Germanium er en sjelden og nyttig halvmetall. germanium element

Oppkalt etter Tyskland. En vitenskapsmann fra dette landet oppdaget og hadde rett til å kalle det hva han ville. Så i fikk germanium.

Det var imidlertid ikke Mendeleev som var heldig, men Clemens Winkler. Han fikk i oppdrag å studere argyrodite. Et nytt mineral, hovedsakelig bestående av, ble funnet ved Himmelfurst-gruven.

Winkler bestemte 93 % av steinens sammensetning og traff en blindvei med de resterende 7 %. Konklusjonen var at de inkluderte et ukjent element.

Mer nøye analyser har båret frukter. germanium oppdaget. Dette er metall. Hvordan er det nyttig for menneskeheten? Om dette, og ikke bare, vil vi fortelle videre.

germanium egenskaper

Germanium - 32 element i det periodiske systemet. Det viser seg at metallet er inkludert i 4. gruppe. Tallet tilsvarer valensen til elementene.

Det vil si at germanium har en tendens til å danne 4 kjemiske bindinger. Dette får elementet oppdaget av Winkler til å se ut som .

Derfor ønsket Mendeleev å navngi det fortsatt uoppdagede grunnstoffet ecosilicium, betegnet som Si. Dmitry Ivanovich beregnet egenskapene til det 32. metallet på forhånd.

Germanium ligner silisium i kjemiske egenskaper. Reagerer kun med syrer ved oppvarming. Med alkalier "kommuniserer" i nærvær av oksidasjonsmidler.

Motstandsdyktig mot vanndamp. Reagerer ikke med hydrogen, karbon,. Germanium lyser opp ved en temperatur på 700 grader Celsius. Reaksjonen er ledsaget av dannelsen av germaniumdioksid.

Det 32. elementet samhandler lett med halogener. Dette er saltdannende stoffer fra gruppe 17 i tabellen.

For ikke å bli forvirret gjør vi oppmerksom på at vi satser på den nye standarden. I den gamle er dette den 7. gruppen i det periodiske systemet.

Uansett bordet, er metallene i det plassert til venstre for den trinnvise diagonale linjen. Det 32. elementet er et unntak.

Et annet unntak er. Hun kan også reagere. Antimon avsettes på underlaget.

Aktiv samhandling sikres med. Som de fleste metaller er germanium i stand til å brenne seg inn i dampene.

Eksternt germanium element, gråhvit, med en uttalt metallisk glans.

Når man vurderer den indre strukturen, har metallet en kubisk struktur. Det gjenspeiler arrangementet av atomer i elementære celler.

De er formet som kuber. Åtte atomer er lokalisert ved toppunktene. Strukturen er nær gitteret.

Element 32 har 5 stabile isotoper. Deres tilstedeværelse er en eiendom for alle elementer i germanium-undergruppen.

De er jevne, noe som bestemmer tilstedeværelsen av stabile isotoper. For eksempel er det 10 av dem.

Tettheten av germanium er 5,3-5,5 gram per kubikkcentimeter. Den første indikatoren er typisk for staten, den andre - for flytende metall.

I en myknet form er den ikke bare tettere, men også plastikk. Sprøtt ved romtemperatur blir stoffet ved 550 grader. Disse er egenskaper av germanium.

Hardheten til metallet ved romtemperatur er ca. 6 poeng.

I denne tilstanden er det 32. elementet en typisk halvleder. Men eiendommen blir "lysere" når temperaturen stiger. Bare ledere, til sammenligning, mister egenskapene sine når de varmes opp.

Germanium leder strøm ikke bare i sin standardform, men også i løsninger.

Når det gjelder halvlederegenskaper, er det 32. elementet også nært silisium og er like vanlig.

Imidlertid er bruksområdene for stoffer forskjellige. Silisium er en halvleder som brukes i solceller, inkludert tynnfilmtypen.

Elementet er også nødvendig for fotoceller. Vurder nå hvor germanium kommer godt med.

Påføring av germanium

Germanium brukes i gammaspektroskopi. Instrumentene gjør det for eksempel mulig å studere sammensetningen av tilsetningsstoffer i blandede katalysatoroksider.

Tidligere ble germanium tilsatt dioder og transistorer. I solceller kommer også egenskapene til en halvleder godt med.

Men hvis silisium legges til standardmodeller, blir germanium lagt til svært effektive, nye generasjonsmodeller.

Det viktigste er ikke å bruke germanium ved en temperatur nær absolutt null. Under slike forhold mister metallet sin evne til å overføre spenning.

For at germanium skal være en leder, bør urenheter i den ikke være mer enn 10%. Perfekt Ultra Clean kjemisk element.

Germanium laget ved denne metoden for sonesmelting. Den er basert på ulik løselighet av fremmedelementer i væske og faser.

formel germanium lar deg bruke det i praksis. Her snakker vi ikke lenger om halvlederegenskapene til elementet, men om dets evne til å herde.

Av samme grunn har germanium funnet anvendelse i tannproteser. Selv om kroner begynner å bli foreldet, er det fortsatt en liten etterspørsel etter dem.

Hvis du tilsetter silisium og aluminium til germanium, oppnås loddemetaller.

Deres smeltepunkt er alltid lavere enn for de sammenføyde metallene. Så du kan lage komplekse designdesign.

Selv Internett uten germanium ville være umulig. Det 32. elementet er tilstede i den optiske fiberen. I kjernen er kvarts med en blanding av helt.

Og dioksidet øker reflektiviteten til fiberen. Med tanke på etterspørselen etter det, elektronikk, trenger industrifolk germanium i store volumer. Hvilke, og hvordan de leveres, vil vi studere nedenfor.

utvinning av germanium

Germanium er ganske vanlig. I jordskorpen er det 32. grunnstoffet for eksempel mer enn antimon eller.

Utforskede reserver er på rundt 1000 tonn. Nesten halvparten av dem er gjemt i innvollene i USA. Ytterligere 410 tonn er eiendom.

Så resten av landene må i utgangspunktet kjøpe råvarer. samarbeider med Himmelriket. Dette er begrunnet både fra politisk hold og økonomisk.

Egenskaper til grunnstoffet germanium, assosiert med dets geokjemiske forhold til utbredte stoffer, tillater ikke metallet å danne sine egne mineraler.

Vanligvis blir metallet introdusert i gitteret til eksisterende. Gjesten vil selvfølgelig ikke ta mye plass.

Derfor må du trekke ut germanium bit for bit. I kan du finne noen kilo per tonn stein.

Enargit inneholder ikke mer enn 5 kilo germanium per 1000 kilo. I pyrargyritt 2 ganger mer.

Et tonn element 32 sulfanitt inneholder ikke mer enn 1 kilogram. Oftest utvinnes germanium som et biprodukt fra malmer av andre metaller, for eksempel, eller ikke-jernholdige, som kromitt, magnetitt, ruitt.

Årlig produksjon av germanium varierer fra 100-120 tonn, avhengig av etterspørsel.

I utgangspunktet kjøpes enkeltkrystallformen av stoffet. Dette er akkurat det som trengs for produksjon av spektrometre, optisk fiber, dyrebare. La oss finne ut prisene.

germanium pris

Monokrystallinsk germanium kjøpes hovedsakelig i tonn. For store industrier er dette gunstig.

1000 kilo av det 32. elementet koster omtrent 100 000 rubler. Du kan finne tilbud for 75 000 - 85 000.

Tar man polykrystallinsk, det vil si med mindre tilslag og økt styrke, kan man gi 2,5 ganger mer per kilo råstoff.

Standard lengde er ikke mindre enn 28 centimeter. Blokkene er beskyttet med en film, da de blekner i luften. Polykrystallinsk germanium - "jord" for dyrking av enkeltkrystaller.

Generell informasjon og anskaffelsesmetoder

Germanium (Ge) er et gråhvitt grunnstoff i kompakt tilstand og grått i spredt tilstand. Eksistensen og egenskapene til dette elementet ble forutsagt i 1871 av D. I. Mendeleev, som kalte det ekasilicium. Et nytt grunnstoff ble oppdaget av A. Winklsr i 1886 i Freiberg (Tyskland) i mineralet argyrodite 4 Ag 2 S - GeS 2 og kalt germanium til ære for vitenskapsmannens familie. Praktisk interesse for dette elementet oppsto under andre verdenskrig i forbindelse med utviklingen av halvlederelektronikk. Begynnelsen av industriell produksjon av germanium går tilbake til 1945-1950.

Innholdet av germanium i jordskorpen er 7 * 10 -4 % (i masse). Hovedmengden av grunnstoffet er i dispergert tilstand i silikater, sulfider og mineraler, som er sulfosalter. Det er kjent flere mineraler av typen sulfosalt med høyt innhold av germanium, som ikke er av industriell betydning: argrodite-Ag 8 GeS 6 (5-7%), germanitt Cu 3 (Fe, Ge, Ca, Zn) (As, S) 4 (6-10%), reniernt (Cu, Fe) 3 (Fc, Ge, Zn, Sn) (S, As) 4 (6,37-7,8%). Kildene for å oppnå germanium er sulfidmalmer, samt lavmetamorfoserte kull og noen jernmalmer (opptil 0,01% Ge).

Avhengig av sammensetningen av råstoffet, brukes forskjellige metoder for primærbehandling:

Utluting med svovelsyre etterfulgt av separering av germanium fra løsninger;

Sulfating brenning av materialer;

Sublimering av GeS-sulfid eller GcO-monoksid i et reduserende medium;

Sulfatiserende brenning av materialet;

Reduksjonssmelting i nærvær av kobber eller jern;

Utdrag;

Ionebyttesorpsjon.

Germaniumkonsentrater kan isoleres fra løsninger på følgende måter:

Utfelling i form av tungtløselige forbindelser;

Samutfelling med hydrater av jern, sink, med sulfider av sink, kobber, etc.;

Utfelling fra svovelsyreløsninger på sinkstøv (sementering).

For å oppnå germaniumtetraklorid behandles germaniumkonsentrater med konsentrert saltsyre i en strøm av klor. Det resulterende germaniumtetrakloridet (GeCI 4) avdestilleres fra metallklorider med høyere kokepunkter Som et resultat av hydrolysen av renset germaniumtetraklorid oppnås germaniumdioksid Qe 0 2. Elementært germanium oppnås ved å redusere renset og tørket dioksid med ren hydrogen. Redusert germanium utsettes for ytterligere rensing fra urenheter ved fraksjonert krystallisering Enkeltkrystaller med ønskede elektrofysiske egenskaper dyrkes fra høyrent germanium ved sonesmelting eller ved Czochralski-metoden. Industrien produserer poly- og enkrystall germanium.

Germanium grade GPZ-1 er beregnet for produksjon av enkeltkrystall-legert og dopet germanium, samt spesielle formål, klasse GPZ-2 - for produksjon av enkeltkrystall-dotert germanium og andre formål, klasse GPZ-3 - for produksjon av legeringer og emner for optiske deler. Germanium leveres i form av ingots i form av et segment, som hver er pakket i en plastpose. En ingot i en polyetylenpakke legges i en papp- eller plastbeholder og forsegles med en myk pakning som sikrer sikkerheten under transport og lagring. Levering utføres med alle typer dekket transport.

Fysiske egenskaper

Atomkarakteristikker Atomnummer 32, atommasse 72,59 amu, atomvolum 13,64-10^ 6 m 3 /mol, atomradius 0,139 nm, ioneradius Qe 2 + 0,065 nm, Ge 4 + 0,044 nm. Elektronisk struktur av et fritt germaniumatom 4s 2 p 2. Ioniseringspotensialer / (eV): 7,88; 15,93; 34.21. Elektronegativitet 2.0. Krystallgitteret til germanium er en kubisk diamanttype med en periode a = 0,5657 nm. Energien til krystallgitteret er 328,5 μJ/kmol. Koordinasjonsnummer 4. Hvert germaniumatom er omgitt av fire tilstøtende, plassert i like avstander ved toppunktene til tetraederet. Bindinger mellom atomer utføres av parede valenselektroner.

Kjemiske egenskaper

I forbindelser viser germanium en oksidasjonstilstand på +2 og +4, sjeldnere +1 og +3. Det normale elektrodepotensialet til Ge-reaksjonen er -2e "= * * ± Ge 2 + f 0 \u003d - 0,45 V.

I en atmosfære av tørr luft er germanium dekket med et tynt lag med oksider som er omtrent 2 nm tykt, men endrer ikke fargen. I fuktig luft anløper germanium, spesielt polykrystallinsk germanium, gradvis. Merkbar oksidasjon begynner ved 500°C.

I en serie spenninger er germanium plassert etter hydrogen - mellom kobber og sølv. Germanium interagerer ikke med vann og løses ikke opp i fortynnet og konsentrert saltsyre. Det oppløses i varm konsentrert svovelsyre for å danne Ge (S 04) u og frigjøre SO 2. Ved interaksjon med salpetersyre danner det et utfelling av germaniumdioksyd xGe 02- (/ H 2 0. Det løses godt opp i vannvann og en blanding av HF + HNC 4. Det beste løsningsmidlet for germanium er en alkalisk løsning av hydrogenperoksid.Smeltede kaustiske alkalier løser raskt germanium.I dette tilfellet dannes alkalimetallbakterier, som hydrolyseres av vann.

GeO 2-dioksid kan oppnås ved å kalsinere germanium i luft, kalsinere sulfider, løse opp elementært germanium i 3 % hydrogenperoksid i en platinadigel, etterfulgt av å fordampe løsningen og kalsinere resten. Ge 0 2 eksisterer i to polymorfe modifikasjoner: lav temperatur a med et tetragonalt gitter (1123°C) og høy temperatur d med et sekskantet gitter (over 1123°C). Smeltepunktet til Ge 0 2 er 1725°C. Ved smelting dannes en gjennomsiktig smelte. Germaniumdioksid oppløses i vann med dannelse av germansyre HggeO3, overføres lett til en løsning med alkalier for å danne salter av germansyre - germanater. Under påvirkning av hydrogenperoksid på konsentrerte løsninger av "" ep-manater oppnås salter av pergermansyrer som danner krystallinske hydrater, for eksempel Na 2 Ge 0 5 -4 H 2 0.

Det er flere forbindelser av germanium med hydrogen. Eksistensen av GeH, et mørkt, lett eksploderende pulver, er etablert. Også kjent er forbindelser av den tyske typen GenH 2 „+ 2 (for eksempel Ge 2 H 4 , Ge 2 He), som er flyktige ved lave verdier på n. Monogermane GeH 4 er en fargeløs gass med et kokepunkt på 88,9 °C. Dngermane og tngermane eksisterer i væskefasen ved romtemperatur og normalt trykk. Løseligheten av hydrogen i germanium ved 800 °C overstiger ikke 1,5-10 -7 % (et.).

Karbon er praktisk talt uløselig i germanium. I flytende germanium nær smeltepunktet er løseligheten av karbon estimert til 0,23 % (at.). I følge forskjellige forfattere er konsentrasjonen av karbon i enkrystall germanium blitt bestemt fra 7*10 -4 til 5,2*10 -3%.

Når germanium varmes opp til 700-750 ° C i nitrogen eller NH 3, dannes Ge 3 N 4 og Ge 3 N 2. Germaniumnitrid Ge 3 N 2 er mørkebrune krystaller som lett hydrolyseres. Termisk nedbrytning til grunnstoffer begynner ved 500 °C. Mer stabil er Ge 2 N 4 nitrid, som spaltes over 1000 °C.

Den direkte interaksjonen mellom germanium og halogener begynner ved omtrent 250 °C. GeCl 4-tetraklorid, det viktigste mellomproduktet i produksjonen av halvledergermanium, er av størst praktisk betydning. Med jod danner germanium Gel 4-jodid, en gul substans med et smeltepunkt på 146°C og et kokepunkt på 375°C. Gel 4 brukes til å produsere høyrent germanium ved transportreaksjoner. Halogenidene er ustabile overfor vann.

Blant forbindelser med svovel er det kjent disulfid GeS 2, som frigjøres fra sterkt sure oppløsninger av tetravalente germaniumsalter når en intens strøm av hydrogensulfid passerer. Krystallinsk GcS 2 er hvite flak med perleglans, smelten stivner til en ravgul gjennomsiktig masse og avslører halvlederegenskaper.Smeltepunktet til GeS 2 er -825 ° С. Germanium monosulfid GeS eksisterer i amorfe og enkeltkrystalltilstander. Krystallinsk GeS er mørkegrå i fargen, smelter ved 615 "C. Alle germaniumkalkogener (sulfider, selenider og tellurider) viser halvlederegenskaper. Med fosfor gir germanium GeP-forbindelsen.

Teknologiske egenskaper

Germanium kjennetegnes ved relativt høy hardhet, høy sprøhet, og kan derfor ikke utsettes for kaldbearbeiding ved trykk. Deformasjon er mulig ved temperaturer nær smeltepunktet og under forhold med ujevn kompresjon hele veien.

Med en diamantsag kan en germaniumblokk sages i tynne skiver. Overflaten på platene er polert med et fint korundpulver på glass og polert på en filt med en suspensjon av aluminiumoksid.

Bruksområder

Germanium spiller en eksepsjonell rolle innen radioelektronikk. Den brukes til fremstilling av krystallinske likerettere (dioder) og krystallinske forsterkere (trioder), som brukes i datamaskiner, telemekanikk, radarinstallasjoner, etc.

På basis av germanium er det også laget høyeffektlikerettere med høy effektivitet for å likerette vekselstrøm med ordinær frekvens, designet for strømmer opp til 10 000 A og mer.

Germanium trioder er mye brukt til å forsterke, generere eller konvertere elektriske svingninger.

I radioteknikk har filmmotstander fra 1000 ohm til flere megaohm blitt utbredt.

På grunn av en betydelig endring i ledningsevne under påvirkning av stråling, brukes germanium i forskjellige fotodioder og fotomotstander.

Germanium finner anvendelse for fremstilling av termistorer (i dette tilfellet brukes den sterke temperaturavhengigheten til den elektriske motstanden til germanium).

I kjernefysisk teknologi brukes germaniumdetektorer for stråling.

Gulldopet germanium-linser er en integrert del av enheter med infrarød teknologi. Spesielle optiske briller med høy brytningsindeks er laget av germaniumdioksid. Germanium er også introdusert i sammensetningen av legeringer for svært følsomme termoelementer.

Forbruket av germanium som katalysator i produksjonen av kunstfiber øker betydelig.

En rekke forbindelser av germanium med overgangsmetaller har høy overgangstemperatur til superledende tilstand, spesielt materialer basert på Nb 3 Ge-forbindelsen (T „>22 K).

Det antas at noen organiske germaniumforbindelser er biologisk aktive: de forsinker utviklingen av ondartede svulster, senker blodtrykket og har en smertestillende effekt.

I 1870 ble D.I. Mendeleev, på grunnlag av den periodiske loven, forutså et ennå uoppdaget element i gruppe IV, kalte det ekasilicium, og beskrev dets hovedegenskaper. I 1886 oppdaget den tyske kjemikeren Clemens Winkler, under en kjemisk analyse av mineralet argyrodite, dette kjemiske elementet. I utgangspunktet ønsket Winkler å kalle det nye elementet "neptunium", men dette navnet hadde allerede blitt gitt til et av de foreslåtte elementene, så elementet ble oppkalt etter vitenskapsmannens hjemland - Tyskland.

Å være i naturen, få:

Germanium finnes i sulfidmalm, jernmalm, og finnes i nesten alle silikater. De viktigste mineralene som inneholder germanium: argyroditt Ag 8 GeS 6, konfielditt Ag 8 (Sn,Ce)S 6, stotitt FeGe(OH) 6, germanitt Cu 3 (Ge,Fe,Ga)(S,As) 4, rhenieritt Cu 3 (Fe,Ge,Zn)(S,As) 4.
Som et resultat av komplekse og tidkrevende operasjoner for anrikning av malm og dens konsentrasjon, isoleres germanium i form av GeO 2 oksid, som reduseres med hydrogen ved 600°C til et enkelt stoff.
GeO 2 + 2H 2 \u003d Ge + 2H 2 O
Germanium renses ved sonesmelting, noe som gjør det til et av de mest kjemisk rene materialene.

Fysiske egenskaper:

Grå-hvitt fast stoff med metallisk glans (smp. 938°C, kokepunkt 2830°C)

Kjemiske egenskaper:

Under normale forhold er germanium motstandsdyktig mot luft og vann, alkalier og syrer, det oppløses i vannvann og i en alkalisk løsning av hydrogenperoksid. Oksydasjonstilstandene til germanium i dets forbindelser: 2, 4.

De viktigste forbindelsene:

Germanium(II)oksid, GeO, gråsvart, svakt sol. in-in, når det varmes opp, er det uforholdsmessig: 2GeO \u003d Ge + GeO 2
Germanium(II)hydroksid Ge(OH)2, rød-oransje. krystall,
germanium(II)jodid, GeI2, gul cr., sol. i vann, hydrol. Ha det.
Germanium(II)hydrid, GeH 2 , tv. hvit por., lett oksidert. og forfall.

Germanium(IV)oksid, GeO2, hvit krystaller, amfotere, oppnådd ved hydrolyse av klorid, sulfid, germaniumhydrid eller ved omsetning av germanium med salpetersyre.
Germanium(IV)hydroksid, (germansk syre), H 2 GeO 3 , svak. unst. biaksial to-ta, germanate salter, for eksempel. natriumgermanat, Na2GeO3, hvit krystall, sol. i vann; hygroskopisk. Det er også Na2-heksahydroksogermanater (ortogermanater) og polygermanater
Germanium(IV)sulfat, Ge(SO4)2, fargeløs. cr., hydrolysert av vann til GeO 2, oppnådd ved oppvarming av germanium (IV) klorid med svovelsyreanhydrid ved 160 ° C: GeCl 4 + 4SO 3 \u003d Ge (SO 4) 2 + 2SO 2 + 2Cl 2
Germanium(IV)halogenider, fluorid GeF 4 - beste. gass, rå hydrol., reagerer med HF, og danner H 2 - germanofluorsyre: GeF 4 + 2HF \u003d H 2,
klorid GeCl4, fargeløs. væske, hydr., bromid GeBr4, ser. cr. eller fargeløs. væske, sol. i org. tilkobling,
jodid GeI 4, gul-oransje. cr., sakte. hydr., sol. i org. tilk.
Germanium(IV)sulfid, GeS2, hvit kr., dårlig sol. i vann, hydrol., reagerer med alkalier:
3GeS 2 + 6NaOH = Na 2 GeO 3 + 2Na 2 GeS 3 + 3H 2 O, og danner germanater og tiogermanater.
Germanium(IV)hydrid, "tysk", GeH4, fargeløs gass, organiske derivater av tetrametylgerman Ge(CH 3) 4 , tetraetylgerman Ge(C 2 H 5) 4 - fargeløs. væsker.

Applikasjon:

Det viktigste halvledermaterialet, de viktigste bruksområdene: optikk, radioelektronikk, kjernefysikk.

Germaniumforbindelser er lett giftige. Germanium er et mikroelement som i menneskekroppen øker effektiviteten til kroppens immunsystem, bekjemper kreft og reduserer smerte. Det bemerkes også at germanium fremmer overføringen av oksygen til kroppens vev og er en kraftig antioksidant - en blokkering av frie radikaler i kroppen.
Menneskekroppens daglige behov er 0,4–1,5 mg.
Hvitløk er mesteren i germaniuminnhold blant matvarer (750 mikrogram germanium per 1 g tørr masse hvitløksfedd).

Materialet ble utarbeidet av studenter ved Institute of Physics and Chemistry ved Tyumen State University
Demchenko Yu.V., Bornovolokova A.A.
Kilder:
Germanium//Wikipedia./ URL: http://ru.wikipedia.org/?oldid=63504262 (dato for tilgang: 13.06.2014).
Germanium//Allmetals.ru/URL: http://www.allmetals.ru/metals/germanium/ (dato for tilgang: 06/13/2014).

På det tidspunktet det periodiske systemet ble opprettet, var germanium ennå ikke oppdaget, men Mendeleev spådde eksistensen. Og 15 år etter rapporten ble et ukjent mineral oppdaget i en av Freiberg-gruvene, og i 1886 ble et nytt grunnstoff isolert fra det. Æren tilhører den tyske kjemikeren Winkler, som ga grunnstoffet navnet på hjemlandet. Selv med de mange nyttige egenskapene til germanium, blant hvilke det var et sted for helbredelse, begynte de å bruke det bare i begynnelsen av andre verdenskrig, og selv da ikke veldig aktivt. Derfor, selv nå, kan det ikke sies at elementet er godt studert, men noen av dets evner er allerede bevist og vellykket brukt.

De helbredende egenskapene til germanium

Elementet finnes ikke i sin rene form, dets isolasjon er arbeidskrevende, derfor ble det ved første anledning erstattet med billigere komponenter. Først ble det brukt i dioder og transistorer, men silisium viste seg å være mer praktisk og rimelig, så studiet av de kjemiske egenskapene til germanium fortsatte. Nå er det en del av termoelektriske legeringer, brukt i mikrobølgeenheter, infrarød teknologi.

Medisin ble også interessert i et nytt element, men et betydelig resultat ble oppnådd først på slutten av 70-tallet av forrige århundre. Japanske spesialister klarte å oppdage de medisinske egenskapene til germanium og skissere måter å bruke dem på. Etter testing på dyr og kliniske observasjoner av effekten på mennesker, viste det seg at elementet er i stand til:

• stimulere;
• levere oksygen til vev;
• bekjempe svulster;
• øke ledningen av nerveimpulser.

Kompleksiteten ved bruk ligger i toksisiteten til germanium i store doser, så det var nødvendig med et medikament som kunne ha en positiv effekt på visse prosesser i kroppen med minimal skade. Den første var "Germanium-132", som bidrar til å forbedre immunstatusen til en person, bidrar til å unngå oksygenmangel i tilfelle et fall i hemoglobinnivået. Eksperimenter viste også effekten av elementet på produksjonen av interferoner, som motstår raskt delende (tumor) celler. Fordelen observeres bare når den administreres oralt, å bære smykker med germanium vil ikke gi noen effekt.

Mangelen på germanium reduserer kroppens naturlige evne til å motstå ytre påvirkninger, noe som fører til ulike lidelser. Anbefalt daglig dose er 0,8-1,5 mg. Du kan få det nødvendige elementet med regelmessig bruk av melk, laks, sopp, hvitløk og bønner.

Mini - abstrakt

"Element Germanium"

Mål:

Beskriv elementet Ge

Gi en beskrivelse av egenskapene til elementet Ge

Fortell om bruken og bruken av dette elementet

Elementhistorikk ………………………………………………….……. en

Elementegenskaper …………………………………………………..…… 2

Søknad ………………….………………………………………….. 3

Helsefare ………………………………………………… 4

Kilder ………………………….………………………….………………… 5

Fra elementets historie..

Ggermanium(lat. Germanium) - et kjemisk element i gruppe IV, hovedundergruppen av det periodiske systemet til D.I. Mendeleev, betegnet med symbolet Ge, tilhører familien av metaller, serienummer 32, atommasse 72,59. Det er et gråhvitt fast stoff med en metallisk glans.

Eksistensen og egenskapene til Tyskland ble forutsagt i 1871 av Mendeleev og kalte dette fortsatt ukjente elementet - "Ekasisilisium" på grunn av likheten mellom egenskapene til silisium.

I 1886 fant den tyske kjemikeren K. Winkler, mens han undersøkte mineralet, at det var et ukjent grunnstoff i det, som ikke ble oppdaget ved analyse. Etter hardt arbeid oppdaget han saltene til et nytt grunnstoff og isolerte en viss mengde av selve grunnstoffet i sin rene form. I den første rapporten om funnet antydet Winkler at det nye elementet var analogt med antimon og arsen. Winkler hadde til hensikt å navngi elementet Neptunium, men det navnet hadde allerede blitt gitt til et feilaktig oppdaget element. Winkler omdøpte grunnstoffet han oppdaget til germanium (Germanium) til ære for sitt fedreland. Og selv Mendeleev, i et brev til Winkler, støttet sterkt navnet på elementet.

Men frem til andre halvdel av 1900-tallet forble den praktiske bruken av Tyskland svært begrenset. Den industrielle produksjonen av dette elementet oppsto i forbindelse med utviklingen av halvlederelektronikk.

ElementegenskaperGe

For medisinske behov var germanium den første som ble brukt mest i Japan. Tester av ulike organogermaniumforbindelser i dyreforsøk og i kliniske studier på mennesker har vist at de påvirker menneskekroppen positivt i ulik grad. Gjennombruddet kom i 1967 da Dr. K. Asai oppdaget at organisk germanium har et bredt spekter av biologiske effekter.

Eiendommer:

Bærer oksygen i kroppens vev - germanium i blodet oppfører seg på samme måte som hemoglobin. Det er involvert i prosessen med oksygenoverføring til kroppens vev, noe som garanterer normal funksjon av alle kroppssystemer.

stimulerer immunsystemet - germanium i form av organiske forbindelser fremmer produksjonen av gamma-interferoner, som hemmer reproduksjonen av raskt delende mikrobielle celler, og aktiverer spesifikke immunceller (T-celler)

antitumor - germanium forsinker utviklingen av ondartede neoplasmer og forhindrer utseendet av metastaser, og har også beskyttende egenskaper mot strålingseksponering.

biocid (antifungal, antiviral, antibakteriell) - organiske germaniumforbindelser stimulerer produksjonen av interferon - et beskyttende protein produsert av kroppen som svar på introduksjonen av fremmedlegemer.

Anvendelse og bruk av elementet Germanium i livet

I industriell praksis oppnås germanium hovedsakelig fra biprodukter fra bearbeiding av ikke-jernholdige metallmalmer. Germaniumkonsentrat (2-10 % Tyskland) oppnås på ulike måter, avhengig av sammensetningen av råstoffet. For å isolere veldig rent germanium, som brukes i halvlederenheter, smeltes metall etter sone. Enkeltkrystall germanium, nødvendig for halvlederindustrien, oppnås vanligvis ved sonesmelting.

Det er et av de mest verdifulle materialene i moderne halvlederteknologi. Den brukes til å lage dioder, trioder, krystalldetektorer og strømlikerettere. Germanium brukes også i dosimetriske enheter og enheter som måler intensiteten til konstante og variable magnetiske felt. Et viktig bruksområde for elementet er infrarød teknologi, spesielt produksjon av infrarøde strålingsdetektorer. Mange legeringer som inneholder germanium er lovende for praktisk bruk. For eksempel glass basert på GeO 2 og andre Ge-forbindelser. Ved romtemperatur er germanium motstandsdyktig mot luft, vann, alkaliløsninger og fortynnede salt- og svovelsyrer, men er lett løselig i vannvann og i en alkalisk løsning av hydrogenperoksid. Og salpetersyre oksiderer sakte.

Germaniumlegeringer, som har høy hardhet og styrke, brukes i smykker og proteseteknologi for presisjonsstøping. Germanium finnes i naturen bare i bundet tilstand og aldri i fri tilstand. De vanligste germaniumholdige mineralene er argyroditt og germanitt Store reserver av germaniummineraler er sjeldne, men selve grunnstoffet finnes mye i andre mineraler, spesielt i sulfider (oftest i sinksulfider og silikater). Små mengder finnes også i ulike typer stenkull.

Verdensproduksjonen Tyskland er 65 kg per år.

helserisiko

Arbeidshelseproblemer kan være forårsaket av støvspredning under lasting av germaniumkonsentrat, maling og lasting av dioksid for å isolere germaniummetall, og lasting av pulverisert germanium for omsmelting til stenger. Andre kilder til helseskade er varmestråling fra rørovner og under prosessen med å smelte pulverisert germanium til stenger, samt dannelse av karbonmonoksid.

Absorbert germanium skilles raskt ut fra kroppen, hovedsakelig i urinen. Det er lite informasjon om toksisiteten til uorganiske germaniumforbindelser for mennesker. Germaniumtetraklorid er hudirriterende. I kliniske studier og andre langsiktige tilfeller av oral administrering av kumulative doser opptil 16 g spirogermanium, et organisk germanium antitumorlegemiddel, eller andre germaniumforbindelser, har det blitt observert nevrotoksisk og nefrotoksisk aktivitet. Slike doser er vanligvis ikke utsatt for produksjonsbetingelser. Dyreforsøk for å bestemme effekten av germanium og dets forbindelser på kroppen har vist at støvet av metallisk germanium og germaniumdioksid, når det inhaleres i høye konsentrasjoner, fører til en generell forverring av helsen (begrensning av vektøkning). Morfologiske endringer som ligner på proliferative reaksjoner ble funnet i lungene til dyr, slik som fortykning av alveolære seksjoner og hyperplasi av lymfekar rundt bronkiene og blodårene. Germaniumdioksid irriterer ikke huden, men ved kontakt med den fuktige slimhinnen i øyet danner den germansyre, som virker øyeirriterende. Langsiktige intraperitoneale injeksjoner ved doser på 10 mg/kg fører til endringer i perifert blod .

De mest skadelige germaniumforbindelsene er germaniumhydrid og germaniumklorid. Hydrid kan forårsake akutt forgiftning. Morfologiske undersøkelser av organer til dyr som døde i den akutte fasen avdekket forstyrrelser i sirkulasjonssystemet og degenerative celleforandringer i parenkymale organer. Dermed er hydrid en flerbruksgift som påvirker nervesystemet og det perifere sirkulasjonssystemet.

Germaniumtetraklorid er et sterkt irriterende middel for luftveier, hud og øyne. Terskelkonsentrasjon - 13 mg / m 3. Ved denne konsentrasjonen undertrykker den lungeresponsen på cellenivå hos forsøksdyr. I høye konsentrasjoner fører det til irritasjon av de øvre luftveiene og konjunktivitt, samt endringer i pustens frekvens og rytme. Dyr som overlevde akutt forgiftning utviklet katarral deskvamativ bronkitt og interstitiell lungebetennelse noen dager senere. Germaniumklorid har også en generell toksisk effekt. Morfologiske endringer ble observert i lever, nyrer og andre organer hos dyr.

Kilder for all informasjon som er gitt