Charakteristika chemického prvku germánia

Chemický prvek germanium je ve čtvrté skupině (podskupina hlavní skupiny) v tabulce prvků Mendeleeva. Patří do rodiny kovů, jeho relativní atomová hmotnost je 73. Množství obsahu germania v zemské kůře se odhaduje na 0,007% hmotnostních.

Historie objevu

Chemický prvek germánia byl založen kvůli prognózám Dmitrije Ivanovicha Mendelejeva. Právě oni předpovídali existenci ekasilicie, doporučení byla věnována jeho hledání.

Ruský chemik věřil, že tento kovový prvek je v titanových, zirkoniových rudách. Mendelejev se pokusil najít tento chemický prvek sám, ale jeho pokusy nebyly korunovány úspěchem. Jen patnáct let později byl nalezen minerál v baňce nacházející se v Himmelfurstu, která se nazývala argyrodit. Název této sloučeniny je důsledkem stříbra nalezeného v tomto minerálu.

Chemický prvek germanium v ​​kompozici byl objeven teprve poté, co skupina chemiků z horské akademie Freiberga zahájila výzkum. Pod vedením K. Winklera zjistili, že pouze zinek, železo a síra, rtuť tvoří jen 93 procent minerálu. Winkler navrhl, že zbývající sedm procent v té době spadá na neznámý chemický prvek. Po provedení dalších chemických experimentů byl zjištěn germanium. Chimér o svém objevu uvedl ve zprávě informace o vlastnostech nového prvku společnosti German Chemical Society.

Chemický prvek germanium byl reprezentován Winklerem jako nekovový, analogicky s antimonem a arsenem. Chemikář chtěl říkat neptunium, ale toto jméno už bylo použito. Pak se začalo říkat germanium. Chemický prvek objevený Winklerem vzbudil vážnou diskusi mezi předními chemiky té doby. Německý vědec Richter navrhl, že toto je stejný ekasilicium, o němž mluvil Mendeleev. Po nějakém čase se tento předpoklad potvrdil, což dokazuje životaschopnost pravidelného zákona vytvořeného velkým ruským chemikem.

Fyzikální vlastnosti

Jak můžete charakterizovat germánium? Chemický prvek má v periodickém čísle 32 sekvenčních čísel systém Mendeleev. Tento kov taví při 937,4 ° C. Bod varu této látky je 2700 ° C.

Zajímavé fakty

Germanium je prvek, který byl poprvé použit v Japonsku pro lékařské účely. Po četných studiích organo-germaniových sloučenin prováděných na zvířatech, stejně jako v lidských studiích, bylo možné odhalit pozitivní účinek takovýchto rud na živé organismy. V roce 1967 se Dr. K. Asai podařilo zjistit, že organické germanium má obrovský rozsah biologických účinků.

Biologická aktivita

Jaká je charakteristika chemického prvku germánia? Je schopen přenášet kyslík do všech tkání živého organismu. Do krve se chová analogicky s hemoglobinem. Germanium zaručuje plné fungování všech systémů lidského těla.

Tento kov stimuluje množení imunitních buněk. Ve formě organických sloučenin umožňuje tvorbu interferonů gama, které potlačují reprodukci mikroorganismů.

Germanium zabraňuje tvorbě maligních nádorů, nedovoluje vývoj metastáz. Organické sloučeniny tohoto chemického prvku přispívají k produkci interferonu, ochranné molekuly proteinu, který je produkován tělem jako ochranná reakce na vzhled cizích těles.

Aplikace

Antibungální, antibakteriální, antivirální vlastnosti germánia se staly základem jeho aplikace. V Německu byl tento prvek získán převážně jako vedlejší produkt zpracování neželezných rud. Z různých způsobů, které závisí na složení suroviny, byl izolován germanium-koncentrát. Jeho složení neobsahovalo více než 10 procent kovu.

Jak přesně používá polovodičová technologie germanium? Charakteristický rys daného prvku potvrzuje možnost jeho použití pro výrobu triod, diod, silových usměrňovačů a detektorů krystalů. Také se používá germanium při tvorbě dozimetrických zařízení, zařízení, která jsou nezbytná pro měření pevnosti konstantního a střídavého magnetického pole.

Základní oblastí použití tohoto kovu je výroba detektorů infračerveného záření.

Perspektivní je použití nejen germánie samotného, ​​ale také některých jeho sloučenin.

Chemické vlastnosti

Germanium při pokojové teplotě je velmi odolné proti vlhkosti a kyslíku.

Ve sérii chemické prvky (křemík - germanium-cín) je pozorováno zvýšení redukčních schopností.

Germanium je odolný proti působení roztoků kyseliny chlorovodíkové a kyseliny sírové, nereaguje s roztoky zásad. V tomto případě se tento kov rozpouští spíše rychle v aqua regia (sedm kyselin dusičných a kyseliny chlorovodíkové), stejně jako v alkalickém roztoku peroxidu vodíku.

Jak poskytnout úplný popis chemického prvku? Germánium a jeho slitiny musí být analyzovány nejen z hlediska fyzikálních, chemických vlastností, ale i oblastí použití. Proces oxidace germánu kyselinou dusičnou probíhá poměrně pomalu.

Bytí v přírodě

Pokusme se dát popis chemického prvku. Germium v ​​přírodě se vyskytuje pouze ve formě sloučenin. Mezi nejběžnější minerály obsahující germáni v přírodě rozlišujeme germanit a argyrodit. Kromě toho je germanium přítomno v sulfidech a silikátech zinku a v nevýznamném množství se vyskytuje v různých typech uhlí.

Zdraví škodí

Jaký vliv má germanium na tělo? Chemický prvek, jehož elektronický vzorec má formu 1e-8e-18e-7e, může negativně ovlivnit lidské tělo. Například při nakládání s koncentrátem germania, mletí a nakládání s oxidem daného kovu se mohou objevit nemoci z povolání. Jako další zdroje, které jsou škodlivé pro zdraví, můžeme uvažovat o procesu přetavení germánového prášku na tyče a získání oxidu uhelnatého.

Adsorbované germanium lze rychle odstranit z těla, většinou močí. V současné době neexistují žádné podrobné informace o tom, jak toxické jsou anorganické sloučeniny germania.

Dráždivý účinek na pokožku má chlorid germanium. V klinických studiích, jakož i během dlouhých orální kumulativních množstvích, která dosáhla 16 gramů spirogermanium (organická protinádorový lék), a jiné sloučeniny, germania detekovány nefrotoxický a neurotoxické aktivitu kovu.

Takové dávky nejsou pro průmyslové podniky typické. Tyto pokusy prováděné na zvířatech byly zaměřeny na studium účinku germánia a jeho sloučenin na živý organismus. V důsledku toho bylo možné zjistit zhoršení zdraví tím, že vdechne značné množství prachu z kovového germania, stejně jako jeho oxidu.

Vědci nalezli v plicích zvířat závažné morfologické změny, které jsou podobné proliferativním procesům. Například došlo k výraznému zesílení alveolárních částí, stejně jako k hyperplazii lymfatických cév v okolí průdušek, ke zhuštění krevních cév.

Oxid germanium nedráždí kůži, ale přímý kontakt této sloučeniny s kůží oka vede k tvorbě kyseliny geranidové, což je vážné oční dráždivé působení. Při prodloužených intraperitoneálních injekcích byly nalezeny závažné změny v periferní krvi.

Důležité skutečnosti

Nejškodlivějšími sloučeninami germania jsou chlorid germanium a hydrid. Druhá látka způsobuje vážnou otravu. V důsledku morfologického vyšetření orgánů zvířat, které zemřely v akutní fázi, došlo k významným poruchám v oběhovém systému a k buněčným modifikacím v parenchymálních orgánech. Vědci dospěli k závěru, že hydrid je víceúčelový jed, který ovlivňuje nervový systém, snižuje periferní oběhový systém.

Chlorid germanium

Je silně dráždivý pro dýchací systém, oči, kůži. V koncentraci 13 mg / m³ on je schopen potlačit plicní odpověď na úrovni buněk. S nárůstem koncentrace této látky, výrazným podrážděním horních cest dýchacích, jsou pozorovány významné změny v rytmu a frekvenci dýchání.

Otrava s touto látkou vede k katarální a desquamativní bronchitidě, intersticiální pneumonii.

Příjem

Jak je znázorněno v přírodě germanium jako nečistota v niklu, polymetalických rud, wolframu, pro izolaci čistého kovu se provádí v několika průmyslových odvětvích náročných procesů souvisejících s obohacení rudy. Vzhledem k tomu, že se izoluje první germanium oxid se pak provádí její redukce vodíkem při zvýšené teplotě, čímž se získá jednoduchý kov:

Ge02 + 2H2 = Ge + 2H2O.

Elektronické vlastnosti a izotopy

Germanium je považováno za nepřímo typický polovodič. Velikost jeho dielektrické statistické permeability je 16 a elektronová afinita je 4eV.

V tenkém filmu z legovaného galia je možné přenášet stav supravodivosti na germanium.

V přírodě existuje pět izotopů tohoto kovu. Z nich jsou čtyři stabilní a pátý je vystaven dvojitému rozpadu beta, poločas rozpadu je 1,58 × 10²¹ roky.

Závěr

V současné době se organické sloučeniny tohoto kovu používají v různých průmyslových odvětvích. Transparentnost v infračervené spektrální oblasti kovového germania ultra-vysoké čistotě je důležité pro výrobu optických prvků, IR optiky: hranoly, čočky, optická okna moderních senzorů. Nejběžnější Oblast použití germania optiky uvažovat o vytvoření termovizní kamery, které působí v rozmezí vlnových délek od 8 do 14 mikrometrů.

Taková zařízení se používají ve vojenských zařízeních pro infračervené naváděcí systémy, noční vidění, pasivní tepelné zobrazování, protipožární systémy. Také má germanium vysoký index lomu, který je nezbytný pro antireflexní nátěr.

V rádiovém inženýrství mají tranzistory na bázi germánů charakteristiky, které v mnoha ohledech přesahují výkonnost silikonových prvků. Zpětné proudy germánových prvků jsou mnohem vyšší než proudy jejich analogů křemíku, což umožňuje podstatně zvýšit účinnost takových rádiových zařízení. Vzhledem k tomu, že germanium není tak přírodní jako křemík, silikonové polovodičové prvky se používají hlavně v rádiových zařízeních.