجلوبين التي يمكن أن تعلق الأكسجين (انخفاض في قدرة الأكسجين في الدم) ، وتتطور مع فقدان الدم ، والتسمم بأول أكسيد الكربون ، والتعرض للإشعاع . الأكثر حساسية لنقص الأكسجين هي الجهاز العصبي المركزي وعضلة القلب وأنسجة الكلى والكبد.

نتيجة للتجارب ، وجد أيضًا أن الجرمانيوم العضوي يعزز تحريض إنترفيرون غاما ، مما يثبط تكاثر الخلايا سريعة الانقسام وينشط خلايا معينة (T-killers). المجالات الرئيسية لعمل الإنترفيرون على مستوى الكائن الحي هي الحماية المضادة للفيروسات والأورام ، والوظائف المناعية والواقية من الإشعاع في الجهاز اللمفاوي.

في عملية دراسة الأنسجة والأنسجة المرضية ذات العلامات الأولية للمرض ، وجد أنها تتميز دائمًا بنقص الأكسجين ووجود جذور الهيدروجين الموجبة الشحنة H +. أيونات H + لها تأثير سلبي للغاية على خلايا جسم الإنسان ، حتى وفاتها. تجعل أيونات الأكسجين ، التي تتمتع بالقدرة على الاندماج مع أيونات الهيدروجين ، من الممكن بشكل انتقائي ومحلي التعويض عن الأضرار التي تلحق بالخلايا والأنسجة التي تسببها أيونات الهيدروجين. يرجع تأثير الجرمانيوم على أيونات الهيدروجين إلى شكله العضوي - شكل السيسكوسايد.

الهيدروجين غير المرتبط نشط للغاية ، لذلك يتفاعل بسهولة مع ذرات الأكسجين الموجودة في الجرمانيوم sesquioxides. يجب أن يكون ضمان الأداء الطبيعي لجميع أجهزة الجسم هو النقل دون عوائق للأكسجين في الأنسجة. يمتلك الجرمانيوم العضوي قدرة واضحة على توصيل الأكسجين إلى أي نقطة في الجسم وضمان تفاعله مع أيونات الهيدروجين. وبالتالي ، فإن عمل الجرمانيوم العضوي في تفاعله مع أيونات H + يعتمد على تفاعل الجفاف (انفصال الهيدروجين عن المركبات العضوية) ، ويمكن مقارنة الأكسجين المشارك في هذا التفاعل بـ "المكنسة الكهربائية" التي تنظف الجسم من أيونات الهيدروجين موجبة الشحنة ، والجرمانيوم العضوي - مع نوع من "الثريا الداخلية تشيزيفسكي".

يرجى ملاحظة أن الجرمانيوم يتم تناوله من قبلنا بأي كمية وشكل ، بما في ذلك. شكل الخردة. يمكنك بيع الجرمانيوم عن طريق الاتصال برقم الهاتف في موسكو المشار إليه أعلاه.

الجرمانيوم هو نصف معدن هش ، فضي أبيض تم اكتشافه في عام 1886. هذا المعدن غير موجود في شكله النقي. توجد في خامات السيليكات والحديد والكبريتيد. بعض مركباته سامة. كان الجرمانيوم يستخدم على نطاق واسع في الصناعة الكهربائية ، حيث أصبحت خصائصه شبه الموصلة مفيدة. لا غنى عنه في إنتاج الأشعة تحت الحمراء والألياف البصرية.

ما هي خصائص الجرمانيوم

تبلغ درجة انصهار هذا المعدن 938.25 درجة مئوية. مؤشرات قدرتها الحرارية لا يزال يتعذر تفسيرها من قبل العلماء ، مما يجعلها لا غنى عنها في العديد من المجالات. الجرمانيوم لديه القدرة على زيادة كثافته عند الذوبان. لها خصائص كهربائية ممتازة ، مما يجعلها ممتازة أشباه الموصلات ذات الفجوة غير المباشرة.

إذا تحدثنا عن الخواص الكيميائية لهذا المعدن شبه المعدني ، فيجب ملاحظة أنه مقاوم للأحماض والقلويات والماء والهواء. يذوب الجرمانيوم في محلول بيروكسيد الهيدروجين والأكوا ريجيا.

تعدين الجرمانيوم

الآن يتم استخراج كمية محدودة من هذا المعدن. رواسبها أصغر بكثير مقارنة بتلك الموجودة في البزموت والأنتيمون والفضة.

نظرًا لحقيقة أن نسبة محتوى هذا المعدن في قشرة الأرض صغيرة جدًا ، فإنه يشكل المعادن الخاصة به بسبب إدخال معادن أخرى في المشابك البلورية. لوحظ أعلى محتوى من الجرمانيوم في السفاليريت ، والبيرارجيرايت ، والسلفانيت ، وخامات الحديد غير الحديدية. يحدث ، ولكن بشكل أقل تكرارًا ، في رواسب النفط والفحم.

استخدام الجرمانيوم

على الرغم من اكتشاف الجرمانيوم منذ وقت طويل ، فقد بدأ استخدامه في الصناعة منذ حوالي 80 عامًا. تم استخدام شبه المعدن لأول مرة في الإنتاج العسكري لتصنيع بعض الأجهزة الإلكترونية. في هذه الحالة ، وجد أنها تستخدم كثنائيات. الآن تغير الوضع إلى حد ما.

تشمل أكثر مجالات استخدام الجرمانيوم شيوعًا ما يلي:

• إنتاج البصريات. أصبح شبه المعدني لا غنى عنه في تصنيع العناصر البصرية ، والتي تشمل النوافذ البصرية لأجهزة الاستشعار ، والمنشورات ، والعدسات. هنا ، أصبحت خصائص شفافية الجرمانيوم في منطقة الأشعة تحت الحمراء في متناول اليد. يستخدم semimetal في إنتاج البصريات لكاميرات التصوير الحراري وأنظمة الحريق وأجهزة الرؤية الليلية ؛
• إنتاج الإلكترونيات اللاسلكية. في هذا المجال ، تم استخدام المواد شبه المعدنية في صناعة الثنائيات والترانزستورات. ومع ذلك ، في السبعينيات ، تم استبدال أجهزة الجرمانيوم بأجهزة السيليكون ، حيث أتاح السيليكون تحسين الخصائص التقنية والتشغيلية للمنتجات المصنعة بشكل كبير. زيادة المقاومة لتأثيرات درجات الحرارة. بالإضافة إلى ذلك ، تصدر أجهزة الجرمانيوم ضوضاء كثيرة أثناء التشغيل.

الوضع الحالي مع ألمانيا

حاليًا ، يتم استخدام semimetal في إنتاج أجهزة الميكروويف. أثبت تيليرايد الجرمانيوم نفسه كمواد حرارية. أسعار الجرمانيوم مرتفعة للغاية الآن. كيلوغرام واحد من الجرمانيوم المعدني يكلف 1200 دولار.

شراء ألمانيا

الجرمانيوم الفضي الرمادي نادر. يتميز شبه المعدن الهش بخصائصه شبه الموصلة ويستخدم على نطاق واسع لإنشاء الأجهزة الكهربائية الحديثة. يتم استخدامه أيضًا لإنشاء أدوات بصرية عالية الدقة ومعدات راديو. الجرمانيوم ذو قيمة كبيرة سواء في شكل معدن نقي أو في شكل ثاني أكسيد.

تتخصص شركة Goldform في شراء الجرمانيوم ومختلف الخردة المعدنية ومكونات الراديو. نحن نقدم المساعدة في تقييم المواد ، مع النقل. يمكنك إرسال الجرمانيوم بالبريد واسترداد أموالك بالكامل.

في عام 1870 د. تنبأ مندليف ، على أساس القانون الدوري ، بالعنصر غير المكتشف بعد في المجموعة الرابعة ، واصفا إياه بـ ekasilicium ، ووصف خصائصه الرئيسية. في عام 1886 ، اكتشف الكيميائي الألماني كليمنس وينكلر هذا العنصر الكيميائي ، خلال تحليل كيميائي لمعدن أرجروديت. في البداية ، أراد Winkler تسمية العنصر الجديد "neptunium" ، ولكن هذا الاسم قد تم إعطاؤه بالفعل لأحد العناصر المقترحة ، لذلك تم تسمية العنصر على اسم موطن العالم - ألمانيا.

التواجد في الطبيعة ، الحصول على:

يوجد الجرمانيوم في خامات الكبريتيد وخام الحديد ويوجد في جميع السيليكات تقريبًا. المعادن الرئيسية التي تحتوي على الجرمانيوم: argyrodite Ag 8 GeS 6 ، Confieldite Ag 8 (Sn ، Ce) S 6 ، stottite FeGe (OH) 6 ، germanite Cu 3 (Ge ، Fe ، Ga) (S ، As) 4 ، rhenierite Cu 3 (Fe ، Ge ، Zn) (S ، As) 4.
نتيجة للعمليات المعقدة والمستهلكة للوقت لإثراء الخام وتركيزه ، يتم عزل الجرمانيوم على شكل GeO 2 أكسيد ، والذي يتم اختزاله بالهيدروجين عند درجة حرارة 600 درجة مئوية إلى مادة بسيطة.
GeO 2 + 2H 2 \ u003d Ge + 2H 2 O
يتم تنقية الجرمانيوم عن طريق ذوبان المنطقة ، مما يجعله أحد أكثر المواد نقاءً كيميائيًا.

الخصائص الفيزيائية:

رمادي - أبيض صلب مع لمعان معدني (درجة انصهار 938 درجة مئوية ، بي بي 2830 درجة مئوية)

الخواص الكيميائية:

في الظروف العادية ، الجرمانيوم مقاوم للهواء والماء والقلويات والأحماض ، ويذوب في الماء الريجيا وفي محلول قلوي من بيروكسيد الهيدروجين. حالات أكسدة الجرمانيوم في مركباته: 2 ، 4.

أهم الروابط:

أكسيد الجرمانيوم الثنائي، GeO ، رمادي - أسود ، سول قليلا. في الداخل ، عند تسخينه ، فإنه غير متناسب: 2GeO \ u003d Ge + GeO 2
هيدروكسيد الجرمانيوم (II) Ge (OH) 2 ، أحمر برتقالي. كريستال،
يوديد الجرمانيوم (الثاني)، GeI 2 ، أصفر كر ، سول. في الماء ، الماء. وداعا.
هيدريد الجرمانيوم (II)، GeH 2 ، تلفزيون. أبيض ، يتأكسد بسهولة. والاضمحلال.

أكسيد الجرمانيوم (الرابع)، GeO 2 ، أبيض بلورات ، مذبذب ، تم الحصول عليها عن طريق التحلل المائي للكلوريد ، الكبريتيد ، هيدريد الجرمانيوم ، أو عن طريق تفاعل الجرمانيوم مع حمض النيتريك.
هيدروكسيد الجرمانيوم (IV) ، (حمض الجرماني)، H 2 GeO 3 ، ضعيف. unst. ذو محورين إلى تا ، أملاح جرانيت ، على سبيل المثال. جرانيت الصوديوم، Na 2 GeO 3 ، أبيض الكريستال ، سول. في الماء؛ استرطابي. هناك أيضًا Na 2 hexahydroxogermanates (ortho-germanates) و polygermanates
كبريتات الجرمانيوم (IV)، Ge (SO 4) 2 ، عديم اللون. كرون ، محلل بالماء إلى GeO 2 ، تم الحصول عليه عن طريق تسخين كلوريد الجرمانيوم (IV) مع أنهيدريد الكبريتيك عند 160 درجة مئوية: GeCl 4 + 4SO 3 \ u003d Ge (SO 4) 2 + 2SO 2 + 2Cl 2
هاليدات الجرمانيوم (IV) ، الفلورايد GeF 4 - الأفضل. الغاز الخام hydrol. ، يتفاعل مع HF ، مكونًا H 2 - حمض الفلوريك الألماني: GeF 4 + 2HF \ u003d H 2 ،
كلوريد GeCl 4 عديم اللون. سائل ، ماء ، البروميد GeBr 4، ser. سجل تجاري. أو عديم اللون. سائل ، سول. في org. كون. ،
يوديد GeI 4 ، أصفر برتقالي. كر ، بطيء. Hydr. ، sol. في org. كون.
كبريتيد الجرمانيوم (الرابع)، GeS 2 ، أبيض كرونة ، سول بشكل سيئ. في الماء ، المائي ، يتفاعل مع القلويات:
3GeS 2 + 6NaOH = Na 2 GeO 3 + 2Na 2 GeS 3 + 3H 2 O ، مكونة جرمانات وثيو جرمانات.
هيدريد الجرمانيوم (الرابع) ، "ألماني"، GeH 4 ، عديم اللون غاز ، مشتقات عضوية من رباعي ميثيل جرمان Ge (CH 3) 4 ، رباعي إيثيل جرمان Ge (C 2 H 5) 4 - عديم اللون. السوائل.

تطبيق:

أهم مادة أشباه الموصلات ، مجالات التطبيق الرئيسية: البصريات ، والالكترونيات الراديوية ، والفيزياء النووية.

مركبات الجرمانيوم سامة قليلاً. الجرمانيوم هو عنصر دقيق في جسم الإنسان يزيد من كفاءة جهاز المناعة في الجسم ، ويحارب السرطان ، ويقلل الألم. ويلاحظ أيضًا أن الجرمانيوم يعزز نقل الأكسجين إلى أنسجة الجسم وهو أحد مضادات الأكسدة القوية - وهو مانع للجذور الحرة في الجسم.
الاحتياج اليومي لجسم الإنسان هو 0.4 - 1.5 مجم.
يعتبر الثوم هو الرائد في محتوى الجرمانيوم بين المنتجات الغذائية (750 ميكروجرام من الجرمانيوم لكل 1 جرام من الوزن الجاف من فصوص الثوم).

تم إعداد المادة من قبل طلاب معهد الفيزياء والكيمياء بجامعة ولاية تيومين
ديمشينكو يو في ، بورنوفولوكوفا أ.
مصادر:
الجرمانيوم // ويكيبيديا. / عنوان URL: http://ru.wikipedia.org/؟oldid=63504262 (تاريخ الوصول: 06/13/2014).
الجرمانيوم // Allmetals.ru / URL: http://www.allmetals.ru/metals/germanium/ (تاريخ الوصول: 06/13/2014).

الجرمانيوم عنصر كيميائي برقم ذري 32 في النظام الدوري ، يُشار إليه بالرمز Ge (Ger. الجرمانيوم).

تاريخ اكتشاف الجرمانيوم

تم توقع وجود عنصر ekasilicium ، وهو نظير للسيليكون ، بواسطة D.I. Mendeleev مرة أخرى في عام 1871. وفي عام 1886 ، اكتشف أحد أساتذة أكاديمية Freiberg للتعدين معدن الفضة الجديد - argyrodite. ثم تم إعطاء هذا المعدن إلى أستاذ الكيمياء التقنية كليمنس وينكلر لتحليله بالكامل.

لم يتم ذلك عن طريق الصدفة: كان وينكلر البالغ من العمر 48 عامًا يعتبر أفضل محلل في الأكاديمية.

وسرعان ما اكتشف أن الفضة في المعدن 74.72٪ ، والكبريت - 17.13 ، والزئبق - 0.31 ، وأكسيد الحديدوز - 0.66 ، وأكسيد الزنك - 0.22٪. وما يقرب من 7٪ من وزن المعدن الجديد يعود إلى بعض العناصر غير المفهومة ، والتي لا تزال على الأرجح غير معروفة. خص وينكلر بالمكون المجهول للأرجروديت ، ودرس خصائصه وأدرك أنه وجد بالفعل عنصرًا جديدًا - التفسير الذي تنبأ به منديليف. هذا هو تاريخ موجز للعنصر برقم ذري 32.

ومع ذلك ، سيكون من الخطأ الاعتقاد بأن عمل وينكلر سار بسلاسة ، دون عوائق ، بدون عوائق. هذا ما كتبه منديليف عن هذا في ملاحق الفصل الثامن من أساسيات الكيمياء: "في البداية (فبراير 1886) ، أدى نقص المواد وغياب الطيف في لهب الموقد وقابلية ذوبان العديد من مركبات الجرمانيوم إلى حدوث ذلك. يصعب دراسة وينكلر ... "انتبه إلى" نقص الطيف في اللهب. كيف ذلك؟ في الواقع ، في عام 1886 كانت طريقة التحليل الطيفي موجودة بالفعل. تم بالفعل اكتشاف الروبيديوم والسيزيوم والثاليوم والإنديوم على الأرض بهذه الطريقة ، والهيليوم على الشمس. عرف العلماء على وجه اليقين أن كل عنصر كيميائي له طيف فردي تمامًا ، وفجأة لا يوجد طيف!

جاء الشرح في وقت لاحق. يحتوي الجرمانيوم على خطوط طيفية مميزة - بطول موجة يبلغ 2651.18 و 3039.06 Ǻ وعدد قليل آخر. لكنهم جميعًا يكمنون في الجزء غير المرئي من الأشعة فوق البنفسجية من الطيف ، ويمكن اعتبار أن التزام وينكلر بأساليب التحليل التقليدية أدى إلى النجاح.

تشبه عملية وينكلر لفصل الجرمانيوم إحدى الطرق الصناعية الحالية للحصول على العنصر رقم 32. أولاً ، تم تحويل الجرمانيوم الموجود في الأرجاريت إلى ثاني أكسيد ، ثم تم تسخين هذا المسحوق الأبيض إلى 600 ... 700 درجة مئوية في جو من الهيدروجين. رد الفعل واضح: GeO 2 + 2H 2 → Ge + 2H 2 O.

وهكذا ، تم الحصول على الجرمانيوم النقي نسبيًا لأول مرة. قصد وينكلر في البداية تسمية العنصر الجديد النبتونيوم ، بعد كوكب نبتون. (مثل العنصر رقم 32 ، تم التنبؤ بهذا الكوكب قبل اكتشافه). ولكن بعد ذلك اتضح أن هذا الاسم قد تم تخصيصه سابقًا لعنصر واحد تم اكتشافه بشكل خاطئ ، ولم يرغب وينكلر في التنازل عن اكتشافه ، فقد تخلى عن نيته الأولى. لم يقبل اقتراح استدعاء العنصر الجديد الزاوي ، أي "الزاوي ، مثير للجدل" (وهذا الاكتشاف تسبب بالفعل في الكثير من الجدل). صحيح أن الكيميائي الفرنسي رايون ، الذي طرح مثل هذه الفكرة ، قال لاحقًا إن اقتراحه لم يكن أكثر من مزحة. أطلق وينكلر على عنصر الجرمانيوم الجديد اسم بلده ، وظل الاسم عالقًا.

وتجدر الإشارة إلى أنه في عملية التطور الجيوكيميائي لقشرة الأرض ، تم غسل كمية كبيرة من الجرمانيوم من معظم سطح الأرض إلى المحيطات ، وبالتالي ، في الوقت الحالي ، فإن كمية هذا العنصر النزرة الموجودة في التربة هي تافهة للغاية.

إجمالي محتوى الجرمانيوم في قشرة الأرض هو 7 × 10 4٪ بالكتلة ، أي أكثر من ، على سبيل المثال ، الأنتيمون والفضة والبزموت. يُظهر الجرمانيوم ، نظرًا لمحتواه الضئيل في قشرة الأرض وتقاربها الجيوكيميائي مع بعض العناصر المنتشرة ، قدرة محدودة على تكوين معادنه الخاصة ، والتشتت في شبكات المعادن الأخرى. لذلك ، فإن معادن الجرمانيوم نادرة للغاية. جميعهم تقريبًا عبارة عن كبريتات: الجرمانيت Cu 2 (Cu ، Fe ، Ge ، Zn) 2 (S ، As) 4 (6-10٪ Ge) ، argyrodite Ag 8 GeS 6 (3.6 - 7٪ Ge) ، confildite Ag 8 (Sn ، Ge) S 6 (حتى 2٪ Ge) ، إلخ. يتوزع الجزء الأكبر من الجرمانيوم في قشرة الأرض في عدد كبير من الصخور والمعادن. لذلك ، على سبيل المثال ، في بعض sphalerites ، يصل محتوى الجرمانيوم إلى كيلوغرام لكل طن ، في enargites يصل إلى 5 كجم / طن ، في pyrargyrite حتى 10 كجم / طن ، في sulvanite و frankeite 1 كجم / طن ، في كبريتيدات وسيليكات أخرى - مئات وعشرات جرام / طن. T. يتركز الجرمانيوم في رواسب من العديد من المعادن - في خامات كبريتيد المعادن غير الحديدية ، وخامات الحديد ، وفي بعض معادن الأكسيد (الكروميت ، والمغنتيت ، والروتيل ، وما إلى ذلك) ، وفي الجرانيت والدياباز والبازلت. بالإضافة إلى ذلك ، يوجد الجرمانيوم في جميع السيليكات تقريبًا ، في بعض رواسب الفحم والنفط.

يتم الحصول على الجرمانيوم بشكل رئيسي من المنتجات الثانوية لمعالجة خامات المعادن غير الحديدية (مزيج الزنك ، مركزات الزنك والنحاس والرصاص المتعددة الفلزات) التي تحتوي على 0.001-0.1 في المائة من ألمانيا. كما يستخدم الرماد الناتج عن احتراق الفحم والغبار من مولدات الغاز والنفايات من مصانع فحم الكوك كمواد خام. في البداية ، يتم الحصول على مركز الجرمانيوم (2-10٪ ألمانيا) من المصادر المدرجة بطرق مختلفة ، اعتمادًا على تركيبة المادة الخام. عادةً ما يتضمن استخراج الجرمانيوم من المركز الخطوات التالية:

1) كلورة المركز بحمض الهيدروكلوريك ، مخلوطه بالكلور في وسط مائي أو عوامل كلورة أخرى للحصول على GeCl 4 التقني. لتنقية GeCl 4 ، يتم استخدام تصحيح واستخراج الشوائب باستخدام حمض الهيدروكلوريك المركز.

2) التحلل المائي لـ GeCl 4 وتكلس منتجات التحلل المائي للحصول على GeO 2.

3) اختزال GeO 2 بالهيدروجين أو الأمونيا إلى معدن. لعزل الجرمانيوم النقي جدًا ، والذي يستخدم في أجهزة أشباه الموصلات ، يتم صهر المعدن حسب المنطقة. عادة ما يتم الحصول على الجرمانيوم أحادي البلورة ، الضروري لصناعة أشباه الموصلات ، عن طريق ذوبان المنطقة أو بطريقة Czochralski.

GeO 2 + 4H 2 \ u003d Ge + 2H 2 O

يتم الحصول على جرمانيوم نقاء أشباه الموصلات بمحتوى شوائب 10 -3-10-4٪ عن طريق ذوبان المنطقة أو التبلور أو الانحلال الحراري للطبقة الأحادية GeH 4 المتطايرة:

GeH 4 \ u003d Ge + 2H 2 ،

الذي يتكون أثناء تحلل مركبات المعادن النشطة مع Ge - germanides بواسطة الأحماض:

ملغ 2 Ge + 4HCl \ u003d GeH 4 - + 2MgCl 2

يحدث الجرمانيوم كمزيج في خامات البوليميتال والنيكل والتنغستن ، وكذلك في السيليكات. نتيجة للعمليات المعقدة والمستهلكة للوقت لإثراء الخام وتركيزه ، يتم عزل الجرمانيوم على شكل GeO 2 أكسيد ، والذي يتم اختزاله بالهيدروجين عند درجة حرارة 600 درجة مئوية إلى مادة بسيطة:

GeO 2 + 2H 2 \ u003d Ge + 2H 2 O.

يتم تنقية ونمو بلورات الجرمانيوم المفردة بواسطة ذوبان المنطقة.

تم الحصول على ثاني أكسيد الجرمانيوم النقي لأول مرة في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية في أوائل عام 1941. وقد استخدم في صناعة زجاج الجرمانيوم بمعامل انكسار مرتفع للغاية. استؤنف البحث عن العنصر رقم 32 وطرق إنتاجه المحتمل بعد الحرب ، في عام 1947. والآن أصبح الجرمانيوم محل اهتمام العلماء السوفييت على وجه التحديد كأشباه موصلات.

في المظهر ، من السهل الخلط بين الجرمانيوم والسيليكون.

يتبلور الجرمانيوم في هيكل مكعب من نوع الماس ، معلمة خلية الوحدة أ = 5.6575.

هذا العنصر ليس قويًا مثل التيتانيوم أو التنجستن. كثافة الجرمانيوم الصلب 5.327 جم / سم 3 (25 درجة مئوية) ؛ سائل 5.557 (1000 درجة مئوية) ؛ ر ر 937.5 درجة مئوية ؛ BP حوالي 2700 درجة مئوية ؛ معامل التوصيل الحراري ~ 60 واط / (م · ك) ، أو 0.14 كالوري / (سم ثانية درجة) عند 25 درجة مئوية.

الجرمانيوم هش مثل الزجاج ويمكن أن يتصرف وفقًا لذلك. حتى في درجات الحرارة العادية ، ولكن فوق 550 درجة مئوية ، فهي قابلة للتشوه البلاستيكي. صلابة ألمانيا بمقياس معدني 6-6،5 ؛ معامل الانضغاط (في نطاق الضغط 0-120 Gn / m 2 ، أو 0-12000 kgf / mm 2) 1.4 10 -7 m 2 / mn (1.4 10 -6 cm 2 / kgf) ؛ التوتر السطحي 0.6 نيوتن / م (600 داين / سم). الجرمانيوم هو أشباه موصلات نموذجية مع فجوة نطاق 1.104 10-19 J أو 0.69 eV (25 درجة مئوية) ؛ المقاومة الكهربائية عالية النقاء ألمانيا 0.60 أوم م (60 أوم سم) عند 25 درجة مئوية ؛ تبلغ حركة الإلكترونات 3900 وحركة الثقوب 1900 سم 2 / فولت ثانية (25 درجة مئوية) (مع محتوى شوائب أقل من 10-8٪).

جميع التعديلات "غير العادية" للجرمانيوم البلوري متفوقة على Ge-I والتوصيل الكهربائي. إن ذكر هذه الخاصية المعينة ليس عرضيًا: قيمة التوصيل الكهربائي (أو القيمة المتبادلة - المقاومة) لعنصر أشباه الموصلات مهمة بشكل خاص.

في المركبات الكيميائية ، يظهر الجرمانيوم عادة تكافؤ 4 أو 2. تكون المركبات ذات التكافؤ 4 أكثر ثباتًا. في ظل الظروف العادية ، فهو مقاوم للهواء والماء والقلويات والأحماض ، وقابل للذوبان في الماء الريجيا وفي محلول قلوي من بيروكسيد الهيدروجين. تستخدم سبائك الجرمانيوم والنظارات القائمة على ثاني أكسيد الجرمانيوم.

في المركبات الكيميائية ، يظهر الجرمانيوم عادةً تكافؤ 2 و 4 ، مع كون مركبات الجرمانيوم ذات 4 التكافؤ أكثر استقرارًا. في درجة حرارة الغرفة ، الجرمانيوم مقاوم للهواء ، والماء ، والمحاليل القلوية ، وأحماض الهيدروكلوريك والكبريتيك المخففة ، ولكنه قابل للذوبان بسهولة في الماء الريجيا وفي محلول قلوي من بيروكسيد الهيدروجين. يتأكسد حمض النيتريك ببطء. عند تسخينه في الهواء إلى 500-700 درجة مئوية ، يتأكسد الجرمانيوم إلى GeO و GeO 2 أكاسيد. أكسيد ألمانيا (IV) - مسحوق أبيض مع t pl 1116 ° C ؛ الذوبان في الماء 4.3 جم / لتر (20 درجة مئوية). وفقًا لخصائصه الكيميائية ، فهو مذبذب ، قابل للذوبان في القلويات وبصعوبة في الأحماض المعدنية. يتم الحصول عليها عن طريق تكليس الراسب المائي (GeO 3 nH 2 O) المنطلق أثناء التحلل المائي لـ GeCl 4 رباعي كلوريد. يمكن الحصول على انصهار GeO 2 مع أكاسيد أخرى مشتقات من الأحماض الجرمانية - جرمانات المعادن (Li 2 GeO 3 ، Na 2 GeO 3 وغيرها) - المواد الصلبة ذات نقاط الانصهار العالية.

عندما يتفاعل الجرمانيوم مع الهالوجينات ، تتشكل رباعي الهاليدات المقابلة. يستمر التفاعل بسهولة مع الفلور والكلور (بالفعل في درجة حرارة الغرفة) ، ثم مع البروم (تسخين ضعيف) واليود (عند 700-800 درجة مئوية في وجود ثاني أكسيد الكربون). أحد أهم المركبات الألمانية GeCl 4 رباعي كلوريد هو سائل عديم اللون. ر رر -49.5 درجة مئوية ؛ بي بي 83.1 درجة مئوية ؛ الكثافة 1.84 جم / سم 3 (20 درجة مئوية). يتحلل الماء بقوة مع إطلاق راسب من أكسيد مائي (IV). يتم الحصول عليها عن طريق كلورة ألمانيا المعدنية أو عن طريق تفاعل GeO 2 مع حمض الهيدروكلوريك المركز. المعروف أيضًا باسم ثنائي الهاليد ألمانيا من الصيغة العامة GeX 2 ، GeCl أحادي كلوريد ، Ge 2 Cl 6 hexachlorodigermane ، وأكسيد كلوريد ألمانيا (على سبيل المثال ، CeOCl 2).

يتفاعل الكبريت بقوة مع ألمانيا عند 900-1000 درجة مئوية لتكوين ثاني كبريتيد GeS ، مادة صلبة بيضاء ، درجة حرارة 825 درجة مئوية. تم أيضًا وصف أحادي كبريتيد GeS ومركبات مماثلة من ألمانيا مع السيلينيوم والتيلوريوم ، وهي أشباه موصلات. يتفاعل الهيدروجين قليلاً مع الجرمانيوم عند درجة حرارة 1000-1100 درجة مئوية لتكوين جرثومة (GeH) X ، وهو مركب غير مستقر وسهل التطاير. من خلال تفاعل جرمانيدات مع حمض الهيدروكلوريك المخفف ، يمكن الحصول على جرمانوهيدروجين من سلسلة Ge n H 2n + 2 حتى Ge 9 H 20. يُعرف أيضًا تكوين جرميلين GeH 2. لا يتفاعل الجرمانيوم بشكل مباشر مع النيتروجين ، ومع ذلك ، يوجد Ge 3 N 4 نيتريد ، والذي يتم الحصول عليه من خلال عمل الأمونيا على الجرمانيوم عند 700-800 درجة مئوية. لا يتفاعل الجرمانيوم مع الكربون. يتكون الجرمانيوم من مركبات تحتوي على العديد من المعادن - germanides.

من المعروف أن العديد من المركبات المعقدة في ألمانيا أصبحت ذات أهمية متزايدة في كل من الكيمياء التحليلية للجرمانيوم وفي عمليات تحضيره. يشكل الجرمانيوم مركبات معقدة تحتوي على جزيئات عضوية تحتوي على هيدروكسيل (كحول متعدد الهيدروكسيل ، وأحماض بولي أساس ، وغيرها). تم الحصول على أحماض متباينة في ألمانيا. بالإضافة إلى العناصر الأخرى من المجموعة الرابعة ، تتميز ألمانيا بتكوين المركبات العضوية المعدنية ، ومثالها رباعي إيثيل جرمان (C 2 H 5) 4 Ge 3.

هيدريد الجرمانيوم (II) GeH 2. مسحوق أبيض غير مستقر (في الهواء أو في الأكسجين يتحلل بانفجار). يتفاعل مع القلويات والبروم.

الجرمانيوم (II) مونوهيدريد بوليمر (متعدد الجرمين) (GeH 2) ن. مسحوق أسود بني. ضعيف الذوبان في الماء ، يتحلل على الفور في الهواء وينفجر عند تسخينه إلى 160 درجة مئوية في فراغ أو في جو غاز خامل. تشكلت أثناء التحليل الكهربائي لصوديوم جيرمانيد NaGe.

أكسيد الجرمانيوم الثنائي GeO. بلورات سوداء ذات خصائص أساسية. يتحلل عند 500 درجة مئوية إلى GeO 2 و Ge. يتأكسد ببطء في الماء. قليل الذوبان في حمض الهيدروكلوريك. يظهر خصائص التصالحية. يتم الحصول عليها بتأثير ثاني أكسيد الكربون على الجرمانيوم المعدني ، وتسخينه إلى 700-900 درجة مئوية ، والقلويات - على كلوريد الجرمانيوم (II) ، عن طريق تكليس Ge (OH) 2 أو عن طريق تقليل GeO 2.

هيدروكسيد الجرمانيوم (II) Ge (OH) 2. بلورات حمراء برتقالية. عند تسخينه ، يتحول إلى GeO. يظهر حرف مذبذب. يتم الحصول عليها عن طريق معالجة أملاح الجرمانيوم (II) مع القلويات والتحلل المائي لأملاح الجرمانيوم (II).

فلوريد الجرمانيوم (II) GeF 2. بلورات استرطابية عديمة اللون ، t pl = 111 درجة مئوية. يتم الحصول عليها عن طريق عمل أبخرة GeF 4 على معدن الجرمانيوم عند تسخينها.

كلوريد الجرمانيوم الثنائي GeCl 2. بلورات عديمة اللون. ر ر \ u003d 76.4 درجة مئوية ، t bp \ u003d 450 درجة مئوية. عند 460 درجة مئوية ، يتحلل إلى GeCl 4 والجرمانيوم المعدني. يتحلل بالماء ، قليل الذوبان في الكحول. يتم الحصول عليها عن طريق عمل أبخرة GeCl 4 على معدن الجرمانيوم عند تسخينها.

بروميد الجرمانيوم (II) GeBr 2. بلورات إبرة شفافة. ر ر = 122 درجة مئوية. يتحلل بالماء. قليل الذوبان في البنزين. قابل للذوبان في الكحول والأسيتون. تم الحصول عليها عن طريق تفاعل هيدروكسيد الجرمانيوم (II) مع حمض الهيدروبروميك. عند تسخينه ، فإنه لا يتناسب مع الجرمانيوم المعدني وبروميد الجرمانيوم (IV).

يوديد الجرمانيوم (II) GeI 2. صفائح سداسية صفراء ، مغناطيسية. t pl = 460 حوالي C. قابل للذوبان قليلاً في الكلوروفورم ورابع كلوريد الكربون. عند تسخينه فوق 210 درجة مئوية ، يتحلل إلى الجرمانيوم المعدني ورباعي اليود الجرمانيوم. يتم الحصول عليها عن طريق اختزال يوديد الجرمانيوم (II) بحمض الفوسفوريك أو عن طريق التحلل الحراري لرباعي اليود الجرمانيوم.

الجرمانيوم (II) كبريتيد GeS. تم استلامها بالطريقة الجافة - بلورات معينية معينية لامعة باللون الرمادي والأسود. ر ر \ u003d 615 درجة مئوية ، الكثافة 4.01 جم / سم 3. قليل الذوبان في الماء والأمونيا. قابل للذوبان في هيدروكسيد البوتاسيوم. الرطب المتلقى - راسب غير متبلور أحمر-بني ، الكثافة 3.31 جم / سم 3. قابل للذوبان في الأحماض المعدنية وعديد كبريتيد الأمونيوم. يتم الحصول عليها عن طريق تسخين الجرمانيوم بالكبريت أو تمرير كبريتيد الهيدروجين عبر محلول ملح الجرمانيوم (II).

هيدريد الجرمانيوم (IV) GeH 4. غاز عديم اللون (الكثافة 3.43 جم / سم 3). إنه سام ، ورائحته كريهة للغاية ، ويغلي عند -88 درجة مئوية ، ويذوب عند حوالي -166 درجة مئوية ، وينفصل حرارياً فوق 280 درجة مئوية ، ويمر GeH 4 عبر أنبوب ساخن ، ويتم الحصول على مرآة لامعة من الجرمانيوم المعدني على جدرانه. تم الحصول عليها عن طريق عمل LiAlH 4 على كلوريد الجرمانيوم (IV) في الأثير أو عن طريق معالجة محلول كلوريد الجرمانيوم (IV) مع الزنك وحمض الكبريتيك.

أكسيد الجرمانيوم (IV) GeO 2. يوجد على شكل تعديلين بلوريين (سداسي بكثافة 4.703 جم / سم 3 ورباعي السطوح بكثافة 6.24 جم / سم 3). كلاهما مقاوم للهواء. قليل الذوبان في الماء. ر ر = 1116 درجة مئوية ، ر كيب = 1200 درجة مئوية. يظهر حرف مذبذب. يتم تقليله بواسطة الألمنيوم والمغنيسيوم والكربون إلى الجرمانيوم المعدني عند تسخينه. تم الحصول عليها عن طريق تخليق العناصر ، تكليس أملاح الجرمانيوم مع الأحماض المتطايرة ، أكسدة الكبريتيدات ، التحلل المائي لرباعي الهاليدات الجرمانيوم ، معالجة الجرمانيوم المعدني القلوي بالأحماض ، الجرمانيوم المعدني مع أحماض الكبريتيك أو النيتريك المركزة.

فلوريد الجرمانيوم (IV) GeF 4. غاز عديم اللون يدخن في الهواء. ر ر \ u003d -15 حوالي C ، تي كيب \ u003d -37 درجة مئوية. يتحلل بالماء. يتم الحصول عليها عن طريق تحلل الباريوم رباعي فلورو جرمانيت.

كلوريد الجرمانيوم (IV) GeCl 4. سائل عديم اللون. ر ر \ u003d -50 درجة مئوية ، تي كيب \ u003d 86 درجة مئوية ، الكثافة 1.874 جم / سم 3. متحلل بالماء ، قابل للذوبان في الكحول ، الأثير ، ثاني كبريتيد الكربون ، رابع كلوريد الكربون. يتم الحصول عليها عن طريق تسخين الجرمانيوم بالكلور وتمرير كلوريد الهيدروجين عبر معلق من أكسيد الجرمانيوم (IV).

بروميد الجرمانيوم (IV) GeBr 4. بلورات عديمة اللون ثماني السطوح. ر ر \ u003d 26 درجة مئوية ، تي كيب \ u003d 187 درجة مئوية ، الكثافة 3.13 جم / سم 3. يتحلل بالماء. قابل للذوبان في البنزين وثاني كبريتيد الكربون. يتم الحصول عليها عن طريق تمرير بخار البروم فوق الجرمانيوم المعدني المسخن أو بتأثير حمض الهيدروبروميك على أكسيد الجرمانيوم (IV).

يوديد الجرمانيوم (IV) GeI 4. بلورات اوكتاهدرا صفراء برتقالية ، t pl \ u003d 146 ° C ، t kip \ u003d 377 ° C ، الكثافة 4.32 جم / سم 3. عند 445 درجة مئوية ، تتحلل. قابل للذوبان في البنزين وثاني كبريتيد الكربون والمتحلل بالماء. في الهواء ، يتحلل تدريجياً إلى يوديد الجرمانيوم (II) واليود. يعلق الأمونيا. يتم الحصول عليها عن طريق تمرير بخار اليود فوق الجرمانيوم المسخن أو عن طريق عمل حمض اليود المائي على أكسيد الجرمانيوم (IV).

كبريتيد الجرمانيوم (IV) GeS 2. مسحوق بلوري أبيض ، t pl \ u003d 800 ° C ، الكثافة 3.03 جم / سم 3. قابل للذوبان في الماء قليلاً ويتحلل ببطء فيه. قابل للذوبان في الأمونيا وكبريتيد الأمونيوم وكبريتيدات الفلزات القلوية. يتم الحصول عليها عن طريق تسخين أكسيد الجرمانيوم (IV) في تيار من ثاني أكسيد الكبريت مع الكبريت أو عن طريق تمرير كبريتيد الهيدروجين عبر محلول ملح الجرمانيوم (IV).

كبريتات الجرمانيوم (IV) Ge (SO 4) 2. بلورات عديمة اللون ، كثافتها 3.92 جم / سم 3. يتحلل عند 200 درجة مئوية ويختزل بالفحم أو الكبريت إلى كبريتيد. يتفاعل مع الماء والمحاليل القلوية. يتم الحصول عليها عن طريق تسخين كلوريد الجرمانيوم (IV) بأكسيد الكبريت (VI).

توجد خمسة نظائر في الطبيعة: 70 Ge (20.55٪ wt.) ، 72 Ge (27.37٪) ، 73 Ge (7.67) ، 74 Ge (36.74٪) ، 76 Ge (7.67٪). الأربعة الأولى مستقرة ، والخامس (76 Ge) يخضع لاضمحلال بيتا مزدوج مع نصف عمر 1.58 × 10 21 سنة. بالإضافة إلى ذلك ، هناك نوعان اصطناعيان "طويلان العمر": 68 Ge (نصف العمر 270.8 يومًا) و 71 Ge (عمر النصف 11.26 يومًا).

تطبيق الجرمانيوم

يستخدم الجرمانيوم في صناعة البصريات. نظرًا لشفافيته في منطقة الأشعة تحت الحمراء من الطيف ، فإن الجرمانيوم المعدني عالي النقاء له أهمية استراتيجية في إنتاج العناصر البصرية لبصريات الأشعة تحت الحمراء. في الهندسة الراديوية ، تتميز ترانزستورات الجرمانيوم وثنائيات الكاشف بخصائص مختلفة عن تلك الموجودة في السيليكون ، بسبب انخفاض جهد الزناد في الجرمانيوم - 0.4 فولت مقابل 0.6 فولت لأجهزة السيليكون.

لمزيد من التفاصيل ، راجع مقال تطبيق الجرمانيوم.

يوجد الجرمانيوم في الحيوانات والنباتات. الكميات الصغيرة من الجرمانيوم ليس لها تأثير فسيولوجي على النباتات ، ولكنها سامة بكميات كبيرة. الجرمانيوم غير سام للقوالب.

بالنسبة للحيوانات ، الجرمانيوم منخفض السمية. لم يتم العثور على مركبات الجرمانيوم ليكون لها تأثير دوائي. تركيز الجرمانيوم وأكسيده في الهواء المسموح به هو 2 مجم / متر مكعب ، أي نفس تركيز غبار الأسبستوس.

تعتبر مركبات الجرمانيوم ثنائية التكافؤ أكثر سمية.

في تجارب تحديد توزيع الجرمانيوم العضوي في الجسم بعد 1.5 ساعة من تناوله عن طريق الفم ، تم الحصول على النتائج التالية: تم العثور على كمية كبيرة من الجرمانيوم العضوي في المعدة والأمعاء الدقيقة ونخاع العظام والطحال والدم. علاوة على ذلك ، فإن محتواه العالي في المعدة والأمعاء يدل على أن عملية امتصاصه في الدم لها تأثير طويل الأمد.

سمح المحتوى العالي من الجرمانيوم العضوي في الدم للدكتور أساي بطرح النظرية التالية لآلية عمله في جسم الإنسان. من المفترض أن يتصرف الجرمانيوم العضوي في الدم بشكل مشابه للهيموجلوبين ، والذي يحمل أيضًا شحنة سالبة ويشارك ، مثل الهيموجلوبين ، في عملية نقل الأكسجين في أنسجة الجسم. هذا يمنع تطور نقص الأكسجين (نقص الأكسجة) على مستوى الأنسجة. يمنع الجرمانيوم العضوي تطور ما يسمى بنقص الأكسجة في الدم ، والذي يحدث عندما تنخفض كمية الهيموجلوبين التي يمكن أن تعلق الأكسجين (انخفاض في قدرة الأكسجين في الدم) ، وتتطور مع فقدان الدم ، والتسمم بأول أكسيد الكربون ، والتعرض للإشعاع . الأكثر حساسية لنقص الأكسجين هي الجهاز العصبي المركزي وعضلة القلب وأنسجة الكلى والكبد.

نتيجة للتجارب ، وجد أيضًا أن الجرمانيوم العضوي يعزز تحريض إنترفيرون غاما ، مما يثبط تكاثر الخلايا سريعة الانقسام وينشط خلايا معينة (T-killers). المجالات الرئيسية لعمل الإنترفيرون على مستوى الكائن الحي هي الحماية المضادة للفيروسات والأورام ، والوظائف المناعية والواقية من الإشعاع في الجهاز اللمفاوي.

في عملية دراسة الأنسجة والأنسجة المرضية ذات العلامات الأولية للمرض ، وجد أنها تتميز دائمًا بنقص الأكسجين ووجود جذور الهيدروجين الموجبة الشحنة H +. أيونات H + لها تأثير سلبي للغاية على خلايا جسم الإنسان ، حتى وفاتها. تجعل أيونات الأكسجين ، التي تتمتع بالقدرة على الاندماج مع أيونات الهيدروجين ، من الممكن بشكل انتقائي ومحلي التعويض عن الأضرار التي تلحق بالخلايا والأنسجة التي تسببها أيونات الهيدروجين. يرجع تأثير الجرمانيوم على أيونات الهيدروجين إلى شكله العضوي - شكل السيسكوسايد. في إعداد المقال ، تم استخدام مواد Suponenko A.N..

ميني - مجردة

"عنصر الجرمانيوم"

استهداف:

وصف العنصر Ge

أعط وصفاً لخصائص العنصر Ge

أخبر عن تطبيق واستخدام هذا العنصر

تاريخ العنصر ………. …………………………………… .. ……. واحد

خصائص العنصر ………………………………………… .. …… 2

التطبيق ……………… ..…. ……………………………………… .. 3

المخاطر الصحية ……… .. ……………………… ...… 4

المصادر …………………………… .. ………………………. …………… 5

من تاريخ العنصر ..

جيالجرمانيوم(اللات. الجرمانيوم) - عنصر كيميائي من المجموعة الرابعة ، المجموعة الفرعية الرئيسية للنظام الدوري لـ D.I. Mendeleev ، المشار إليه بالرمز Ge ، ينتمي إلى عائلة المعادن ، الرقم التسلسلي 32 ، الكتلة الذرية 72.59. وهي مادة صلبة ذات لون أبيض رمادي وبريق معدني.

تنبأ مندلييف بوجود وخصائص ألمانيا في عام 1871 وأطلق على هذا العنصر الذي لا يزال غير معروف - "إيكاسيليكون" بسبب تشابه خصائصه مع السيليكون.

في عام 1886 ، وجد الكيميائي الألماني ك.وينكلر أثناء فحص المعدن وجود عنصر غير معروف فيه ، والذي لم يتم اكتشافه عن طريق التحليل. بعد العمل الشاق ، اكتشف أملاح عنصر جديد وعزل كمية معينة من العنصر نفسه في شكله النقي. في أول تقرير عن الاكتشاف ، اقترح وينكلر أن العنصر الجديد كان مشابهًا للأنتيمون والزرنيخ. قصد Winkler تسمية عنصر Neptunium ، ولكن هذا الاسم قد تم إعطاؤه بالفعل لعنصر واحد تم اكتشافه بشكل خاطئ. أعاد وينكلر تسمية العنصر الذي اكتشفه إلى الجرمانيوم (الجرمانيوم) تكريما لوطنه الأم. وحتى Mendeleev ، في رسالة إلى Winkler ، أيد بشدة اسم العنصر.

ولكن حتى النصف الثاني من القرن العشرين ، ظل الاستخدام العملي لألمانيا محدودًا للغاية. نشأ الإنتاج الصناعي لهذا العنصر فيما يتعلق بتطوير إلكترونيات أشباه الموصلات.

خصائص العنصرGe

بالنسبة للاحتياجات الطبية ، كان الجرمانيوم أول من استخدم على نطاق واسع في اليابان. أظهرت اختبارات مركبات الجرمانيوم العضوي المختلفة في التجارب على الحيوانات وفي التجارب السريرية البشرية أنها تؤثر بشكل إيجابي على جسم الإنسان بدرجات متفاوتة. جاء الاختراق في عام 1967 عندما اكتشف الدكتور K. Asai أن الجرمانيوم العضوي له مجموعة واسعة من التأثيرات البيولوجية.

الخصائص:

يحمل الأكسجين في أنسجة الجسم - الجرمانيوم في الدم يتصرف بشكل مشابه للهيموجلوبين. يشارك في عملية نقل الأكسجين إلى أنسجة الجسم ، مما يضمن الأداء الطبيعي لجميع أجهزة الجسم.

يحفز جهاز المناعة - الجرمانيوم على شكل مركبات عضوية يعزز إنتاج إنترفيرون غاما ، التي تمنع تكاثر الخلايا الميكروبية سريعة الانقسام ، وتنشط خلايا مناعية معينة (الخلايا التائية)

مضاد الأورام - الجرمانيوم يؤخر تطور الأورام الخبيثة ويمنع ظهور النقائل ، وله أيضًا خصائص وقائية ضد التعرض للإشعاع.

مبيد حيوي (مضاد للفطريات ، مضاد للفيروسات ، مضاد للبكتيريا) - المركبات العضوية الجرمانيوم تحفز إنتاج الإنترفيرون - وهو بروتين وقائي ينتجه الجسم استجابة لإدخال أجسام غريبة.

تطبيق واستخدام عنصر الجرمانيوم في الحياة

في الممارسة الصناعية ، يتم الحصول على الجرمانيوم بشكل أساسي من المنتجات الثانوية لمعالجة خامات المعادن غير الحديدية. يتم الحصول على تركيز الجرمانيوم (2-10٪ ألمانيا) بطرق مختلفة ، اعتمادًا على تركيبة المادة الخام. لعزل الجرمانيوم النقي جدًا ، والذي يستخدم في أجهزة أشباه الموصلات ، يتم صهر المعدن حسب المنطقة. عادة ما يتم الحصول على الجرمانيوم أحادي البلورة ، الضروري لصناعة أشباه الموصلات ، عن طريق ذوبان المنطقة.

إنها واحدة من أكثر المواد قيمة في تكنولوجيا أشباه الموصلات الحديثة. يتم استخدامه لصنع الثنائيات ، والثلاثي ، وكاشفات الكريستال ، ومعدلات الطاقة. يستخدم الجرمانيوم أيضًا في أجهزة قياس الجرعات والأجهزة التي تقيس شدة المجالات المغناطيسية الثابتة والمتغيرة. تعد تقنية الأشعة تحت الحمراء أحد المجالات المهمة لتطبيق العنصر ، ولا سيما إنتاج أجهزة الكشف عن الأشعة تحت الحمراء. العديد من السبائك المحتوية على الجرمانيوم واعدة للاستخدام العملي. على سبيل المثال ، النظارات المعتمدة على GeO 2 ومركبات Ge الأخرى. في درجة حرارة الغرفة ، الجرمانيوم مقاوم للهواء ، والماء ، والمحاليل القلوية ، وأحماض الهيدروكلوريك والكبريتيك المخففة ، ولكنه قابل للذوبان بسهولة في الماء الريجيا وفي محلول قلوي من بيروكسيد الهيدروجين. ويتأكسد حمض النيتريك ببطء.

تُستخدم سبائك الجرمانيوم ، التي تتمتع بصلابة وقوة عالية ، في صناعة المجوهرات وتقنيات أطقم الأسنان من أجل المسبوكات الدقيقة. الجرمانيوم موجود في الطبيعة فقط في الحالة المقيدة وليس في الحالة الحرة أبدًا. أكثر المعادن الحاملة للجرمانيوم شيوعًا هي الأرغروديت والجرمانيت ، وتندر احتياطيات كبيرة من معادن الجرمانيوم ، ولكن يوجد العنصر نفسه على نطاق واسع في معادن أخرى ، خاصة في الكبريتيدات (غالبًا في كبريتيد الزنك وسيليكات). توجد كميات صغيرة أيضًا في أنواع مختلفة من الفحم الصلب.

يبلغ الإنتاج العالمي في ألمانيا 65 كيلوجرامًا سنويًا.

المخاطر الصحية

يمكن أن تحدث مشاكل الصحة المهنية بسبب تشتت الغبار أثناء تحميل مركز الجرمانيوم ، وطحن وتحميل ثاني أكسيد لعزل معدن الجرمانيوم ، وتحميل مسحوق الجرمانيوم لإعادة صهره إلى قضبان. المصادر الأخرى التي تضر بالصحة هي الإشعاع الحراري من أفران الأنابيب وأثناء عملية ذوبان مسحوق الجرمانيوم في قضبان ، وكذلك تكوين أول أكسيد الكربون.

يُفرز الجرمانيوم المُمتص بسرعة من الجسم ، وخاصة في البول. هناك القليل من المعلومات حول سمية مركبات الجرمانيوم غير العضوية للإنسان. رابع كلوريد الجرمانيوم هو مادة مهيجة للجلد. في التجارب السريرية وغيرها من الحالات طويلة الأجل من تناول جرعات تراكمية عن طريق الفم تصل إلى 16 جرامًا من سبيروجرمانيوم ، أو دواء مضاد للأورام الجرمانيوم العضوي ، أو مركبات الجرمانيوم الأخرى ، لوحظ نشاط سام للأعصاب وتسمم كلوي. عادة لا تخضع هذه الجرعات لظروف الإنتاج. أظهرت التجارب التي أجريت على الحيوانات لتحديد آثار الجرمانيوم ومركباته على الجسم أن غبار الجرمانيوم المعدني وثاني أكسيد الجرمانيوم ، عند استنشاقه بتركيزات عالية ، يؤدي إلى تدهور عام في الصحة (الحد من زيادة الوزن). تم العثور على تغيرات مورفولوجية مشابهة للتفاعلات التكاثرية في رئتي الحيوانات ، مثل سماكة المقاطع السنخية وتضخم الأوعية اللمفاوية حول القصبات والأوعية الدموية. لا يتسبب ثاني أكسيد الجرمانيوم في تهيج الجلد ، ولكن عند ملامسته للغشاء المخاطي الرطب للعين ، فإنه يشكل حمض الجرمانيك ، الذي يعمل كمهيج للعين. تؤدي الحقن طويلة الأمد داخل الصفاق بجرعات 10 مجم / كجم إلى تغيرات في الدم المحيطي .

أكثر مركبات الجرمانيوم ضررًا هي هيدريد الجرمانيوم وكلوريد الجرمانيوم. يمكن أن يسبب الهيدريد تسممًا حادًا. كشفت الفحوصات المورفولوجية لأعضاء الحيوانات التي ماتت خلال المرحلة الحادة عن اضطرابات في الدورة الدموية وتغيرات خلوية تنكسية في أعضاء متني. وبالتالي ، فإن الهيدريد هو سم متعدد الأغراض يؤثر على الجهاز العصبي والدورة الدموية المحيطية.

رباعي كلوريد الجرمانيوم مادة تنفسية قوية ومهيجة للجلد والعين. تركيز العتبة - 13 مجم / م 3. عند هذا التركيز ، يقوم بقمع الاستجابة الرئوية على المستوى الخلوي في حيوانات التجارب. في التركيزات العالية ، يؤدي إلى تهيج في الجهاز التنفسي العلوي والتهاب الملتحمة ، وكذلك تغييرات في وتيرة وإيقاع التنفس. الحيوانات التي نجت من التسمم الحاد طورت التهاب الشعب الهوائية التقشر النزلي والالتهاب الرئوي الخلالي بعد بضعة أيام. كلوريد الجرمانيوم له أيضًا تأثير سام عام. لوحظت تغيرات مورفولوجية في الكبد والكلى وأعضاء الحيوانات الأخرى.

مصادر جميع المعلومات المقدمة