Cordyceps, Fohow makanan sihat berasaskan perubatan Tibet. Sifat bahan semula jadi

Mini - abstrak

"Unsur Germanium"

Sasaran:

Terangkan unsur Ge

Berikan huraian tentang sifat unsur Ge

Beritahu tentang aplikasi dan penggunaan elemen ini

Sejarah unsur …………………………………………………………………. satu

Sifat unsur …………………………………………………..…… 2

Permohonan …………….……………………………………………….. 3

Bahaya kesihatan ………………………………………………… 4

Sumber ……………………….………………………………………… 5

Dari sejarah unsur..

Ggermanium(lat. Germanium) - unsur kimia kumpulan IV, subkumpulan utama sistem berkala D.I. Mendeleev, dilambangkan dengan simbol Ge, tergolong dalam keluarga logam, nombor siri 32, jisim atom 72.59. Ia adalah pepejal kelabu-putih dengan kilauan logam.

Kewujudan dan sifat Jerman telah diramalkan pada tahun 1871 oleh Mendeleev dan menamakan unsur yang masih tidak diketahui ini - "Ekasilikon" kerana persamaan sifatnya dengan silikon.

Pada tahun 1886, ahli kimia Jerman K. Winkler, semasa memeriksa mineral, mendapati bahawa beberapa unsur yang tidak diketahui terdapat di dalamnya, yang tidak dikesan oleh analisis. Selepas bekerja keras, dia menemui garam unsur baharu dan mengasingkan sejumlah unsur itu sendiri dalam bentuk tulennya. Dalam laporan pertama penemuan itu, Winkler mencadangkan bahawa unsur baru itu serupa dengan antimoni dan arsenik. Winkler berhasrat untuk menamakan unsur Neptunium, tetapi nama itu telah diberikan kepada satu unsur yang ditemui secara palsu. Winkler menamakan semula unsur yang ditemuinya kepada germanium (Germanium) sebagai penghormatan kepada tanah airnya. Malah Mendeleev, dalam surat kepada Winkler, sangat menyokong nama elemen tersebut.

Tetapi sehingga separuh kedua abad ke-20, penggunaan praktikal Jerman kekal sangat terhad. Pengeluaran perindustrian unsur ini timbul berkaitan dengan pembangunan elektronik semikonduktor.

Sifat UnsurGe

Untuk keperluan perubatan, germanium adalah yang pertama digunakan secara meluas di Jepun. Ujian pelbagai sebatian organogermanium dalam eksperimen haiwan dan dalam ujian klinikal manusia telah menunjukkan bahawa ia memberi kesan positif kepada tubuh manusia pada tahap yang berbeza-beza. Kejayaan itu datang pada tahun 1967 apabila Dr. K. Asai mendapati bahawa germanium organik mempunyai pelbagai kesan biologi.

sifat:

Membawa oksigen dalam tisu badan - germanium dalam darah berkelakuan sama dengan hemoglobin. Ia terlibat dalam proses pemindahan oksigen ke tisu badan, yang menjamin fungsi normal semua sistem badan.

merangsang sistem imun - germanium dalam bentuk sebatian organik menggalakkan pengeluaran gamma-interferon, yang menghalang pembiakan sel mikrob yang membahagi dengan cepat, dan mengaktifkan sel imun tertentu (sel T)

antitumor - germanium melambatkan perkembangan neoplasma malignan dan menghalang penampilan metastasis, dan juga mempunyai sifat perlindungan terhadap pendedahan radiasi.

biocidal (antikulat, antivirus, antibakteria) - sebatian organik germanium merangsang pengeluaran interferon - protein pelindung yang dihasilkan oleh badan sebagai tindak balas kepada pengenalan badan asing.

Aplikasi dan Penggunaan Elemen Germanium dalam Kehidupan

Dalam amalan perindustrian, germanium diperoleh terutamanya daripada hasil sampingan pemprosesan bijih logam bukan ferus. Pekat Germanium (2-10% Jerman) diperolehi dalam pelbagai cara, bergantung kepada komposisi bahan mentah. Untuk mengasingkan germanium yang sangat tulen, yang digunakan dalam peranti semikonduktor, logam cair mengikut zon. germanium kristal tunggal, yang diperlukan untuk industri semikonduktor, biasanya diperoleh melalui lebur zon.

Ia adalah salah satu bahan yang paling berharga dalam teknologi semikonduktor moden. Ia digunakan untuk membuat diod, triod, pengesan kristal, dan penerus kuasa. Germanium juga digunakan dalam peranti dosimetrik dan peranti yang mengukur keamatan medan magnet malar dan berubah-ubah. Satu bidang penggunaan elemen yang penting ialah teknologi inframerah, khususnya pengeluaran pengesan sinaran inframerah. Banyak aloi yang mengandungi germanium menjanjikan untuk kegunaan praktikal. Contohnya, cermin mata berasaskan GeO 2 dan sebatian Ge yang lain. Pada suhu bilik, germanium tahan terhadap udara, air, larutan alkali, dan asid hidroklorik dan sulfurik cair, tetapi mudah larut dalam aqua regia dan dalam larutan alkali hidrogen peroksida. Dan asid nitrik teroksida secara perlahan.

Aloi Germanium, yang mempunyai kekerasan dan kekuatan yang tinggi, digunakan dalam teknologi perhiasan dan gigi palsu untuk tuangan ketepatan. Germanium hadir dalam alam semula jadi hanya dalam keadaan terikat dan tidak pernah dalam keadaan bebas. Mineral yang mengandungi germanium yang paling biasa ialah argyrodite dan germanite. Rizab mineral germanium yang besar jarang berlaku, tetapi unsur itu sendiri banyak ditemui dalam mineral lain, terutamanya dalam sulfida (paling kerap dalam zink sulfida dan silikat). Sejumlah kecil juga terdapat dalam pelbagai jenis arang batu keras.

Pengeluaran dunia Jerman ialah 65 kg setahun.

bahaya kesihatan

Masalah kesihatan pekerjaan boleh disebabkan oleh penyebaran habuk semasa memuatkan pekat germanium, mengisar dan memuatkan dioksida untuk mengasingkan logam germanium, dan memuatkan serbuk germanium untuk dicairkan semula ke dalam bar. Sumber lain yang memudaratkan kesihatan ialah sinaran haba daripada relau tiub dan daripada proses mencairkan serbuk germanium ke dalam bar, serta pembentukan karbon monoksida.

germanium yang diserap dengan cepat dikeluarkan dari badan, terutamanya dalam air kencing. Terdapat sedikit maklumat tentang ketoksikan sebatian germanium tak organik kepada manusia. Germanium tetraklorida adalah perengsa kulit. Dalam ujian klinikal dan kes jangka panjang lain pentadbiran lisan dos kumulatif sehingga 16 g spirogermanium, ubat antitumor germanium organik, atau sebatian germanium lain, aktiviti neurotoksik dan nefrotoksik telah diperhatikan. Dos sedemikian biasanya tidak tertakluk kepada keadaan pengeluaran. Eksperimen haiwan untuk menentukan kesan germanium dan sebatiannya pada badan telah menunjukkan bahawa habuk germanium logam dan germanium dioksida, apabila dihidu dalam kepekatan tinggi, membawa kepada kemerosotan umum dalam kesihatan (had penambahan berat badan). Perubahan morfologi yang serupa dengan tindak balas proliferatif ditemui dalam paru-paru haiwan, seperti penebalan bahagian alveolar dan hiperplasia saluran limfa di sekitar bronkus dan saluran darah. Germanium dioksida tidak merengsakan kulit, tetapi apabila bersentuhan dengan membran mukus mata yang lembap, ia membentuk asid germanik, yang bertindak sebagai perengsa okular. Suntikan intraperitoneal jangka panjang pada dos 10 mg/kg membawa kepada perubahan dalam darah periferi .

Sebatian germanium yang paling berbahaya ialah germanium hidrida dan germanium klorida. Hidrida boleh menyebabkan keracunan akut. Pemeriksaan morfologi organ haiwan yang mati semasa fasa akut mendedahkan gangguan dalam sistem peredaran darah dan perubahan selular degeneratif dalam organ parenkim. Oleh itu, hidrida adalah racun pelbagai guna yang menjejaskan sistem saraf dan sistem peredaran periferi.

Germanium tetraklorida adalah perengsa pernafasan, kulit dan mata yang kuat. Kepekatan ambang - 13 mg / m 3. Pada kepekatan ini, ia menindas tindak balas pulmonari pada peringkat selular dalam haiwan eksperimen. Dalam kepekatan yang tinggi, ia membawa kepada kerengsaan saluran pernafasan atas dan konjunktivitis, serta perubahan dalam kekerapan dan irama pernafasan. Haiwan yang terselamat daripada keracunan akut mengalami bronkitis desquamative catarrhal dan pneumonia interstitial beberapa hari kemudian. Germanium klorida juga mempunyai kesan toksik umum. Perubahan morfologi diperhatikan dalam hati, buah pinggang dan organ haiwan lain.

Sumber segala maklumat yang diberikan

GERMANIUM, Ge (dari lat. Germania - Jerman * a. germanium; n. Germanium; f. germanium; dan. germanio), - unsur kimia kumpulan IV sistem berkala Mendeleev, nombor atom 32, jisim atom 72.59. germanium semulajadi terdiri daripada 4 isotop stabil 70 Ge (20.55%), 72 Ge (27.37%), 73 Ge (7.67%), 74 Ge (36.74%) dan satu radioaktif 76 Ge (7, 67%) dengan separuh hayat daripada 2.10 6 tahun. Ditemui pada tahun 1886 oleh ahli kimia Jerman K. Winkler dalam argyrodite mineral; telah diramalkan pada tahun 1871 oleh D. N. Mendeleev (ecasilicon).

germanium dalam alam semula jadi

Germanium merujuk kepada. Kelaziman germanium dalam (1-2).10 -4%. Sebagai kekotoran, ia terdapat dalam mineral silikon, sedikit sebanyak dalam mineral dan. Mineral Germanium sendiri sangat jarang: sulfosalts - argyrodite, germanite, rennyrite, dan beberapa yang lain; oksida terhidrat berganda germanium dan besi - schtottite; sulfat - itoit, fleischerite, dan beberapa yang lain. Mereka boleh dikatakan tidak mempunyai nilai industri. Germanium terkumpul dalam proses hidroterma dan sedimen, di mana ia adalah mungkin untuk memisahkannya daripada silikon. Dalam kuantiti yang meningkat (0.001-0.1%) ia terdapat dalam, dan. Sumber germanium ialah bijih polimetalik, arang fosil dan beberapa jenis mendapan gunung berapi-mendapan. Jumlah utama germanium diperoleh secara kebetulan daripada air tar semasa coking arang batu, daripada abu arang batu haba, sphalerit dan magnetit. Germanium diekstrak dengan asid, pemejalwapan dalam medium penurun, gabungan dengan soda kaustik, dll. Pekat Germanium dirawat dengan asid hidroklorik apabila dipanaskan, kondensat dibersihkan dan tertakluk kepada penguraian hidrolitik untuk membentuk dioksida; yang terakhir dikurangkan oleh hidrogen kepada germanium logam, yang disucikan oleh penghabluran pecahan dan berarah, lebur zon.

Penggunaan germanium

Germanium digunakan dalam elektronik radio dan kejuruteraan elektrik sebagai bahan semikonduktor untuk pembuatan diod dan transistor. Germanium digunakan untuk membuat kanta untuk optik IR, fotodiod, fotoresistor, dosimeter sinaran nuklear, penganalisis spektroskopi sinar-X, penukar tenaga pereputan radioaktif kepada tenaga elektrik, dsb. Aloi germanium dengan beberapa logam, yang dicirikan oleh peningkatan rintangan kepada persekitaran agresif berasid, digunakan dalam pembuatan instrumen, kejuruteraan mekanikal dan metalurgi. Sesetengah aloi germanium dengan unsur kimia lain adalah superkonduktor.

Germanium ditemui oleh saintis pada akhir abad ke-19, yang memisahkannya semasa penulenan tembaga dan zink. Dalam bentuk tulennya, germanium mengandungi mineral germanit, yang terdapat dalam pengekstrakan arang fosil; dalam warna, ia boleh menjadi kelabu gelap atau terang dengan kilauan perak. Germanium mempunyai struktur rapuh dan boleh dipecahkan seperti kaca dengan pukulan yang kuat, tetapi ia tidak mengubah sifatnya di bawah pengaruh air, udara dan kebanyakan alkali dan asid. Sehingga pertengahan abad ke-20, germanium digunakan untuk tujuan perindustrian - di kilang, membuat kanta optik, semikonduktor dan pengesan ion.

Penemuan germanium organik dalam badan haiwan dan manusia menimbulkan kajian yang lebih terperinci tentang unsur mikro ini oleh saintis perubatan. Semasa pelbagai ujian, telah terbukti bahawa mikroelemen germanium mempunyai kesan yang baik pada tubuh manusia, bertindak sebagai pembawa oksigen setanding dengan hemoglobin dan tidak terkumpul dalam tisu tulang seperti plumbum.

Peranan germanium dalam tubuh manusia

Unsur jejak manusia melakukan beberapa peranan: pertahanan imun (mengambil bahagian dalam memerangi mikrob), penolong hemoglobin (meningkatkan pergerakan oksigen dalam sistem peredaran darah) dan mempunyai kesan menghalang pertumbuhan sel kanser (pembangunan metastasis). . Germanium dalam badan merangsang pengeluaran interferon untuk melawan mikrob berbahaya, bakteria dan jangkitan virus yang masuk ke dalam badan.

Peratusan besar germanium dikekalkan oleh perut dan limpa, sebahagiannya diserap oleh dinding usus kecil, selepas itu ia memasuki aliran darah dan dihantar ke sumsum tulang. Germanium dalam badan secara aktif mengambil bahagian dalam proses cecair bergerak - dalam perut dan usus, dan juga meningkatkan pergerakan darah melalui sistem vena. Germanium, bergerak dalam ruang antara sel, hampir sepenuhnya diserap oleh sel-sel badan, tetapi selepas beberapa ketika, kira-kira 90% unsur surih ini dikeluarkan dari badan oleh buah pinggang bersama-sama dengan air kencing. Ini menjelaskan mengapa tubuh manusia sentiasa memerlukan pengambilan germanium organik bersama-sama dengan produk.

Hipoksia adalah keadaan yang menyakitkan apabila jumlah hemoglobin dalam darah berkurangan secara mendadak (kehilangan darah, pendedahan radiasi) dan oksigen tidak merebak ke seluruh badan, yang menyebabkan kebuluran oksigen. Pertama sekali, kekurangan oksigen mencederakan otak dan sistem saraf, serta organ dalaman utama - otot jantung, hati dan buah pinggang. Germanium(organik) dalam badan seseorang dapat menjalin hubungan dengan oksigen dan mengedarkannya ke seluruh badan, sementara mengambil alih fungsi hemoglobin.

Satu lagi kelebihan yang ada pada germanium adalah keupayaannya untuk mempengaruhi pembayaran balik sensasi kesakitan (tidak dikaitkan dengan kecederaan) disebabkan oleh impuls elektronik yang berlaku dalam gentian sistem saraf pada masa tekanan yang teruk. Pergerakan mereka yang huru-hara menyebabkan ketegangan yang menyakitkan ini.

Produk yang mengandungi germanium

germanium organik ditemui dalam produk yang diketahui semua, seperti: bawang putih, cendawan yang boleh dimakan, bunga matahari dan biji labu, sayur-sayuran - lobak merah, kentang dan bit, dedak gandum, kacang (kacang soya, kacang), tomato, ikan.

Kekurangan Germanium dalam badan

Setiap hari seseorang memerlukan dari 0.5 mg hingga 1.5 mg germanium. Unsur surih germanium diiktiraf di seluruh dunia sebagai selamat dan tidak toksik kepada manusia. Pada masa ini tiada maklumat mengenai overdosis germanium, tetapi kekurangan germanium meningkatkan risiko kemunculan dan perkembangan sel kanser menjadi tumor malignan. Kejadian osteoporosis juga dikaitkan dengan kekurangan germanium dalam badan.

Sila ambil perhatian bahawa germanium diambil oleh kami dalam sebarang kuantiti dan bentuk, termasuk. bentuk sekerap. Anda boleh menjual germanium dengan menghubungi nombor telefon di Moscow yang dinyatakan di atas.

Germanium ialah semilogam putih keperakan rapuh yang ditemui pada tahun 1886. Mineral ini tidak ditemui dalam bentuk tulennya. Ia terdapat dalam silikat, besi dan bijih sulfida. Sebahagian daripada sebatiannya adalah toksik. Germanium digunakan secara meluas dalam industri elektrik, di mana sifat semikonduktornya berguna. Ia amat diperlukan dalam pengeluaran inframerah dan gentian optik.

Apakah sifat germanium

Mineral ini mempunyai takat lebur 938.25 darjah Celsius. Penunjuk kapasiti habanya masih tidak dapat dijelaskan oleh saintis, yang menjadikannya sangat diperlukan dalam banyak bidang. Germanium mempunyai keupayaan untuk meningkatkan ketumpatannya apabila cair. Ia mempunyai sifat elektrik yang sangat baik, yang menjadikannya semikonduktor jurang tak langsung yang sangat baik.

Jika kita bercakap tentang sifat kimia semimetal ini, perlu diperhatikan bahawa ia tahan terhadap asid dan alkali, air dan udara. Germanium larut dalam larutan hidrogen peroksida dan aqua regia.

perlombongan germanium

Kini sejumlah terhad separa logam ini dilombong. Endapannya jauh lebih kecil berbanding dengan bismut, antimoni dan perak.

Oleh kerana bahagian kandungan mineral ini dalam kerak bumi agak kecil, ia membentuk mineralnya sendiri kerana kemasukan logam lain ke dalam kekisi kristal. Kandungan germanium tertinggi diperhatikan dalam sphalerit, pyrargyrite, sulfanite, dalam bukan ferus dan bijih besi. Ia berlaku, tetapi lebih jarang, dalam deposit minyak dan arang batu.

Penggunaan germanium

Walaupun fakta bahawa germanium ditemui agak lama dahulu, ia mula digunakan dalam industri kira-kira 80 tahun yang lalu. Semi-logam pertama kali digunakan dalam pengeluaran ketenteraan untuk pembuatan beberapa peranti elektronik. Dalam kes ini, ia didapati digunakan sebagai diod. Sekarang keadaan telah berubah sedikit.

Kawasan aplikasi germanium yang paling popular termasuk:

• pengeluaran optik. Semimetal telah menjadi sangat diperlukan dalam pembuatan elemen optik, yang termasuk tingkap optik penderia, prisma, dan kanta. Di sini, sifat ketelusan germanium di kawasan inframerah berguna. Semimetal digunakan dalam pengeluaran optik untuk kamera pengimejan terma, sistem kebakaran, peranti penglihatan malam;
• pengeluaran elektronik radio. Di kawasan ini, separa logam digunakan dalam pembuatan diod dan transistor. Walau bagaimanapun, pada tahun 1970-an, peranti germanium telah digantikan oleh yang silikon, kerana silikon memungkinkan untuk meningkatkan ciri teknikal dan operasi produk perkilangan dengan ketara. Peningkatan ketahanan terhadap kesan suhu. Di samping itu, peranti germanium mengeluarkan banyak bunyi semasa operasi.

Keadaan semasa dengan Jerman

Pada masa ini, semimetal digunakan dalam pengeluaran peranti gelombang mikro. Telleride germanium telah membuktikan dirinya sebagai bahan termoelektrik. Harga Germanium kini agak tinggi. Satu kilogram germanium logam berharga $1,200.

Membeli Jerman

germanium kelabu perak jarang berlaku. Separa logam rapuh dibezakan oleh sifat semikonduktornya dan digunakan secara meluas untuk mencipta peralatan elektrik moden. Ia juga digunakan untuk mencipta instrumen optik berketepatan tinggi dan peralatan radio. Germanium mempunyai nilai yang besar baik dalam bentuk logam tulen dan dalam bentuk dioksida.

Syarikat Goldform pakar dalam pembelian germanium, pelbagai besi buruk dan komponen radio. Kami menawarkan bantuan dengan penilaian bahan, dengan pengangkutan. Anda boleh mel germanium dan mendapatkan kembali wang anda sepenuhnya.

Germanium ialah unsur kimia dengan nombor atom 32 dalam sistem berkala, dilambangkan dengan simbol Ge (Ger. Germanium).

Sejarah penemuan germanium

Kewujudan unsur ekasilicium, analog silikon, telah diramalkan oleh D.I. Mendeleev kembali pada tahun 1871. Dan pada tahun 1886, salah seorang profesor Akademi Perlombongan Freiberg menemui mineral perak baru - argyrodite. Mineral ini kemudiannya diberikan kepada profesor kimia teknikal Clemens Winkler untuk analisis lengkap.

Ini tidak dilakukan secara kebetulan: Winkler yang berusia 48 tahun dianggap sebagai penganalisis terbaik akademi.

Dengan cepat, dia mendapati bahawa perak dalam mineral ialah 74.72%, sulfur - 17.13, merkuri - 0.31, oksida ferus - 0.66, zink oksida - 0.22%. Dan hampir 7% daripada berat mineral baru diambil kira oleh beberapa unsur yang tidak dapat difahami, kemungkinan besar masih tidak diketahui. Winkler memilih komponen argyrodite yang tidak dikenal pasti, mengkaji sifatnya dan menyedari bahawa dia memang telah menemui unsur baru - penjelasan yang diramalkan oleh Mendeleev. Ini adalah sejarah ringkas unsur dengan nombor atom 32.

Walau bagaimanapun, adalah salah untuk berfikir bahawa kerja Winkler berjalan lancar, tanpa halangan, tanpa halangan. Inilah yang ditulis Mendeleev tentang perkara ini dalam tambahan kepada bab kelapan Asas Kimia: "Pada mulanya (Februari 1886), kekurangan bahan, ketiadaan spektrum dalam nyalaan pembakar dan keterlarutan banyak sebatian germanium menjadikan Winkler's penyelidikan sukar ...” Beri perhatian kepada “kekurangan spektrum dalam nyalaan. Bagaimana pula? Sesungguhnya, pada tahun 1886 kaedah analisis spektrum telah wujud; Rubidium, cesium, thallium, indium telah pun ditemui di Bumi melalui kaedah ini, dan helium di Matahari. Para saintis tahu pasti bahawa setiap unsur kimia mempunyai spektrum individu sepenuhnya, dan tiba-tiba tiada spektrum!

Penjelasan datang kemudian. Germanium mempunyai garis spektrum ciri - dengan panjang gelombang 2651.18, 3039.06 Ǻ dan beberapa lagi. Tetapi semuanya terletak pada bahagian spektrum ultraviolet yang tidak kelihatan, dan boleh dianggap bertuah kerana pematuhan Winkler kepada kaedah analisis tradisional - mereka membawa kepada kejayaan.

Kaedah Winkler untuk mengasingkan germanium adalah serupa dengan salah satu kaedah perindustrian semasa untuk mendapatkan unsur No. 32. Pertama, germanium yang terkandung dalam argarit ditukar menjadi dioksida, dan kemudian serbuk putih ini dipanaskan hingga 600...700°C dalam suasana hidrogen. Tindak balas adalah jelas: GeO 2 + 2H 2 → Ge + 2H 2 O.

Oleh itu, germanium yang agak tulen diperoleh buat kali pertama. Winkler pada mulanya bertujuan untuk menamakan unsur baru neptunium, selepas planet Neptun. (Seperti unsur #32, planet ini telah diramalkan sebelum ia ditemui.) Tetapi kemudian ternyata nama sedemikian sebelum ini telah diberikan kepada satu unsur yang ditemui secara palsu, dan, tidak mahu menjejaskan penemuannya, Winkler meninggalkan niat pertamanya. Dia tidak menerima cadangan untuk memanggil elemen baru bersudut, i.e. "sudut, kontroversi" (dan penemuan ini benar-benar menyebabkan banyak kontroversi). Benar, ahli kimia Perancis Rayon, yang mengemukakan idea sedemikian, kemudiannya berkata bahawa cadangannya tidak lebih daripada gurauan. Winkler menamakan unsur baru germanium sempena nama negaranya, dan nama itu tersekat.

Perlu diingatkan bahawa semasa evolusi geokimia kerak bumi, sejumlah besar germanium telah dihanyutkan dari kebanyakan permukaan tanah ke lautan, oleh itu, pada masa ini, jumlah unsur surih ini yang terkandung dalam tanah. adalah amat tidak penting.

Jumlah kandungan germanium dalam kerak bumi ialah 7 × 10 −4% mengikut jisim, iaitu, lebih daripada, sebagai contoh, antimoni, perak, bismut. Germanium, kerana kandungannya yang tidak ketara dalam kerak bumi dan pertalian geokimia dengan beberapa unsur yang meluas, mempamerkan keupayaan terhad untuk membentuk mineralnya sendiri, tersebar dalam kekisi mineral lain. Oleh itu, mineral germanium sendiri sangat jarang berlaku. Hampir kesemuanya adalah sulfosal: germanit 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 (sehingga 2% Ge), dsb. Sebahagian besar germanium tersebar di dalam kerak bumi dalam sejumlah besar batuan dan mineral. Jadi, sebagai contoh, dalam beberapa sphalerit, kandungan germanium mencapai kilogram per tan, dalam enargites sehingga 5 kg/t, dalam pyrargyrite sehingga 10 kg/t, dalam sulvanit dan frankeite 1 kg/t, dalam sulfida dan silikat lain. - ratusan dan berpuluh-puluh g/t. Germanium tertumpu dalam deposit banyak logam - dalam bijih sulfida logam bukan ferus, dalam bijih besi, dalam beberapa mineral oksida (kromit, magnetit, rutil, dll.), Dalam granit, diabes dan basalt. Di samping itu, germanium terdapat dalam hampir semua silikat, dalam beberapa deposit arang batu dan minyak.

Germanium diperoleh terutamanya daripada hasil sampingan pemprosesan bijih logam bukan ferus (zink blende, pekat polimetalik zink-kuprum-plumbum) yang mengandungi 0.001-0.1% Jerman. Abu daripada pembakaran arang batu, habuk daripada penjana gas dan sisa daripada loji kok juga digunakan sebagai bahan mentah. Pada mulanya, pekat germanium (2-10% Jerman) diperoleh daripada sumber tersenarai dalam pelbagai cara, bergantung kepada komposisi bahan mentah. Pengekstrakan germanium daripada pekat biasanya melibatkan langkah-langkah berikut:

1) pengklorinan pekat dengan asid hidroklorik, campurannya dengan klorin dalam medium berair atau agen pengklorinan lain untuk mendapatkan GeCl 4 teknikal. Untuk menulenkan GeCl 4, pembetulan dan pengekstrakan kekotoran dengan HCl pekat digunakan.

2) Hidrolisis GeCl 4 dan pengkalsinan produk hidrolisis untuk mendapatkan GeO 2 .

3) Pengurangan GeO 2 dengan hidrogen atau ammonia kepada logam. Untuk mengasingkan germanium yang sangat tulen, yang digunakan dalam peranti semikonduktor, logam cair mengikut zon. germanium kristal tunggal, yang diperlukan untuk industri semikonduktor, biasanya diperoleh melalui lebur zon atau dengan kaedah Czochralski.

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

germanium ketulenan semikonduktor dengan kandungan kekotoran 10 -3 -10 -4% diperoleh melalui zon lebur, penghabluran atau termolisis bagi meruap GeH 4 monogerman:

GeH 4 \u003d Ge + 2H 2,

yang terbentuk semasa penguraian sebatian logam aktif dengan Ge - germanides oleh asid:

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

Germanium berlaku sebagai bahan campuran dalam bijih polimetal, nikel, dan tungsten, serta dalam silikat. Hasil daripada operasi yang kompleks dan memakan masa untuk pengayaan bijih dan kepekatannya, germanium diasingkan dalam bentuk GeO 2 oksida, yang dikurangkan dengan hidrogen pada 600 ° C kepada bahan mudah:

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

Pembersihan dan pertumbuhan kristal tunggal germanium dilakukan dengan mencairkan zon.

germanium dioksida tulen diperoleh buat kali pertama di USSR pada awal tahun 1941. Ia digunakan untuk membuat kaca germanium dengan indeks biasan cahaya yang sangat tinggi. Penyelidikan mengenai unsur No. 32 dan kaedah untuk kemungkinan pengeluarannya disambung semula selepas perang, pada tahun 1947. Kini germanium kemudiannya menarik minat saintis Soviet dengan tepat sebagai semikonduktor.

Dalam penampilan, germanium mudah dikelirukan dengan silikon.

Germanium menghablur dalam struktur padu jenis berlian, parameter sel unit a = 5.6575Å.

Unsur ini tidak sekuat titanium atau tungsten. Ketumpatan Germanium pepejal ialah 5.327 g/cm 3 (25°C); cecair 5.557 (1000°C); t pl 937.5°C; bp kira-kira 2700°C; pekali kekonduksian terma ~60 W/(m K), atau 0.14 kal/(cm sec deg) pada 25°C.

Germanium hampir rapuh seperti kaca dan boleh berkelakuan sewajarnya. Walaupun pada suhu biasa, tetapi melebihi 550 ° C, ia boleh menerima ubah bentuk plastik. Kekerasan Jerman pada skala mineralogi 6-6,5; pekali kebolehmampatan (dalam julat tekanan 0-120 Gn/m 2 , atau 0-12000 kgf/mm 2) 1.4 10 -7 m 2 /mn (1.4 10 -6 cm 2 /kgf); tegangan permukaan 0.6 N/m (600 dynes/cm). Germanium ialah semikonduktor tipikal dengan jurang jalur 1.104 10 -19 J atau 0.69 eV (25°C); kerintangan elektrik ketulenan tinggi Jerman 0.60 ohm-m (60 ohm-cm) pada 25°C; mobiliti elektron ialah 3900 dan mobiliti lubang ialah 1900 cm 2 /v sec (25 ° C) (dengan kandungan kekotoran kurang daripada 10 -8%).

Semua pengubahsuaian "luar biasa" germanium kristal adalah lebih baik daripada Ge-I dan kekonduksian elektrik. Sebutan sifat khusus ini bukan secara tidak sengaja: nilai kekonduksian elektrik (atau nilai timbal balik - kerintangan) untuk unsur semikonduktor adalah sangat penting.

Dalam sebatian kimia, germanium biasanya mempamerkan valens 4 atau 2. Sebatian dengan valens 4 adalah lebih stabil. Di bawah keadaan biasa, ia tahan terhadap udara dan air, alkali dan asid, larut dalam aqua regia dan dalam larutan alkali hidrogen peroksida. Aloi dan gelas Germanium berasaskan germanium dioksida digunakan.

Dalam sebatian kimia, germanium biasanya mempamerkan valens 2 dan 4, dengan sebatian germanium 4-valent menjadi lebih stabil. Pada suhu bilik, germanium tahan terhadap udara, air, larutan alkali, dan asid hidroklorik dan sulfurik cair, tetapi mudah larut dalam aqua regia dan dalam larutan alkali hidrogen peroksida. Asid nitrik perlahan-lahan teroksida. Apabila dipanaskan dalam udara hingga 500-700°C, germanium teroksida kepada GeO dan GeO 2 oksida. Jerman oksida (IV) - serbuk putih dengan t pl 1116°C; keterlarutan dalam air 4.3 g/l (20°C). Mengikut sifat kimianya, ia adalah amfoterik, larut dalam alkali dan sukar dalam asid mineral. Ia diperoleh dengan mengkalsinkan mendakan terhidrat (GeO 3 nH 2 O) yang dibebaskan semasa hidrolisis GeCl 4 tetraklorida. Percantuman GeO 2 dengan oksida lain boleh diperoleh derivatif asid germanik - bergeranat logam (Li 2 GeO 3 , Na 2 GeO 3 dan lain-lain) - pepejal dengan takat lebur yang tinggi.

Apabila germanium bertindak balas dengan halogen, tetrahalida yang sepadan terbentuk. Tindak balas berlaku paling mudah dengan fluorin dan klorin (sudah pada suhu bilik), kemudian dengan bromin (pemanasan lemah) dan iodin (pada 700-800°C dengan kehadiran CO). Salah satu sebatian terpenting Jerman GeCl 4 tetraklorida ialah cecair tidak berwarna; t pl -49.5°C; bp 83.1°C; ketumpatan 1.84 g/cm 3 (20°C). Air menghidrolisis dengan kuat dengan pembebasan mendakan oksida terhidrat (IV). Ia diperoleh dengan pengklorinan logam Jerman atau dengan interaksi GeO 2 dengan HCl pekat. Turut dikenali ialah dihalida Jerman daripada formula am GeX 2 , GeCl monochloride, Ge 2 Cl 6 hexachlorodigermane, dan German oxychlorides (contohnya, CeOCl 2).

Sulfur bertindak balas dengan kuat dengan Jerman pada 900-1000°C untuk membentuk GeS 2 disulfida, pepejal putih, mp 825°C. Monosulfida GeS dan sebatian serupa Jerman dengan selenium dan tellurium, yang merupakan semikonduktor, juga diterangkan. Hidrogen bertindak balas sedikit dengan germanium pada 1000-1100°C untuk membentuk germine (GeH) X, sebatian yang tidak stabil dan mudah meruap. Dengan bertindak balas germanides dengan asid hidroklorik cair, germanohidrogen siri Ge n H 2n+2 sehingga Ge 9 H 20 boleh diperolehi. Komposisi germilena GeH 2 juga diketahui. Germanium tidak bertindak balas secara langsung dengan nitrogen, walau bagaimanapun, terdapat Ge 3 N 4 nitrida, yang diperoleh melalui tindakan ammonia pada Germanium pada 700-800°C. Germanium tidak berinteraksi dengan karbon. Germanium membentuk sebatian dengan banyak logam - germanides.

Banyak sebatian kompleks Jerman diketahui, yang menjadi semakin penting dalam kimia analitik germanium dan dalam proses penyediaannya. Germanium membentuk sebatian kompleks dengan molekul yang mengandungi hidroksil organik (alkohol polihidrat, asid polibes, dan lain-lain). Heteropolyacids Jerman diperolehi. Begitu juga dengan unsur-unsur lain kumpulan IV, Jerman dicirikan oleh pembentukan sebatian organologam, contohnya ialah tetraethylgermane (C 2 H 5) 4 Ge 3.

Germanium(II) hidrida GeH 2 . Serbuk putih tidak stabil (dalam udara atau dalam oksigen ia terurai dengan letupan). Bertindak balas dengan alkali dan bromin.

Germanium (II) polimer monohidrida (poligermin) (GeH 2) n . Serbuk hitam keperangan. Kurang larut dalam air, serta-merta terurai di udara dan meletup apabila dipanaskan hingga 160 ° C dalam vakum atau dalam suasana gas lengai. Terbentuk semasa elektrolisis natrium germanide NaGe.

Germanium(II) oksida GeO. Hablur hitam dengan sifat asas. Terurai pada 500°C menjadi GeO 2 dan Ge. Perlahan-lahan teroksida dalam air. Sedikit larut dalam asid hidroklorik. Menunjukkan sifat pemulihan. Diperolehi dengan tindakan CO 2 pada germanium logam, dipanaskan hingga 700-900 ° C, alkali - pada germanium (II) klorida, dengan mengakalkan Ge (OH) 2 atau dengan mengurangkan GeO 2.

Germanium hidroksida (II) Ge (OH) 2. Kristal merah-oren. Apabila dipanaskan, ia bertukar menjadi GeO. Menunjukkan watak amfoterik. Diperolehi dengan rawatan garam germanium (II) dengan alkali dan hidrolisis garam germanium (II).

Germanium(II) fluorida GeF 2 . Hablur higroskopik tidak berwarna, t pl =111°C. Diperolehi oleh tindakan wap GeF 4 pada logam germanium apabila dipanaskan.

Germanium (II) klorida GeCl 2 . Kristal tidak berwarna. t pl \u003d 76.4 ° C, t bp \u003d 450 ° C. Pada 460°C, ia terurai menjadi GeCl 4 dan germanium logam. Dihidrolisis oleh air, sedikit larut dalam alkohol. Diperolehi oleh tindakan wap GeCl 4 pada logam germanium apabila dipanaskan.

Germanium (II) bromida GeBr 2. Kristal jarum telus. t pl \u003d 122 ° C. Menghidrolisis dengan air. Sedikit larut dalam benzena. Larut dalam alkohol, aseton. Diperolehi melalui interaksi germanium (II) hidroksida dengan asid hidrobromik. Apabila dipanaskan, ia tidak seimbang menjadi germanium logam dan germanium (IV) bromida.

Germanium (II) iodida GeI 2 . Plat heksagon kuning, diamagnet. t pl =460 tentang C. Larut sedikit dalam kloroform dan karbon tetraklorida. Apabila dipanaskan melebihi 210°C, ia terurai menjadi germanium logam dan germanium tetraiodide. Diperolehi melalui pengurangan germanium (II) iodida dengan asid hipofosforik atau melalui penguraian terma germanium tetraiodide.

Germanium(II) sulfida GeS. Diterima dengan cara kering - hablur legap belah ketupat berkilauan hitam kelabu. t pl \u003d 615 ° C, ketumpatan ialah 4.01 g / cm 3. Sedikit larut dalam air dan ammonia. Larut dalam kalium hidroksida. Menerima mendakan amorfus basah - merah-coklat, ketumpatan ialah 3.31 g/cm 3 . Larut dalam asid mineral dan ammonium polisulfida. Diperolehi dengan memanaskan germanium dengan sulfur atau melepasi hidrogen sulfida melalui larutan garam germanium (II).

Germanium(IV) hidrida GeH 4 . Gas tidak berwarna (ketumpatan ialah 3.43 g/cm 3 ). Ia beracun, berbau sangat tidak menyenangkan, mendidih pada -88 o C, cair pada kira-kira -166 o C, secara terma terurai melebihi 280 o C. Melepasi GeH 4 melalui tiub yang dipanaskan, cermin berkilat germanium logam diperoleh pada dindingnya. Diperolehi dengan tindakan LiAlH 4 pada germanium (IV) klorida dalam eter atau dengan merawat larutan germanium (IV) klorida dengan zink dan asid sulfurik.

Germanium oksida (IV) GeO 2. Ia wujud dalam bentuk dua pengubahsuaian kristal (heksagon dengan ketumpatan 4.703 g / cm 3 dan tetrahedral dengan ketumpatan 6.24 g / cm 3). Kedua-duanya kalis udara. Sedikit larut dalam air. t pl \u003d 1116 ° C, t kip \u003d 1200 ° C. Menunjukkan watak amfoterik. Ia dikurangkan oleh aluminium, magnesium, karbon kepada germanium logam apabila dipanaskan. Diperolehi melalui sintesis daripada unsur, pengkalsinan garam germanium dengan asid meruap, pengoksidaan sulfida, hidrolisis germanium tetrahalida, rawatan germanium logam alkali dengan asid, germanium logam dengan asid sulfurik atau nitrik pekat.

Germanium (IV) fluorida GeF 4 . Gas tidak berwarna yang berasap di udara. t pl \u003d -15 kira-kira C, t kip \u003d -37 ° C. Menghidrolisis dengan air. Diperolehi melalui penguraian barium tetrafluorogermanate.

Germanium (IV) klorida GeCl 4 . Cecair tidak berwarna. t pl \u003d -50 o C, t kip \u003d 86 o C, ketumpatan ialah 1.874 g / cm 3. Dihidrolisiskan oleh air, larut dalam alkohol, eter, karbon disulfida, karbon tetraklorida. Diperolehi dengan memanaskan germanium dengan klorin dan melepasi hidrogen klorida melalui ampaian germanium oksida (IV).

Germanium (IV) bromida GeBr 4 . Hablur tak berwarna oktahedral. t pl \u003d 26 o C, t kip \u003d 187 o C, ketumpatan ialah 3.13 g / cm 3. Menghidrolisis dengan air. Larut dalam benzena, karbon disulfida. Ia diperoleh dengan menghantar wap bromin ke atas germanium logam yang dipanaskan atau dengan tindakan asid hidrobromik pada germanium (IV) oksida.

Germanium (IV) iodida GeI 4 . Kristal oktahedral kuning-oren, t pl \u003d 146 ° C, t kip \u003d 377 ° C, ketumpatan ialah 4.32 g / cm 3. Pada 445 ° C, ia terurai. Larut dalam benzena, karbon disulfida, dan dihidrolisiskan oleh air. Di udara, ia secara beransur-ansur terurai menjadi germanium (II) iodida dan iodin. Melekatkan ammonia. Diperolehi dengan melepasi wap iodin ke atas germanium yang dipanaskan atau dengan tindakan asid hidroiodik pada germanium (IV) oksida.

Germanium (IV) sulfida GeS 2. Serbuk kristal putih, t pl \u003d 800 ° C, ketumpatan ialah 3.03 g / cm 3. Sedikit larut dalam air dan perlahan-lahan terhidrolisis di dalamnya. Larut dalam ammonia, ammonium sulfida dan logam alkali sulfida. Ia diperoleh dengan memanaskan germanium (IV) oksida dalam aliran sulfur dioksida dengan sulfur atau dengan melepasi hidrogen sulfida melalui larutan garam germanium (IV).

Germanium sulfat (IV) Ge (SO 4) 2. Hablur tidak berwarna, ketumpatan ialah 3.92 g/cm 3 . Ia terurai pada 200 o C. Ia dikurangkan oleh arang batu atau sulfur kepada sulfida. Bertindak balas dengan air dan larutan alkali. Diperolehi dengan memanaskan germanium (IV) klorida dengan sulfur oksida (VI).

Terdapat lima isotop yang ditemui di alam semula jadi: 70 Ge (20.55% berat), 72 Ge (27.37%), 73 Ge (7.67), 74 Ge (36.74%), 76 Ge (7.67%). Empat yang pertama adalah stabil, yang kelima (76 Ge) mengalami pereputan beta berganda dengan separuh hayat 1.58×10 21 tahun. Di samping itu, terdapat dua tiruan "berumur panjang": 68 Ge (separuh hayat 270.8 hari) dan 71 Ge (separuh hayat 11.26 hari).

Penggunaan germanium

Germanium digunakan dalam pembuatan optik. Disebabkan ketelusannya di kawasan spektrum inframerah, germanium ketulenan ultra-tinggi logam mempunyai kepentingan strategik dalam pengeluaran unsur optik untuk optik inframerah. Dalam kejuruteraan radio, transistor germanium dan diod pengesan mempunyai ciri yang berbeza daripada silikon, disebabkan oleh voltan pencetus simpang pn yang lebih rendah dalam germanium - 0.4V berbanding 0.6V untuk peranti silikon.

Untuk butiran lanjut, lihat aplikasi artikel germanium.

Germanium terdapat dalam haiwan dan tumbuhan. Sebilangan kecil germanium tidak mempunyai kesan fisiologi pada tumbuhan, tetapi toksik dalam jumlah yang besar. Germanium tidak toksik kepada acuan.

Bagi haiwan, germanium mempunyai ketoksikan yang rendah. Sebatian Germanium tidak didapati mempunyai kesan farmakologi. Kepekatan germanium dan oksida yang dibenarkan di udara ialah 2 mg / m³, iaitu, sama seperti habuk asbestos.

Sebatian germanium divalen jauh lebih toksik.

Dalam eksperimen yang menentukan pengedaran germanium organik dalam badan 1.5 jam selepas pentadbiran lisannya, keputusan berikut diperoleh: sejumlah besar germanium organik ditemui dalam perut, usus kecil, sumsum tulang, limpa, dan darah. Selain itu, kandungannya yang tinggi dalam perut dan usus menunjukkan bahawa proses penyerapannya ke dalam darah mempunyai kesan yang berpanjangan.

Kandungan germanium organik yang tinggi dalam darah membolehkan Dr Asai mengemukakan teori berikut tentang mekanisme tindakannya dalam tubuh manusia. Diandaikan bahawa germanium organik dalam darah berkelakuan sama dengan hemoglobin, yang juga membawa cas negatif dan, seperti hemoglobin, mengambil bahagian dalam proses pemindahan oksigen dalam tisu badan. Ini menghalang perkembangan kekurangan oksigen (hipoksia) pada tahap tisu. Germanium organik menghalang perkembangan apa yang dipanggil hipoksia darah, yang berlaku apabila jumlah hemoglobin yang boleh mengikat oksigen berkurangan (penurunan kapasiti oksigen darah), dan berkembang dengan kehilangan darah, keracunan karbon monoksida, dan pendedahan radiasi. . Yang paling sensitif terhadap kekurangan oksigen ialah sistem saraf pusat, otot jantung, tisu buah pinggang, dan hati.

Hasil daripada eksperimen, didapati germanium organik menggalakkan induksi interferon gamma, yang menyekat pembiakan sel yang membahagi dengan cepat dan mengaktifkan sel tertentu (pembunuh T). Bidang utama tindakan interferon pada tahap organisma adalah perlindungan antivirus dan antitumor, imunomodulator dan fungsi radioprotektif sistem limfa.

Dalam proses mengkaji tisu dan tisu patologi dengan tanda-tanda utama penyakit, didapati bahawa mereka sentiasa dicirikan oleh kekurangan oksigen dan kehadiran radikal hidrogen H + yang bercas positif. Ion H + mempunyai kesan yang sangat negatif pada sel-sel badan manusia, sehingga kematiannya. Ion oksigen, mempunyai keupayaan untuk bergabung dengan ion hidrogen, memungkinkan untuk secara selektif dan setempat mengimbangi kerosakan pada sel dan tisu yang disebabkan oleh ion hidrogen. Tindakan germanium pada ion hidrogen adalah disebabkan oleh bentuk organiknya - bentuk sesquioxide. Dalam penyediaan artikel, bahan Suponenko A.N. digunakan.