Značilnosti kemijskega elementa germanija

Kemijski element germanij je v četrti skupini (podskupina glavne skupine) v tabeli elementov Mendeleeva. Spada v družino kovin, njegova relativna atomska masa je 73. Masa je vsebnost germanija v zemeljski skorji ocenjena na 0,00007 masnih odstotkov.

Zgodovina odkritja

Kemijski element germanija je bil vzpostavljen zaradi napovedi Dmitrija Ivanoviča Mendelejeva. Tisti, ki so napovedovali obstoj ekasilicije, so bila podana priporočila pri njegovem iskanju.

Ruski kemik verjamejo, da je ta kovinski element v titanovih cirkonijevih rudah. Mendelejev je sam poskusil najti ta kemični element, vendar njegovi poskusi niso bili okronani z uspehom. Le petnajst let kasneje je bil v rudniku v Himmelfurstu, ki se je imenoval argyrodit, odkril mineral. Ime te spojine je posledica srebra, ki ga najdemo v tem mineralu.

Kemijski element germanij v sestavi je bil odkrit šele potem, ko je skupina raziskovalcev začela s skupino kemikov iz gorske akademije Freiberg. Pod vodstvom K. Winklerja so ugotovili, da samo cink, železo in žveplo živo srebro predstavlja le 93 odstotkov mineralov. Winkler je predlagal, da preostalih sedem odstotkov padne na neznan kemični element v tistem času. Po izvedbi dodatnih kemijskih poskusov je bil ugotovljen germanij. Kemik je v poročilu poročal o svojem odkritju in predstavil podatke o lastnostih novega elementa nemškemu kemijskemu združenju.

Kemični element germanij je Winkler predstavljal kot nemetalen, analogno antimoni in arzenu. Zdravnik ga je hotel imenovati neptunij, vendar se je to ime že uporabljalo. Potem se je začelo imenovati germanij. Kemični element, ki ga je odkril Winkler, je vzbudil resno razpravo med vodilnimi kemiki tega časa. Nemški znanstvenik Richter je predlagal, da je to isti ekasilicium, o katerem je govoril Mendeleev. Po določenem času je bila ta domneva potrjena, kar je dokazovalo preživetje občasnega zakona, ki ga je ustvaril veliki ruski kemik.

Fizične lastnosti

Kako lahko označite germanij? Kemični element ima 32 zaporednih števil v periodičnem obdobju sistem Mendeleev. Ta kovina se topi pri 937,4 ° C Vrelišče te snovi je 2700 ° C.

Zanimiva dejstva

Germanij je element, ki se je prvič uporabljal na Japonskem za medicinske namene. Po številnih študijah organsko-germanijevih spojin, izvedenih na živalih, pa tudi pri študijah ljudi, je bilo mogoče zaznati pozitiven učinek takih rud na žive organizme. Leta 1967 je dr. K. Asai uspel ugotoviti, da organski germanij ima ogromen obseg bioloških učinkov.

Biološka aktivnost

Kakšna je značilnost kemijskega elementa germanija? On lahko nosi kisik za vsa tkiva živega organizma. V krvi se obnaša po analogiji s hemoglobinom. Germanium zagotavlja popolno delovanje vseh sistemov človeškega telesa.

Ta kovina spodbuja razmnoževanje imunskih celic. V obliki organskih spojin omogoča nastanek gama-interferonov, ki preprečujejo razmnoževanje mikrobov.

Nemci preprečujejo nastanek malignih tumorjev, ne dovoljujejo razvoja metastaz. Organske spojine tega kemijskega elementa prispevajo k proizvodnji interferona, zaščitne molekule proteinov, ki jo telo proizvaja kot zaščitni reakcijo na videz tujih teles.

Aplikacije

Temelj uporabe so postali protiglivične, antibakterijske, protivirusne lastnosti germanija. V Nemčiji je bil ta element v glavnem pridobljen kot stranski proizvod predelave rud neželeznih rud. Na različne načine, ki so odvisni od sestave surovin, smo izolirali koncentrat germanija. Njegova sestava je vsebovala največ 10 odstotkov kovin.

Kako natančno uporablja polprevodniška tehnologija germanij? Značilnost prej navedenega elementa potrjuje možnost njegove uporabe pri proizvodnji triod, diod, napajalnih usmernikov in kristalnih detektorjev. Prav tako se uporablja germanij pri izdelavi dozimetričnih naprav, naprav, ki so potrebne za merjenje jakosti konstantnega in izmeničnega magnetnega polja.

Bistveno področje uporabe te kovine je proizvodnja infrardečih detektorjev sevanja.

Perspektiva je uporaba ne samo samega germanija, ampak tudi nekaterih njegovih spojin.

Kemijske lastnosti

Germanij pri sobni temperaturi je precej odporen na vlago in kisik.

V seriji kemični elementi (silicij - germanij-kositer), opazimo povečanje redukcijske sposobnosti.

Germanij je odporen na delovanje raztopin klorovodikove in žveplene kisline, ne deluje v povezavi z raztopinami alkalij. V tem primeru se ta kovina precej hitro raztopi v aqua regiji (sedem dušikovih in klorovodikova kislina), kot tudi v alkalni raztopini vodikovega peroksida.

Kako dati popoln opis kemijskega elementa? Nemčija in njegove zlitine je treba analizirati ne samo glede fizikalnih, kemičnih lastnosti, temveč tudi področja uporabe. Proces oksidacije germanija z dušikovo kislino poteka počasi.

Biti v naravi

Poskusimo dati opis kemijskega elementa. Nemci v naravi najdemo le v obliki spojin. Med najpogostejšimi vrstami mineralov, ki vsebujejo germanij v naravi, razlikujemo germanit in argyrodit. Poleg tega je germanij prisoten v sulfidih in silikatih cinka, v neznatni količini pa je prisoten v različnih vrstah premoga.

Škoda za zdravje

Kakšen učinek ima germanij na telo? Kemični element, katerega elektronska formula ima obliko 1e-8e-18e-7e, lahko negativno vpliva na človeško telo. Na primer pri nalaganju koncentrata germanija, brušenja in nalaganja dioksida dane kovine se lahko pojavijo poklicne bolezni. Kot drugi viri, ki so škodljivi za zdravje, lahko razmislimo o procesu premeščanja germanijevega prahu v palice, pri čemer dobimo ogljikov monoksid.

Adsorbiran germanij lahko hitro odstranimo iz telesa, večinoma z urinom. Trenutno ni podrobnih informacij o tem, kako strupene so anorganske spojine germanija.

Dražilni učinek na koži ima germanijev tetraklorid. V kliničnih raziskavah, kot tudi med daljšim peroralnih kumulativnih zneskov, ki so dosegle 16 gramov spirogermanium (Organsko protitumorsko zdravilo), in drugih germanij spojin Zaznali nefrotoksični in nevrotoksične aktivnost kovine.

Takšni odmerki niso značilni za industrijska podjetja. Ti poskusi, ki so bili izvedeni na živalih, so bili namenjeni preučevanju delovanja germanija in njegovih spojin na živem organizmu. Posledično je bilo mogoče ugotoviti poslabšanje zdravja z vdihavanjem znatne količine prahu iz kovinskega germanija in njegovega dioksida.

Znanstveniki so v pljučih živali ugotovili resne morfološke spremembe, ki so podobne proliferacijskim procesom. Na primer, prišlo je do znatnega zadebelitve alveolarnih odsekov, pa tudi hiperplazije limfnih posod okoli bronhijev, zgostitev krvnih žil.

Nemonijev dioksid ne draži kože, vendar neposredni stik te spojine s kožo očesa povzroči nastanek germanske kisline, ki je resno dražilno. Pri dolgotrajnih intraperitonealnih injekcijah so bile ugotovljene resne spremembe v periferni krvi.

Pomembna dejstva

Najbolj škodljive spojine germanija so germanijev klorid in hidrid. Slednja snov povzroča resno zastrupitev. Kot rezultat, morfološka pregledu trupla živali, ki so umrli v akutni fazi, je pokazala pomembne motnje v žilni sistem, kot tudi celične spremembe v parenhimskih organov. Znanstveniki so ugotovili, da je hidrid večnamenski strup, ki vpliva na živčni sistem, zmanjšuje periferni obtočni sistem.

Germanijev tetraklorid

Je močno dražilen dihalni sistem, oči, koža. Pri koncentraciji 13 mg / m³ lahko zavre pljučni odziv na celični ravni. S povečanjem koncentracije te snovi, hudih draženja zgornjih dihalnih poti, opazimo pomembne spremembe v ritmu in pogostosti dihanja.

Zastrupitev s to snovjo vodi do katarnega in deskvarativnega bronhitisa, intersticijske pljučnice.

Prejemanje

Kot kažejo naravo germanija kot nečistoča v nikelj, kompleksne, volfram rude, da izoliramo čisti kovine izvedemo v več panogah porabijo postopke, povezane z rude obogatitev. Najprej je izoliran germanijev oksid, nato pa se z vodikom pri povišani temperaturi zmanjša, da dobimo preprosto kovino:

GeO2 + 2H2 = Ge + 2H2O.

Elektronske lastnosti in izotopi

Germanij velja za posredno tipičen polprevodnik. Obseg njegove dielektrične statistične prepustnosti je 16, elektronska afiniteta pa 4eV.

V tankem filmu legiranega galija je mogoče dati stanje superprevodnosti v germanij.

V naravi je pet izotopov te kovine. Od tega so štiri stabilne in peta podvržena dvojnemu beta-propadu, razpolovna doba pa je 1,58 × 10²¹ let.

Zaključek

Trenutno se organske spojine te kovine uporabljajo v različnih panogah. Transparentnost v infrardečem spektralnem območju kovinskega germanija ultra visoke čistote je pomembno za proizvodnjo optičnih elementov IR optike: prizme, leče, optična okna modernih senzorjev. Najpogostejše področje uporabe germanija je ustvarjanje optike za termične kamere, ki delujejo v valovnih dolžinah od 8 do 14 mikronov.

Takšne naprave se uporabljajo v vojaški opremi za infrardeče sisteme vodenja, nočni vid, pasivno toplotno slikanje, protipožarne sisteme. Prav tako ima germanij visoko refrakcijski indeks, ki je potreben za premaze proti odsevu.

V radijskem inženirstvu imajo tranzistorji na osnovi germanija značilnosti, ki v več pogledih presežejo delovanje silicijevih elementov. Povratni tokovi germanijevih elementov so precej višji od tistih, ki jih imajo njihovi analogi silicija, kar omogoča znatno povečanje učinkovitosti takšnih radijskih naprav. Glede na to, da germanij ni tako navaden kot silicij, se silikonski polprevodniški elementi večinoma uporabljajo v radijskih napravah.