Германиум елемент. Својства, екстракција и употреба на германиум. Карактеристики на хемискиот елемент германиум Германиум електронски

И дури и пред силициумот, германиумот стана најважниот полупроводнички материјал.

Релевантно прашање овде е: што се полупроводници и полупроводливост? Дури и на експертите понекогаш им е тешко да одговорат недвосмислено на ова прашање. „Точното определување на полупроводливоста е тешко и зависи од тоа кое својство на полупроводниците се разгледува“, - овој заобиколен одговор е позајмен од сосема респектабилна научна работа за полупроводници. Сепак, постои многу јасна дефиниција: „Полупроводник е еден проводник за два автомобили“, но ова е веќе во областа на фолклорот...

Главната работа за елементот број 32 е тоа што е полупроводник. На објаснувањето за овој имот ќе се вратиме подоцна. Во меѓувреме, за Германија како физичко-хемиска „личност“.

Германиум каков што е

Веројатно огромното мнозинство читатели никогаш не виделе германиум. Овој елемент е прилично редок, скап, од него не се прави стока за широка потрошувачка, а „полнењето“ на германиум на полупроводнички уреди е толку мало што е тешко да се види каков е. германиум, тешко е, дури и ако го скршите телото на уредот. Затоа, ќе зборуваме за главните својства на германиум, неговиот изглед и карактеристики. И се обидувате ментално да ги извршите оние едноставни операции што авторот морал да ги направи повеќе од еднаш.

Отстрануваме стандарден германиумски ингот од пакувањето. Ова е мало тело со речиси правилна цилиндрична форма, со дијаметар од 10 до 35 и должина од неколку десетици милиметри. Некои референтни книги наведуваат дека ставката #32 е сребро, но тоа не е секогаш точно: Бојата на германиумот зависи од површинскиот третман. Понекогаш изгледа речиси црно, понекогаш изгледа како челик, но понекогаш може да биде сребрено.

Кога гледате шипка од германиум, не заборавајте дека чини приближно исто како златна шипка и поради таа причина не треба да ја испуштате на подот. Но, постои уште една причина, многу поважна: германиумот е речиси кревок како стаклото и може да се однесува соодветно. Сум видел како, после таков неуспех, еден невнимателен експериментатор лазел по подот долго време, обидувајќи се да го собере секој фрагмент... По изглед, германиумот не е тешко да се помеша со силициум. Овие елементи не се само конкуренти кои тврдат дека се главен полупроводнички материјал, туку и аналози. Сепак, и покрај сличноста на многу технички својства и изглед, прилично е едноставно да се разликува германиумскиот ингот од силиконот: германиумот е повеќе од два пати потежок од силициумот (густина 5,33 и 2,33 g/cm 3, соодветно).

Последната изјава бара појаснување, иако се чини дека бројките исклучуваат коментар. Факт е дека бројот 5.33 се однесува на германиум-1 - најчестата и најважната од петте алотропни модификации на елементот бр. 32. Еден од нив е аморфен, четири се кристални. Од кристалниот германиум-1, тој е најлесниот. Неговите кристали се изградени на ист начин како и дијамантските кристали, но ако за јаглерод таквата структура ја одредува максималната густина, тогаш германиумот има и погусти „пакети“. Високиот притисок со умерено загревање (30 илјади атм и 100°C) го претвора Ge-I во Ge-II со кристална решетка како бел калај.

На сличен начин, можно е да се добијат уште погусти од Ge-II, Ge-III и Ge-IV

Сите „невообичаени“ модификации на кристалниот германиум се супериорни во однос на Ge-I во електричната спроводливост. Спомнувањето на ова особено својство не е случајно: вредноста на електричната спроводливост (или нејзината инверзна вредност - отпорност) е особено важна за полупроводнички елемент.

Но, што е полупроводник?

Формално, полупроводникот е супстанца со отпорност од илјадити до милиони оми на 1 cm. Рамките „од“ и „до“ се многу широки, но местото на германиум во овој опсег е сосема дефинитивно. Отпорот на сантиметарска коцка направена од чист германиум на 18°C ​​е 72 оми. На 19°C отпорот на истата коцка се намалува на 68 оми. Ова е генерално типично за полупроводници - значителна промена во електричниот отпор со мала промена на температурата. Како што се зголемува температурата, отпорот обично се намалува. Значително се менува и под влијание на зрачење и механичка деформација.

Чувствителноста на германиумот (како и другите полупроводници) не само на надворешни влијанија е извонредна. На својствата на германиумот во голема мера влијаат дури и мали количества на нечистотии. Не помалку важна е и хемиската природа на нечистотиите.

Додавањето на елемент од групата V овозможува да се добие полупроводник со електронски тип на спроводливост. Така се подготвува ГЕС (електронски германиум допингуван со антимон). Со додавање на елемент од групата III, ќе создадеме тип на дупка на спроводливост во него (најчесто ова е GDH - дупка германиум допирана со галиум).

Да потсетиме дека „дупките“ се места испразнети од електрони кои се преселиле на друго енергетско ниво. „Станот“ што го ослободи мигрант може веднаш да го всели неговиот сосед, но имал и свој стан. Преместувањата се прават едно по друго, а дупката се движи.

Комбинацијата на региони со спроводливост на електрони и дупки ја формираше основата на најважните полупроводнички уреди - диоди и транзистори. На пример, со топење на индиум во HES плоча и на тој начин создавање на површина со спроводливост на дупки, добиваме уред за исправување - диода. Тој поминува електрична струја претежно во една насока - од регионот со спроводливост на дупки до електронска спроводливост. Со топење на индиум од двете страни на HES плочата, ја претвораме оваа плоча во основа на транзистор.

Првиот транзистор од германиум во светот беше создаден во 1948 година, а веќе 20 години подоцна беа произведени стотици милиони такви уреди. Германиумските диоди и триоди се широко користени во радија и телевизори, компјутери и разни мерни уреди.

Германиумот се користи и во други критично важни области на модерната технологија: за мерење на ниски температури, за откривање на инфрацрвено зрачење итн. Сите овие области бараат германиум со многу висока чистота - физичка и хемиска. Хемиската чистота е таква што количината на штетни нечистотии не надминува десет милионити дел од процентот (107%). Физичката чистота е минимум дислокации и нарушувања во кристалната структура. За да се постигне ова, се одгледува монокристален германиум: целиот ингот е еден кристал.

Заради оваа незамислива чистота

Нема многу малку германиум во земјината кора - 7 * 10 -4% од нејзината маса. Ова е повеќе од олово, сребро, волфрам. Германиум е пронајден на Сонцето и во метеоритите. Германиумот го има во сите земји. Но, очигледно, ниту една индустријализирана земја нема индустриски наоѓалишта на минерали на германиум. Германиумот е многу отсутен. Минералите во кои овој елемент е повеќе од 1% - аргиродит, германит, ултрабазит и други, вклучувајќи ренерит, штотит, конфилдит и плумбогерманит откриени само во последните децении - се многу ретки. Тие не се во можност да ја покријат светската побарувачка за овој важен елемент.

А најголемиот дел од копнениот германиум е дисперзиран во минерали од други елементи, во јаглен, во природни води, во почвата и живите организми. Во јагленот, на пример, содржината на германиум може да достигне десетина од процентот. Може, но не секогаш го постигнува. Во антрацитот, на пример, речиси го нема... Со еден збор, германиум го има секаде и никаде.

Затоа, методите за концентрирање на германиум се многу сложени и разновидни. Тие зависат пред се од видот на суровината и содржината на овој елемент во неа.

Водач на сеопфатното проучување и решавање на проблемот со германиумот во СССР беше академик Николај Петрович Сажин. Како се роди советската индустрија за полупроводници е опишано во неговата статија, објавена во списанието Chemistry and Life година и пол пред смртта на овој извонреден научник и организатор на науката.

Чист германиум диоксид за прв пат е добиен кај нас во почетокот на 1941 година. Од него е направено германиумско стакло со многу висок индекс на прекршување на светлината. Истражувањето на елементот бр. 32 и методите за негово можно производство продолжи по војната, во 1947 година. Сега научниците беа заинтересирани за германиум токму како полупроводник.

Новите методи на анализа помогнаа да се идентификува нов извор на суровини од германиум - катран води од растенија за кокс. Германија во нив не е повеќе од 0,0003%, но со помош на екстракт од даб се покажа дека е лесно да се таложи германиум во форма на таниден комплекс. Главната компонента на танинот е гликозен естер. Тој е способен да го врзува германиумот, дури и ако концентрацијата на овој елемент во растворот е многу мала.

Од добиениот талог, со уништување на органски материи, не е тешко да се добие концентрат кој содржи до 45% германиум диоксид.

Понатамошните трансформации веќе не зависат многу од видот на суровината. Германиумот се редуцира со водород (тоа го направи Винклер), но прво е потребно да се одвои германиум оксид од бројни нечистотии. За да се реши овој проблем, успешната комбинација на својствата на едно од соединенијата на германиум се покажа како многу корисна.

Германиум тетрахлорид GeCl 4 е испарлива течност со ниска точка на вриење (83,1°C). Следствено, погодно е да се прочисти со дестилација и исправување (процесот се одвива во кварцни столбови со млазница). Германиум тетрахлорид е речиси нерастворлив во концентрирана хлороводородна киселина. Затоа, за прочистување на GeCl 4, може да се користи растворање на нечистотии со хлороводородна киселина.

Прочистениот GeCl4 се третира со вода, од која претходно се отстранети речиси сите загадувачи со помош на јонски разменливи смоли. Знак за потребната чистота е зголемување на отпорноста на водата до 15-20 милиони Ом-см.

Под влијание на водата доаѓа до хидролиза на германиум тетрахлорид: GeCl 4 + 2H 2 O → GeO 2 + 4HCl. Забележете дека ова е „обратна“ равенка за реакцијата што произведува германиум тетрахлорид. Ова е проследено со редукција на GeO 2 со прочистен водород: GeO 2 + 2H 2 → Ge + 2H 2 O. Резултатот е германиум во прав, кој се спојува и потоа дополнително се прочистува со зонско топење. Патем, овој метод на прочистување на материјалите беше развиен во 1952 година специјално за прочистување на полупроводнички германиум.

Нечистотиите неопходни за давање на германиум еден или друг тип на спроводливост (електронска или дупка) се внесуваат во последните фази на производство, т.е. за време на топењето во зоната и за време на растот на еден кристал.

Откако во 1942 година беше откриено дека би било поволно да се заменат дел од електронските цевки во радарските системи со полупроводнички детектори, интересот за германиум расте од година во година. Проучувањето на овој претходно неискористен елемент придонесе за развојот на науката воопшто и, пред сè, физиката на цврста состојба. А важноста на полупроводничките уреди - диоди, транзистори, термистори, мерачи на напрегање, фотодиоди и други - за развојот на радио електрониката и технологијата воопшто е толку голема и толку добро позната што не вреди да се зборува. во возвишени тонови повторно е некако непријатно. До 1965 година, повеќето полупроводнички уреди се правеа на база на германиум. Но, во следните години, почна да се развива процесот на постепено поместување на „ека-силициумот“ од самиот силициум.

Германиум под напад од силикон

Силиконските полупроводнички уреди поволно се разликуваат од уредите со германиум првенствено по нивните подобри перформанси при покачени температури и пониски обратни струи. Голема предност на силиконот беше отпорноста на неговиот диоксид на надворешни влијанија. Тоа беше тоа што овозможи да се создаде понапредна рамна технологија за производство на полупроводнички уреди, која се состои од загревање на силиконски нафора во кислород или мешавина од кислород и водена пареа и покривање со заштитен слој од SiO 2 .

Имајќи потоа врежани „прозорци“ на вистинските места, преку нив се внесуваат допинг нечистотии, тука се поврзуваат и контактите, а уредот како целина во меѓувреме е заштитен од надворешни влијанија. За германиум, таква технологија сè уште не е можна: стабилноста на неговиот диоксид е недоволна. Под напад на силициум, галиум арсенид и други полупроводници, германиумот ја изгуби својата позиција како главен полупроводнички материјал. Во 1968 година, Соединетите Држави веќе произведуваа многу повеќе силиконски транзистори од оние од германиум. Сега светското производство на германиум, според странските експерти, е 90-100 тони годишно. Неговата позиција во технологијата е доста силна.

• Прво, полупроводничкиот германиум е значително поевтин од полупроводничкиот силициум.
• Второ, некои полупроводнички уреди сè уште се поедноставни и попрофитабилни за правење од германиум наместо од силициум.
• Трето, физичките својства на германиумот го прават практично незаменлив во производството на одредени видови уреди, особено тунелни диоди.

Сето ова дава причина да се верува дека важноста на германиумот секогаш ќе биде голема.

УШТЕ ЕДНА ТОЧНА ПРОГНОЗА. Многу е напишано за увидот на Д.И. Менделеев, кој ги опиша својствата на три сè уште неоткриени елементи. Без да сакаме да се повториме, сакаме само да привлечеме внимание на точноста на прогнозата на Менделеев. Споредете ги табеларните податоци од Менделеев и Винклер.

Exasilicon Атомска тежина 72 Специфична тежина 5,5 Атомски волумен 13 Повисок оксид EsO 2 Специфична тежина 4,7

Хлоридното соединение EsCl 4 е течност со точка на вриење од околу 90°C

Соединението со водород EsH 4 е гасовито

Органометални соединенија Es(C2H 5) 4 со точка на вриење од 160°C

Германиум Атомска тежина 72,6 Специфична тежина 5,469 Атомски волумен 13,57 Повисок оксид GeO 2 Специфична тежина 4,703

Хлоридното соединение GeCl 4 е течност со точка на вриење од 83°C

Соединението со водород GeH 4 е гасовито

Органометални соединенија Ge(C2H 5) 4 со точка на вриење од 163,5°C

ПИСМО ОД КЛЕМЕНС ВИНКЛЕР

„Ваше височество!

Дозволете ми да ви дадам препечатење на пораката, од која произлегува дека открив нов елемент „германиум“. Отпрвин бев на мислење дека овој елемент ја пополнува празнината помеѓу антимонот и бизмутот во вашата извонредно прониклива периодична табела и дека овој елемент се совпаѓа со вашиот екасиликон, но сè укажува на фактот дека овде имаме работа со екасиликон.

Се надевам дека наскоро ќе ви кажам повеќе за оваа интересна супстанција; денес се ограничувам само да ве известам за многу веројатниот триумф на вашето генијално истражување и да ви ја посведочам мојата почит и длабока почит.

МЕНДЕЛЕЕВ ОДГОВОРИ: „Бидејќи откривањето на германиумот е круна на периодичниот систем, тогаш оваа круна ви припаѓа вам, како „татко“ на германиумот; За мене, мојата улога како претходник и пријателскиот однос што го сретнав со вас се вредни“.

ГЕРМАНИУМ И ОРГАНИКА. Првото органоелементно соединение на елементот бр. 32, тетраетилгерманиум, го доби Винклер од тетрахлорид на германиум. Интересно е што ниту едно од органоелементните соединенија на германиум добиени досега не е токсично, додека повеќето соединенија на олово и органоти (овие елементи се аналози на германиум) се токсични.

КАКО ДА ОДГЛЕДУВАТЕ ГЕРМАНИУМ ЕДНОКРИСТАЛ. Кристал на германиум - „семе“ - се поставува на површината на стопениот германиум, кој постепено се подига со автоматски уред; температурата на топење е малку повисока од точката на топење на германиум (937°C). Семето се ротира така што монокристалот „расте со месо“ рамномерно од сите страни. Важно е за време на таков раст да се случи истото како и при топење во зоната: речиси исклучиво германиумот преминува во „раст“ (цврста фаза), а повеќето нечистотии остануваат во топењето.

ГЕРМАНИУМ И СУПЕРСпроводливост. Класичниот полупроводнички германиум бил вклучен во решавањето на уште еден важен проблем - создавањето на суперспроводливи материјали кои работат на температура на течен водород, а не на течен хелиум. Водородот, како што е познато, преминува од гасовита во течна состојба на температура од - 252,6 ° C или 20,5 ° K. Во раните 70-ти, филм од легура на германиум со ниобиум со дебелина од само неколку илјади атоми е добиена. Овој филм ја задржува суперспроводливоста на температури од 24,3° K и пониски.

Германиум е хемиски елемент со атомски број 32 во периодниот систем, симболизиран со симболот Ge (германски). Германиум).

Историја на откривањето на германиум

Постоењето на елементот ека-силикон, аналог на силициумот, го предвидел Д.И. Менделеев уште во 1871 година. И во 1886 година, еден од професорите на рударската академија Фрајберг откри нов минерал на сребро - аргиродит. Овој минерал потоа беше предаден на професорот по техничка хемија Клеменс Винклер за целосна анализа.

Тоа не беше случајно: 48-годишниот Винклер важеше за најдобар аналитичар на академијата.

Доста брзо, тој открил дека минералот содржи 74,72% сребро, 17,13% сулфур, 0,31% жива, 0,66% железен оксид и 0,22% цинк оксид. И речиси 7% од тежината на новиот минерал беше отсвикан од некој неразбирлив елемент, најверојатно сè уште непознат. Винклер ја изолирал неидентификуваната компонента аргиродпт, ги проучувал нејзините својства и сфатил дека навистина нашол нов елемент - ескаплициум предвиден од Менделеев. Ова е кратката историја на елементот со атомски број 32.

Како и да е, би било погрешно да се мисли дека работата на Винклер се одвивала без проблеми, без проблем. Еве што пишува Менделеев за ова во додатоците на осмото поглавје на „Основи на хемијата“: „На почетокот (февруари 1886 година) тоа го направија недостатокот на материјал, недостатокот на спектар во пламенот на горилникот и растворливоста на многу соединенија на германиум. тешко за истражувањето на Винклер...“ Обрнете внимание на „недостигот на спектарот во пламенот“. Како тоа? На крајот на краиштата, во 1886 година веќе постоеше методот на спектрална анализа; Со овој метод, веќе беа откриени рубидиум, цезиум, талиум и индиум на Земјата, а хелиум на Сонцето. Научниците со сигурност знаеле дека секој хемиски елемент има сосема индивидуален спектар, и одеднаш нема никаков спектар!

Објаснувањето дојде подоцна. Германиум има карактеристични спектрални линии - со бранови должини од 2651,18, 3039,06 Ǻ и уште неколку. Но, сите тие лежат во невидливиот ултравиолетовиот дел од спектарот, и може да се смета за среќно што придржувањето на Винклер до традиционалните методи на анализа - тие доведоа до успех.

Методот што го користи Винклер за изолирање на германиум е сличен на еден од сегашните индустриски методи за добивање на елементот бр.32. Прво, германиумот содржан во аргародитот беше претворен во диоксид, а потоа овој бел прав беше загреан до 600...700°C во водородна атмосфера. Реакцијата е очигледна: GeO 2 + 2H 2 → Ge + 2H 2 O.

Така за прв пат е добиен релативно чист германиум. Винклер првично имал намера да го именува новиот елемент нептуниум, по планетата Нептун. (Како елементот 32, оваа планета беше предвидена пред да биде откриена.) Но, потоа се покажа дека таквото име претходно било доделено на еден лажно откриен елемент и, не сакајќи да го компромитира своето откритие, Винклер ја напуштил својата прва намера. Не го прифати ниту предлогот новиот елемент да се именува ангулариум, т.е. „аголна, контроверзна“ (и ова откритие навистина предизвика многу контроверзии). Навистина, францускиот хемичар Рејон, кој изнесе таква идеја, подоцна рече дека неговиот предлог не е ништо повеќе од шега. Винклер го нарекол новиот елемент германиум по неговата земја, а името останало.

Пронаоѓање на германиум во природата

Треба да се напомене дека за време на геохемиската еволуција на земјината кора, значителна количина германиум беше исфрлена од поголемиот дел од копнената површина во океаните, така што во моментов количината на овој микроелемент содржан во почвата е крајно незначителна.

Вкупната содржина на германиум во земјината кора е 7 × 10 −4% по маса, што е повеќе од, на пример, антимон, сребро, бизмут. Поради својата незначителна содржина во земјината кора и геохемискиот афинитет со некои широко распространети елементи, германиумот покажува ограничена способност да формира свои минерали, расејувајќи се во решетките на другите минерали. Затоа, сопствените минерали на германиум се исклучително ретки. Речиси сите се сулфосоли: германит Cu 2 (Cu, Fe, Ge, Zn) 2 (S, As) 4 (6 - 10% Ge), аргиродит Ag 8 GeS 6 (3,6 - 7% Ge), конфилдит Ag 8 (Sn, Ge) S 6 (до 2% Ge) итн. Најголемиот дел од германиумот е расеан во земјината кора во голем број карпи и минерали. На пример, кај некои сфалерити содржината на германиум достигнува килограми по тон, кај енаргитите до 5 kg/t, кај пираргиритот до 10 kg/t, кај сулванитот и франкејтот 1 kg/t, кај другите сулфиди и силикати - стотици и десетици од g/t. Т. Германиумот е концентриран во наоѓалишта на многу метали - во сулфидни руди на обоени метали, во железни руди, во некои оксидни минерали (хромит, магнетит, рутил итн.), во гранити, дијабази и базалти. Покрај тоа, германиумот е присутен во речиси сите силикати, во некои наоѓалишта на јаглен и нафта.

Потврда Германија

Германиумот се добива главно од нуспроизводи од преработка на руди на обоени метали (цинк мешавина, полиметални концентрати цинк-бакар-олово) кои содржат 0,001-0,1% германиум. Како суровини се користат и пепел од согорување на јаглен, прашина од генератори на гас и отпад од постројки за кокс. Првично, концентратот на германиум (2-10% Германија) се добива од наведените извори на различни начини, во зависност од составот на суровините. Извлекувањето на германиум од концентрат обично ги вклучува следните чекори:

1) хлорирање на концентратот со хлороводородна киселина, негова мешавина со хлор во водена средина или други средства за хлорирање за да се добие технички GeCl 4 . За прочистување на GeCl 4, се користи ректификација и екстракција на нечистотии со концентриран HCl.

2) Хидролиза на GeCl 4 и калцинирање на производи од хидролиза за да се добие GeO 2.

3) Редукција на GeO 2 со водород или амонијак до метал. За да се изолира многу чист германиум, кој се користи во полупроводнички уреди, се врши зонско топење на металот. Еднокристалниот Германиум, потребен за индустријата за полупроводници, обично се добива со топење во зона или со методот Чохралски.

GeO 2 + 4H 2 = Ge + 2H 2 O

Германиум со полупроводничка чистота со содржина на нечистотија од 10-3-10-4% се добива со зонско топење, кристализација или термолиза на испарливиот моногерман GeH 4:

GeH 4 = Ge + 2H 2,

што се формира при разградување на активни метални соединенија со Ге-германиди со киселини:

Mg 2 Ge + 4HCl = GeH 4 – + 2MgCl 2

Германиумот се наоѓа како нечистотија во полиметални, никел и волфрам руди, како и во силикатите. Како резултат на сложени и трудоинтензивни операции за збогатување и концентрација на рудата, германиумот се изолира во форма на GeO 2 оксид, кој со водород на 600 °C се редуцира до едноставна супстанција:

GeO 2 + 2H 2 = Ge + 2H 2 O.

Монокристалите на германиум се прочистуваат и се одгледуваат со методот на топење во зоната.

Чист германиум диоксид за прв пат е добиен во СССР во почетокот на 1941 година. Од него е направено германиумско стакло со многу висок индекс на прекршување на светлината. Истражувањето на елементот бр. 32 и методите за негово можно производство продолжи по војната, во 1947 година. Сега, германиумот беше интересен за советските научници токму како полупроводник.

Физички својства Германија

По изглед, германиумот лесно може да се помеша со силициумот.

Германиум кристализира во кубна структура од типот на дијамант, параметарот на единицата ќелија a = 5,6575 Å.

Овој елемент не е толку силен како титаниум или волфрам. Густината на цврстиот германиум е 5,327 g/cm 3 (25°C); течност 5.557 (1000°C); t pl 937,5°C; точка на вриење околу 2700°C; коефициент на топлинска спроводливост ~60 W/(m K), или 0,14 cal/(cm sec степени) на 25°C.

Германиумот е речиси кршлив како стаклото и може да се однесува соодветно. Дури и при обични температури, но над 550°C, тој е подложен на пластична деформација. Тврдост Германија на минералошка скала 6-6,5; коефициент на компресибилност (во опсегот на притисокот 0-120 H/m 2, или 0-12000 kgf/mm 2) 1,4·10 -7 m 2 /mn (1,4·10 -6 cm 2 /kgf); површински напон 0,6 n/m (600 dynes/cm). Германиумот е типичен полупроводник со бенд јаз од 1,104·10 -19 J или 0,69 eV (25°C); електричен отпор Германија висока чистота 0,60 оми м (60 ом см) на 25°C; мобилност на електрони 3900 и подвижност на дупка 1900 cm 2 /v сек (25°C) (со содржина на нечистотија помала од 10 -8%).

Сите „невообичаени“ модификации на кристалниот германиум се супериорни во однос на Ge-I во електричната спроводливост. Спомнувањето на ова особено својство не е случајно: вредноста на електричната спроводливост (или нејзината инверзна вредност - отпорност) е особено важна за полупроводнички елемент.

Хемиски својства Германија

Кај хемиските соединенија, германиумот обично покажува валентност 4 или 2. Соединенијата со валентност 4 се постабилни. Во нормални услови, тој е отпорен на воздух и вода, алкалии и киселини, растворлив во аква регија и во алкален раствор на водород пероксид. Се користат легури на германиум и стакло врз основа на германиум диоксид.

Во хемиските соединенија, германиумот обично покажува валентност од 2 и 4, при што соединенијата од 4-валентен германиум се постабилни. На собна температура, Германиумот е отпорен на воздух, вода, алкални раствори и разредена хлороводородна и сулфурна киселина, но лесно се раствора во аква регија и алкален раствор на водород пероксид. Полека се оксидира со азотна киселина. Кога се загрева во воздух на 500-700°C, германиумот се оксидира до оксидите GeO и GeO 2. Германија (IV) оксид - бел прав со точка на топење 1116°C; растворливост во вода 4,3 g/l (20°C). Според неговите хемиски својства, тој е амфотеричен, растворлив во алкали и тешко во минерални киселини. Се добива со калцинирање на хидратниот талог (GeO 3 · nH 2 O) ослободен при хидролиза на тетрахлоридот GeCl 4. Со спојување на GeO 2 со други оксиди, може да се добијат деривати на германска киселина - метални германати (Li 2 GeO 3, Na 2 GeO 3 и други) - цврсти материи со високи точки на топење.

Кога германиум реагира со халогени, се формираат соодветните тетрахалиди. Реакцијата најлесно се одвива со флуор и хлор (веќе на собна температура), потоа со бром (ниско загревање) и со јод (на 700-800°C во присуство на CO). Едно од најважните соединенија Германија тетрахлорид GeCl 4 е безбојна течност; t pl -49,5°C; точка на вриење 83,1°C; густина 1,84 g/cm 3 (20°C). Силно се хидролизира со вода, ослободувајќи талог од хидриран оксид (IV). Се добива со хлорирање на метален германиум или со реакција на GeO 2 со концентриран HCl. Познати се и германиум дихалиди со општата формула GeX 2, GeCl монохлорид, хексахлородигерман Ge 2 Cl 6 и Германиум оксихлориди (на пример, CeOCl 2).

Сулфурот енергично реагира со германиум на 900-1000°C за да формира дисулфид GeS 2 - бела цврста материја, точка на топење 825°C. Опишани се и GeS моносулфид и слични соединенија на Германија со селен и телуриум, кои се полупроводници. Водородот малку реагира со Германиум на 1000-1100°C за да формира гермина (GeH) X, нестабилно и многу испарливо соединение. Со реакција на германиди со разредена хлороводородна киселина, може да се добијат германидни водороди од серијата Ge n H 2n+2 до Ge 9 H 20. Познат е и гермилен од составот GeH 2. Германиумот не реагира директно со азот, но има нитрид Ge 3 N 4, добиен со дејство на амонијак на германиум на 700-800 ° C. Германиум не комуницира со јаглерод. Германиум формира соединенија со многу метали - германиди.

Познати се бројни сложени соединенија на германиум, кои стануваат сè позначајни и во аналитичката хемија на германиум и во процесите на неговата подготовка. Германиум формира сложени соединенија со органски молекули кои содржат хидроксил (полихидрични алкохоли, полибазни киселини и други). Добиени се германски хетерополициди. Исто како и другите елементи од групата IV, германиумот се карактеризира со формирање на органометални соединенија, чиј пример е тетраетилгерман (C 2 H 5) 4 Ge 3.

Соединенија на двовалентен германиум.

Германиум (II) хидрид GeH 2. Бел нестабилен прав (во воздух или кислород се распаѓа експлозивно). Реагира со алкали и бром.

Германиум(II) монохидрид полимер (полигермин) (GeH2)n. Кафеаво-црн прав. Слабо е растворлив во вода, веднаш се распаѓа во воздух и експлодира кога се загрева до 160 o C во вакуум или во атмосфера на инертен гас. Се формира при електролиза на натриум германид NaGe.

Германиум(II) оксид GeO. Црни кристали со основни својства. Се распаѓа на 500°C на GeO 2 и Ge. Полека се оксидира во вода. Малку растворлив во хлороводородна киселина. Покажува ресторативни својства. Се добива со дејство на CO 2 на метал на германиум загреан на 700-900 o C, со алкали на германиум (II) хлорид, со калцинирање на Ge(OH) 2 или со редукција на GeO 2 .

Германиум (II) хидроксид Ge(OH) 2 . Црвено-портокалови кристали. Кога се загрева, се претвора во GeO. Покажува амфотеричен карактер. Се добива со третирање на соли на германиум (II) со алкалии и хидролиза на соли на германиум (II).

Германиум (II) флуорид GeF 2 . Безбојни хигроскопски кристали, точка на топење =111°C. Се добива со дејство на пареа GeF 4 на германиум метал кога се загрева.

Германиум (II) хлорид GeCl 2 . Безбојни кристали. t pl =76,4°C, t врие =450°C. На 460°C се распаѓа на GeCl 4 и метален германиум. Хидролизиран со вода, малку растворлив во алкохол. Се добива со дејство на пареа GeCl 4 на германиум метал при загревање.

Германиум (II) бромид GeBr 2 . Транспарентни кристали во облик на игла. t pl =122°C. Се хидролизира со вода. Малку растворлив во бензен. Се раствора во алкохол, ацетон. Подготвено со реакција на германиум (II) хидроксид со хидробромна киселина. Кога се загрева, се диспропорционализира во метален германиум и германиум(IV) бромид.

Германиум (II) јодид GeI 2. Жолти шестоаголни плочи, дијамагнетни. t pl =460 o C. Малку растворлив во хлороформ и јаглерод тетрахлорид. Кога се загрева над 210°C, се распаѓа на метален германиум и германиум тетрајодид. Добиено со редукција на германиум (II) јодид со хипофосфорна киселина или термичко распаѓање на германиум тетрајодид.

Германиум (II) сулфид GeS. Добиени суви - сиво-црни сјајни ромбични непроѕирни кристали. t pl =615°C, густината е 4,01 g/cm 3. Малку растворлив во вода и амонијак. Се раствора во калиум хидроксид. Добиен со влажен метод е црвено-кафеав аморфен талог, густината е 3,31 g/cm 3. Се раствора во минерални киселини и амониум полисулфид. Се добива со загревање на германиум со сулфур или поминување на водород сулфид низ раствор од сол на германиум (II).

Соединенија на четиривалентен германиум.

Германиум(IV) хидрид GeH4. Безбоен гас (густина 3,43 g/cm 3 ). Тој е отровен, мириса многу непријатно, врие на -88 o C, се топи на околу -166 o C и термички се дисоцира над 280 o C. Со поминување на GeH 4 низ загреана цевка се добива сјајно огледало од метален германиум на неговата ѕидови. Се добива со дејство на LiAlH 4 на германиум (IV) хлорид во етер или со третирање на раствор од германиум (IV) хлорид со цинк и сулфурна киселина.

Германиум (IV) оксид GeO 2 . Постои во форма на две кристални модификации (шестогонални со густина од 4,703 g/cm 3 и тетраедарски со густина од 6,24 g/cm 3 ). И двете се стабилни во воздухот. Малку растворлив во вода. t pl = 1116 o C, t врие = 1200 o C. Покажува амфотеричен карактер. Со алуминиум, магнезиум и јаглерод се намалува во метален германиум кога се загрева. Се добива со синтеза од елементи, калцинирање на солите на германиум со испарливи киселини, оксидација на сулфиди, хидролиза на тетрахалиди на германиум, обработка на германити од алкални метали со киселини и метален германиум со концентрирани сулфурни или азотни киселини.

Германиум(IV) флуорид GeF4. Безбоен гас кој испарува во воздухот. t pl =-15 o C, t врие =-37°C. Се хидролизира со вода. Се добива со распаѓање на бариум тетрафлуорогерманат.

Германиум (IV) хлорид GeCl 4 . Безбојна течност. t pl = -50 o C, t вриење = 86 o C, густината е 1,874 g/cm 3. Се хидролизира со вода, се раствора во алкохол, етер, јаглерод дисулфид, јаглерод тетрахлорид. Се подготвува со загревање на германиум со хлор и поминување на водород хлорид низ суспензија на германиум(IV) оксид.

Германиум (IV) бромид GeBr 4 . Октаедрални безбојни кристали. t pl = 26 o C, t вриење = 187 o C, густината е 3,13 g/cm 3. Се хидролизира со вода. Се раствора во бензен, јаглерод дисулфид. Се добива со пропуштање на пареа на бром преку загреан германиум метал или со дејство на хидробромна киселина на германиум(IV) оксид.

Германиум (IV) јодид GeI 4. Жолто-портокалови октаедрални кристали, t pl = 146 o C, t bp = 377 o C, густината е 4,32 g/cm 3. На 445 o C се распаѓа. Се раствора во бензен, јаглерод дисулфид и се хидролизира со вода. Во воздухот постепено се распаѓа на германиум (II) јодид и јод. Додава амонијак. Се добива со поминување на јодната пареа преку загреан германиум или со дејство на јодоводната киселина на германиум(IV) оксид.

Германиум (IV) сулфид GeS 2. Бел кристален прав, t pl = 800 o C, густината е 3,03 g/cm 3. Малку е растворлив во вода и бавно се хидролизира во неа. Се раствора во амонијак, амониум сулфид и сулфиди на алкални метали. Се добива со загревање на германиум (IV) оксид во струја на сулфур диоксид со сулфур или поминување на водород сулфид низ раствор од сол на германиум (IV).

Германиум (IV) сулфат Ge(SO 4) 2. Безбојни кристали, густина 3,92 g/cm 3 . Се распаѓа на 200 o C. Се редуцира со јаглен или сулфур до сулфид. Реагира со вода и алкални раствори. Се подготвува со загревање на германиум (IV) хлорид со сулфур (VI) оксид.

Изотопи на германиум

Во природата се наоѓаат пет изотопи: 70 Ge (20,55% wt), 72 Ge (27,37%), 73 Ge (7,67%), 74 Ge (36,74%), 76 Ge (7,67%). Првите четири се стабилни, петтиот (76 Ge) претрпува двојно бета распаѓање со полуживот од 1,58×10 21 година. Дополнително, постојат два „долготрајни“ вештачки: 68 Ge (полуживот 270,8 дена) и 71 Ge (полуживот 11,26 дена).

Примена на германиум

Германиум се користи во производството на оптика. Поради својата транспарентност во инфрацрвениот регион на спектарот, металниот германиум со ултра висока чистота е од стратешко значење во производството на оптички елементи за инфрацрвена оптика. Во радио инженерството, германиумските транзистори и детекторските диоди имаат карактеристики различни од силиконските, поради помалиот напон на вклучување на pn спојот во германиум - 0,4V наспроти 0,6V за силиконски уреди.

За повеќе детали, видете ја статијата за употребата на германиум.

Биолошка улога на германиум

Германиумот го има во животинските и растителните организми. Мали количини на германиум немаат физиолошки ефект врз растенијата, но се токсични во големи количини. Германиумот е нетоксичен за мувла.

Германиумот има ниска токсичност за животните. Соединенијата на германиум немаат фармаколошки ефекти. Дозволената концентрација на германиум и неговиот оксид во воздухот е 2 mg/m³, односно исто како и за азбестната прашина.

Соединенијата на двовалентен германиум се многу потоксични.

Во експериментите со кои се одредува дистрибуцијата на органскиот германиум во телото 1,5 часа по неговата орална администрација, се добиени следниве резултати: големи количини на органски германиум се содржани во желудникот, тенкото црево, коскената срцевина, слезината и крвта. Згора на тоа, неговата висока содржина во желудникот и цревата покажува дека процесот на негова апсорпција во крвта има продолжен ефект.

Високата содржина на органски германиум во крвта му овозможи на д-р Асаи да ја изнесе следната теорија за механизмот на неговото дејство во човечкото тело. Се претпоставува дека во крвта органскиот германиум се однесува слично на хемоглобинот, кој исто така носи негативен полнеж и, како хемоглобинот, е вклучен во процесот на пренос на кислород во ткивата на телото. Ова го спречува развојот на недостаток на кислород (хипоксија) на ниво на ткиво. Органскиот германиум го спречува развојот на таканаречената хипоксија на крвта, која настанува кога се намалува количината на хемоглобин способен да прикачи кислород (намалување на кислородниот капацитет на крвта) и се развива поради загуба на крв, труење со јаглерод моноксид и изложеност на радијација. . Централниот нервен систем, срцевиот мускул, бубрежното ткиво и црниот дроб се најчувствителни на недостаток на кислород.

Како резултат на експериментите, исто така беше откриено дека органскиот германиум промовира индукција на гама интерферони, кои ги потиснуваат процесите на репродукција на брзо делливите клетки и активираат специфични клетки (Т-убијци). Главните насоки на дејство на интерфероните на ниво на телото се антивирусна и антитуморна заштита, имуномодулаторни и радиозаштитни функции на лимфниот систем

Во процесот на проучување на патолошките ткива и ткива со примарни знаци на болести, беше откриено дека тие секогаш се карактеризираат со недостаток на кислород и присуство на позитивно наелектризирани водородни радикали H +. H+ јоните имаат исклучително негативен ефект врз клетките на човечкото тело, дури и до нивната смрт. Кислородните јони, кои имаат способност да се комбинираат со водородни јони, овозможуваат селективно и локално да се компензираат оштетувањата на клетките и ткивата предизвикани од водородните јони. Ефектот на германиум врз водородните јони се должи на неговата органска форма - формата на секвиоксид. При подготовката на статијата, користени се материјали од А. Н. Супоненко.

Германиум (од латинскиот Germanium), означен како „Ge“, е елемент од групата IV од периодниот систем на хемиски елементи на Дмитриј Иванович Менделеев; атомскиот број на елементот е 32, атомската маса е 72,59. Германиумот е цврста материја со метален сјај и сиво-бела боја. Иако бојата на германиумот е прилично релативен концепт, сето тоа зависи од површинскиот третман на материјалот. Понекогаш може да биде сиво како челик, понекогаш сребрено, а понекогаш целосно црно. Однадвор, германиумот е доста блиску до силициумот. Овие елементи не само што се слични едни на други, туку имаат и во голема мера исти полупроводнички својства. Нивната значајна разлика е фактот што германиумот е повеќе од двапати потежок од силициумот.

Германиум, кој се наоѓа во природата, е мешавина од пет стабилни изотопи со масовни броеви 76, 74, 73, 32, 70. Уште во 1871 година, познатиот хемичар, „таткото“ на периодниот систем Дмитри Иванович Менделеев ги предвидел својствата и постоење на германиум. Тој го нарече елементот непознат во тоа време „егзасиликон“, бидејќи. својствата на новата супстанција беа на многу начини слични на силиконот. Во 1886 година, по проучувањето на минералот аргирдит, четириесет и осумгодишниот германски хемичар К. Винклер открил сосема нов хемиски елемент во природната мешавина.

Отпрвин, хемичарот сакал да го нарече елементот нептуниум, бидејќи планетата Нептун исто така била предвидена многу порано отколку што била откриена, но потоа дознал дека ова име веќе било користено при лажното откривање на еден од елементите, па Винклер одлучил да се откаже од ова име. Од научникот беше побарано да го именува елементот angularium, што во превод значи „контроверзно, аголно“, но Винклер не се согласува ниту со ова име, иако елементот бр. 32 навистина предизвика многу контроверзии. Научникот по националност бил Германец, па на крајот решил да го именува елементот германиум, во чест на неговата родна земја Германија.

Како што се испостави подоцна, германиумот се покажа дека не е ништо повеќе од претходно откриениот „егзасиликон“. До втората половина на дваесеттиот век, практичната корисност на германиумот беше прилично тесна и ограничена. Индустриското производство на метал започна само како резултат на почетокот на индустриското производство на полупроводничка електроника.

Германиумот е полупроводнички материјал кој широко се користи во електрониката и технологијата, како и во производството на микроциркути и транзистори. Радарските системи користат тенки фолии од германиум, кои се таложат на стакло и се користат како отпорници. Легурите со германиум и метали се користат во детектори и сензори.

Елементот нема таква јачина како волфрам или титаниум, не служи како неисцрпен извор на енергија како плутониум или ураниум, електричната спроводливост на материјалот е исто така далеку од најголема, а во индустриската технологија главниот метал е железото. И покрај ова, германиумот е една од најважните компоненти на техничкиот напредок на нашето општество, бидејќи уште порано од силиконот почна да се користи како полупроводнички материјал.

Во овој поглед, би било соодветно да се запрашаме: Што се полупроводливост и полупроводници? Ниту експертите не можат точно да одговорат на ова прашање, бидејќи ... можеме да зборуваме за конкретно разгледаното својство на полупроводниците. Има и точна дефиниција, но само од областа на фолклорот: Полупроводник е спроводник за два автомобили.

Едно шипче германиум чини речиси исто како шипката злато. Металот е многу кревок, речиси како стакло, па ако испуштите таков ингот, постои голема веројатност металот едноставно да се скрши.

Германиум метал, својства

Биолошки својства

Германиумот најшироко се користел за медицински цели во Јапонија. Резултатите од тестовите на органогерманиумските соединенија врз животни и луѓе покажаа дека тие можат да имаат корисен ефект врз телото. Во 1967 година, јапонскиот д-р К. Асаи открил дека органскиот германиум има широки биолошки ефекти.

Меѓу сите негови биолошки својства, треба да се забележи:

• - обезбедување на пренос на кислород до ткивата на телото;
• - зголемување на имунолошкиот статус на организмот;
• - манифестација на антитуморна активност.

Потоа, јапонските научници го создадоа првиот медицински производ во светот кој содржи германиум - „Германиум - 132“.

Во Русија, првиот домашен лек кој содржи органски германиум се појави дури во 2000 година.

Процесите на биохемиска еволуција на површината на земјината кора немаа најдобар ефект врз содржината на германиум во неа. Поголемиот дел од елементот е измиен од копното во океаните, така што неговата содржина во почвата останува прилично ниска.

Меѓу растенијата кои имаат способност да апсорбираат германиум од почвата, лидер е женшенот (германиум до 0,2%). Германиумот го има и во лукот, камфорот и алоето, кои традиционално се користат во лекувањето на разни болести кај луѓето. Во вегетацијата, германиумот се наоѓа во форма на карбоксиетил семиоксид. Сега е можно да се синтетизираат сескиоксани со пиримидин фрагмент - органски соединенија на германиум. Ова соединение е по структура блиску до природното, како коренот на женшен.

Германиумот може да се класифицира како редок микроелемент. Го има во голем број различни производи, но во минутни дози. Дневниот внес на органски германиум е поставен на 8-10 mg. Проценката на 125 прехранбени производи покажала дека околу 1,5 mg германиум дневно влегува во телото со храна. Содржината на микроелементи во 1 g сирова храна е околу 0,1 – 1,0 mcg. Германиумот го има во млекото, сокот од домати, лососот и гравот. Но, за да ги задоволите дневните потреби за германиум, треба да пиете 10 литри сок од домати дневно или да јадете околу 5 килограми лосос. Од гледна точка на цената на овие производи, човечките физиолошки својства и здравиот разум, исто така е невозможно да се консумираат такви количини на производи што содржат германиум. Во Русија, околу 80-90% од населението има дефицит на германиум, поради што се развиени специјални препарати.

Практичните студии покажаа дека германиумот во организмот најмногу го има во цревата, желудникот, слезината, коскената срцевина и крвта. Високата содржина на микроелементот во цревата и желудникот укажува на продолжен ефект на апсорпција на лекот во крвта. Постои претпоставка дека органскиот германиум се однесува во крвта приближно на ист начин како хемоглобинот, т.е. има негативен полнеж и е вклучен во преносот на кислород до ткивата. Така, го спречува развојот на хипоксија на ниво на ткиво.

Како резултат на повторени експерименти, докажана е способноста на германиумот да ги активира Т-убијците и да промовира индукција на гама-интерферони, кои го потиснуваат процесот на репродукција на клетките кои брзо се делат. Главната насока на дејство на интерфероните е антитуморна и антивирусна заштита, радиопротективни и имуномодулаторни функции на лимфниот систем.

Германиумот во форма на сесквиоксид има способност да делува на водородните јони H+, измазнувајќи го нивното деструктивно дејство врз клетките на телото. Гаранција за одлична работа на сите системи на човечкото тело е непреченото снабдување со кислород во крвта и сите ткива. Органскиот германиум не само што доставува кислород до сите точки на телото, туку и ја промовира неговата интеракција со водородните јони.

• - Германиумот е метал, но неговата кршливост може да се спореди со стаклото.
• - Некои референтни книги тврдат дека германиумот има сребрена боја. Но, ова не може да се каже, бидејќи бојата на германиум директно зависи од методот на обработка на металната површина. Понекогаш може да изгледа речиси црно, друг пат има челична боја, а понекогаш може да биде сребрена.
• - Германиум е откриен на површината на сонцето, како и во метеорити кои паднале од вселената.
• - Првото органоелементно соединение на германиум го добил откривачот на елементот Клеменс Винклер од германиум тетрахлорид во 1887 година, тоа бил тетраетилгерманиум. Од сите органоелементни соединенија на германиум добиени во сегашната фаза, ниту едно не е отровно. Во исто време, повеќето органотински и оловни микроелементи, кои се аналози на германиум по нивните физички својства, се токсични.
• - Дмитриј Иванович Менделеев уште пред нивното откривање предвиде три хемиски елементи, меѓу кои и германиум, нарекувајќи го елементот екасиликон поради неговата сличност со силициумот. Предвидувањето на познатиот руски научник беше толку точно што едноставно ги воодушеви научниците, вкл. и Винклер, кој го открил германиумот. Атомската тежина според Менделеев била 72, во реалноста била 72,6; специфичната тежина според Менделеев била 5,5 во реалноста - 5,469; атомскиот волумен според Менделеев бил 13 во реалноста - 13,57; највисокиот оксид според Менделеев е EsO2, во реалноста - GeO2, неговата специфична тежина според Менделеев била 4,7, во реалноста - 4,703; хлорид соединение според Менделеев EsCl4 - течност, точка на вриење приближно 90°C, во реалноста - хлоридско соединение GeCl4 - течност, точка на вриење 83°C, соединение со водород според Менделеев EsH4 е гасовито, соединение со водород во реалноста - GeH4 гасовито; Органометални соединенија според Менделеев Es(C2H5)4, точка на вриење 160 °C, вистинско органометално соединение Ge(C2H5)4 точка на вриење 163,5 °C. Како што може да се види од информациите дискутирани погоре, предвидувањето на Менделеев беше изненадувачки точно.
• - На 26 февруари 1886 година, Клеменс Винклер започна писмо до Менделеев со зборовите „Почитуван господине“. На прилично љубезен начин, тој му кажа на рускиот научник за откривањето на новиот елемент наречен германиум, кој по своите својства не беше ништо друго освен претходно предвидениот „екасиликон“ на Менделеев. Не помалку љубезен беше одговорот на Дмитриј Иванович Менделеев. Научникот се согласи со откритието на неговиот колега, нарекувајќи го германиумот „круна на неговиот периодичен систем“, а Винклер „таткото“ на елементот, достоен да ја носи оваа „круна“.
• - Германиумот, како класичен полупроводник, стана клуч за решавање на проблемот со создавање суперспроводливи материјали кои работат на температура на течен водород, но не и на течен хелиум. Како што е познато, водородот се претвора во течна состојба од гасовита состојба кога ќе достигне температура од -252,6°C или 20,5°K. Во 70-тите години беше развиен филм од германиум и ниобиум, чија дебелина беше само неколку илјади атоми. Овој филм е способен да одржува суперспроводливост дури и кога температурите достигнуваат 23,2°K и пониски.
• - При одгледување на еден кристал на германиум, на површината на стопениот германиум се става германиум кристал - „семе“ што постепено се подига со помош на автоматски уред, а температурата на топење е малку повисока од точката на топење на германиум (937 °C). „Семето“ се ротира така што еднокристалот, како што велат, „расте со месо“ од сите страни рамномерно. Треба да се напомене дека при таков раст се случува истото како и при зонско топење, т.е. Речиси само германиум поминува во цврста фаза, а сите нечистотии остануваат во топењето.

Приказна

Постоењето на таков елемент како германиум беше предвидено уште во 1871 година од страна на Дмитриј Иванович Менделеев; поради сличностите со силиконот, елементот беше наречен ека-силикон. Во 1886 година, професор на рударската академија Фрајберг го открил аргиродитот, нов сребрен минерал. Потоа овој минерал беше испитан доста внимателно од професорот по техничка хемија Клеменс Винклер, спроведувајќи целосна анализа на минералот. Четириесет и осумгодишниот Винклер со право се сметаше за најдобар аналитичар на рударската академија во Фрајберг, поради што му беше дадена можност да студира аргиродит.

За прилично кратко време, професорот можеше да даде извештај за процентот на различни елементи во оригиналниот минерал: среброто во неговиот состав беше 74,72%; сулфур - 17,13%; железен оксид – 0,66%; жива – 0,31%; цинк оксид - 0,22%.Но, речиси седум проценти - ова беше уделот на некој непознат елемент, кој, се чини, сè уште не беше откриен во тоа далечно време. Во врска со ова, Винклер решил да изолира неидентификувана компонента на аргиродпт, да ги проучи нејзините својства и во процесот на истражување сфатил дека всушност нашол сосема нов елемент - тоа е ескаплициум, предвиден од Д.И. Менделеев.

Сепак, би било погрешно да се мисли дека работата на Винклер се одвивала без проблеми. Дмитриј Иванович Менделеев, покрај осмото поглавје од неговата книга „Основи на хемијата“, пишува: „На почетокот (февруари 1886 година), недостатокот на материјал, како и недостатокот на спектар во пламенот и растворливоста на германиум соединенија, сериозно го попречија истражувањето на Винклер...“ Вреди да се обрне внимание на зборовите „недостаток на спектар“. Но, како така? Во 1886 година, веќе постоеше широко користен метод за спектрална анализа. Користејќи го овој метод, откриени се елементи како што се талиум, рубидиум, индиум, цезиум на Земјата и хелиум на Сонцето. Научниците веќе знаеја со сигурност дека секој хемиски елемент, без исклучок, има индивидуален спектар, но одеднаш нема спектар!

Објаснувањето за овој феномен се појави малку подоцна. Германиум има карактеристични спектрални линии. Нивната бранова должина е 2651,18; 3039.06 Ǻ и уште неколку. Сепак, сите тие лежат во ултравиолетовиот невидлив дел од спектарот; може да се смета за среќа што Винклер е приврзаник на традиционалните методи на анализа, бидејќи токму овие методи го доведоа до успех.

Винклеровиот метод за добивање германиум од минералот е доста близок до еден од современите индустриски методи за изолирање на елементот 32. Прво, германиумот, кој беше содржан во аргародитот, беше претворен во диоксид. Потоа, добиениот бел прав се загрева на температура од 600-700 °C во водородна атмосфера. Во овој случај, реакцијата се покажа како очигледна: GeO 2 + 2H 2 → Ge + 2H 2 O.

Со овој метод за прв пат се доби релативно чистиот елемент бр.32, германиум. Отпрвин, Винклер имал намера да го именува ванадиум нептуниум, во чест на истоимената планета, бидејќи Нептун, како и германиум, прво бил предвиден и дури потоа бил пронајден. Но, тогаш се покажа дека ова име веќе се користело еднаш; еден хемиски елемент што бил откриен лажно се нарекува нептуниум. Винклер избра да не го компромитира своето име и откритие и го одби нептуниумот. Еден француски научник Рејон предложил, но потоа признал дека неговиот предлог бил шега, предложил елементот да се нарече ангулариум, т.е. „Контроверзно, аголно“, но ниту на Винклер не му се допадна ова име. Како резултат на тоа, научникот самостојно избра име за својот елемент и го нарече германиум, во чест на неговата родна земја Германија, со текот на времето ова име стана воспоставено.

До второ полувреме. XX век Практичната употреба на германиум остана прилично ограничена. Индустриското производство на метали се појави само во врска со развојот на полупроводници и полупроводничка електроника.

Да се ​​биде во природа

Германиумот може да се класифицира како елемент во трагови. Во природата, елементот воопшто не се јавува во слободна форма. Вкупната содржина на метал во земјината кора на нашата планета по маса е 7 × 10 −4%. Ова е повеќе од содржината на хемиски елементи како сребро, антимон или бизмут. Но, сопствените минерали на германиум се прилично ретки и многу ретко се наоѓаат во природата. Речиси сите овие минерали се сулфосоли, на пример, германит Cu 2 (Cu, Fe, Ge, Zn) 2 (S, As) 4, конфилдит Ag 8 (Sn,Ce)S 6, аргиродит Ag8GeS6 и други.

Најголемиот дел од германиум дисперзиран во земјината кора е содржан во огромен број карпи, како и многу минерали: сулфитни руди на обоени метали, железни руди, некои оксидни минерали (хромит, магнетит, рутил и други), гранити, дијабази и базалти. Кај некои сфалерити, содржината на елементот може да достигне неколку килограми по тон, на пример, кај франкејт и сулванит 1 kg/t, во енаргит содржината на германиум е 5 kg/t, во пираргирит - до 10 kg/t, и во други силикати и сулфиди - десетици и стотици g/t. Мал дел од германиум е присутен во речиси сите силикати, како и во некои од наоѓалиштата на нафта и јаглен.

Главниот минерал на елементот е германиум сулфит (формула GeS2). Минералот се наоѓа како нечистотија во цинк сулфитите и другите метали. Најважните минерали на германиум се: германит Cu 3 (Ge,Fe,Ga)(S,As) 4, плумбогерманит (Pb,Ge,Ga) 2 SO 4 (OH) 2 2H 2 O, соттит FeGe(OH) 6, рениерит Cu 3 (Fe,Ge,Zn)(S,As) 4 и аргиродит Ag 8 GeS6.

Германија е присутна на териториите на сите држави без исклучок. Но, ниту една од индустријализираните земји во светот нема индустриски наоѓалишта на овој метал. Германиумот е многу, многу дифузен. На Земјата, минералите од овој метал се сметаат за многу ретки ако содржат повеќе од најмалку 1% германиум. Таквите минерали вклучуваат германит, аргиродит, ултрабазит итн., вклучувајќи ги и минералите откриени во последните децении: штотит, ренерит, плумбогерманит и конфилдит. Наслагите на сите овие минерали не се во можност да ги покријат потребите на современата индустрија за овој редок и важен хемиски елемент.

Најголемиот дел од германиумот е дисперзиран во минерали од други хемиски елементи, а исто така се наоѓа во природните води, јагленот, живите организми и почвата. На пример, содржината на германиум во обичниот јаглен понекогаш достигнува повеќе од 0,1%. Но, таквата бројка е доста ретка; обично уделот на германиум е помал. Но, речиси и да нема германиум во антрацитот.

Потврда

При обработка на германиум сулфид се добива GeO 2 оксид кој со помош на водород се редуцира за да се добие слободен германиум.

Во индустриското производство, германиумот се екстрахира главно како нуспроизвод од преработка на руди на обоени метали (мешавина од цинк, полиметални концентрати цинк-бакар-олово кои содржат 0,001-0,1% германиум), пепел од согорување на јаглен и некои хемикалии за кокс. производи.

Првично, концентратот на германиум (од 2% до 10% германиум) се изолира од изворите дискутирани погоре на различни начини, чиј избор зависи од составот на суровината. При обработката на боксерскиот јаглен, германиумот делумно се таложи (од 5% до 10%) во катран вода и смола, од таму се вади во комбинација со танин, по што се суши и се пече на температура од 400-500°C. . Резултатот е концентрат кој содржи околу 30-40% германиум, од кој германиум е изолиран во форма на GeCl 4 . Процесот на екстракција на германиум од таков концентрат, по правило, ги вклучува истите фази:

1) Концентратот се хлорира со употреба на хлороводородна киселина, мешавина од киселина и хлор во водена средина или други средства за хлорирање, што може да резултира со технички GeCl 4 . За прочистување на GeCl 4, се користи ректификација и екстракција на нечистотии со концентрирана хлороводородна киселина.

2) Се врши хидролиза на GeCl 4, производите од хидролиза се калцинираат за да се добие GeO 2 оксид.

3) GeO се редуцира со водород или амонијак до чист метал.

При добивање на најчистиот германиум, кој се користи во полупроводничка техничка опрема, се врши зонско топење на металот. Еднокристалниот германиум потребен за производство на полупроводници обично се добива со зонско топење или со методот Czochralski.

Методите за изолирање на германиум од катран водите на растенијата кокс беа развиени од советскиот научник В.А. Назаренко. Оваа суровина содржи не повеќе од 0,0003% германиум, меѓутоа, со користење на екстракт од даб, лесно е да се таложи германиум во форма на комплекс од таниди.

Главната компонента на танинот е естер на гликоза, кој содржи радикал на мета-дигална киселина, кој го врзува германиумот, дури и ако концентрацијата на елементот во растворот е многу ниска. Од седиментот лесно може да се добие концентрат кој содржи до 45% германиум диоксид.

Последователните трансформации малку ќе зависат од видот на суровината. Германиумот се редуцира со водород (како кај Винклер во 19 век), сепак, германиум оксидот прво мора да се изолира од бројни нечистотии. Успешната комбинација на квалитети на едно соединение на германиум се покажа како многу корисна за решавање на овој проблем.

Германиум тетрахлорид GeCl4. е испарлива течност која врие на само 83,1°C. Затоа, прилично погодно се прочистува со дестилација и исправување (во кварцни столбови со пакување).

GeCl4 е речиси нерастворлив во хлороводородна киселина. Ова значи дека за да го исчистите, можете да користите растворање на нечистотии со HCl.

Прочистениот тетрахлорид на германиум се третира со вода и се прочистува со помош на смола за размена на јони. Знак за потребната чистота е зголемување на отпорноста на водата до 15-20 милиони Ом см.

Хидролизата на GeCl4 се јавува под влијание на вода:

GeCl4 + 2H2O → GeO2 + 4HCl.

Може да забележите дека пред нас ја имаме „наназад напишаната“ равенка за реакцијата на производство на германиум тетрахлорид.

Потоа доаѓа намалувањето на GeO2 со користење на прочистен водород:

GeO2 + 2 H2O → Ge + 2 H2O.

Резултатот е германиум во прав, кој се спојува и потоа се прочистува со зонско топење. Овој метод на прочистување беше развиен уште во 1952 година специјално за прочистување на германиум.

Нечистотиите неопходни за да се пренесе еден тип на спроводливост на германиум се внесуваат во последните фази на производството, имено за време на топењето во зоната, како и за време на растот на еден кристал.

Апликација

Германиумот е полупроводнички материјал кој се користи во електрониката и технологијата во производството на микроциркути и транзистори. Најтенките филмови од германиум се таложат на стакло и се користат како отпор во радарските инсталации. Во производството на детектори и сензори се користат легури на германиум со различни метали. Германиум диоксидот е широко користен во производството на очила кои пренесуваат инфрацрвено зрачење.

Германиум телурид долго време служи како стабилен термоелектричен материјал, а исто така и како компонента на термоелектрични легури (термо-значен емф со 50 μV/K) Германиумот со ултра висока чистота игра исклучително стратешка улога во производството на призми и леќи на инфрацрвена оптика. Најголемиот потрошувач на германиум е инфрацрвената оптика, која се користи во компјутерската технологија, системите за набљудување и наведување ракети, уредите за ноќно гледање, мапирањето и проучувањето на површината на земјата од сателити. Германиумот е широко користен и во системи со оптички влакна (додавање на тетрафлуорид на германиум во стаклени влакна), како и во полупроводнички диоди.

Германиумот, како класичен полупроводник, стана клуч за решавање на проблемот со создавање суперспроводливи материјали кои работат на температура на течен водород, но не и на течен хелиум. Како што знаете, водородот се претвора во течна состојба од гасовита состојба кога ќе достигне температура од -252,6°C или 20,5°K. Во 70-тите години беше развиен филм од германиум и ниобиум, чија дебелина беше само неколку илјади атоми. Овој филм е способен да одржува суперспроводливост дури и кога температурите достигнуваат 23,2°K и пониски.

Со спојување на индиум во HES плочата, со што се создава површина со таканаречена спроводливост на дупки, се добива уред за исправување, т.е. диода. Диодата има својство да поминува електрична струја во една насока: електронскиот регион од областа со спроводливост на дупки. По фузија на индиум од двете страни на хидроелектричната плоча, оваа плоча се претвора во основа на транзистор. За прв пат во светот, транзистор направен од германиум беше создаден во далечната 1948 година, а само дваесет години подоцна слични уреди беа произведени во стотици милиони.

Диодите и триодите базирани на германиум станаа широко користени во телевизори и радија, во широк спектар на мерна опрема и компјутери.

Германиумот се користи и во други особено важни области на модерната технологија: при мерење на ниски температури, при откривање на инфрацрвено зрачење итн.

За да се користи метлата во сите овие примени, потребен е германиум со многу висока хемиска и физичка чистота. Хемиска чистота е таква чистота во која количината на штетни нечистотии не треба да биде повеќе од десет милионити дел од процентот (10-7%). Физичка чистота значи минимум дислокации, минимум нарушувања во кристалната структура на супстанцијата. За да се постигне ова, специјално се одгледува еднокристален германиум. Во овој случај, целиот метален ингот е само еден кристал.

За да го направите ова, на површината на стопениот германиум се става кристал од германиум, „семе“, кој постепено се подига со помош на автоматски уред, додека температурата на топење е малку повисока од точката на топење на германиум (937 °C). „Семето“ се ротира така што монокристалот, како што велат, „расте со месо“ од сите страни рамномерно. Треба да се напомене дека при таков раст се случува истото како и при зонско топење, т.е. Речиси само германиум поминува во цврста фаза, а сите нечистотии остануваат во топењето.

Физички својства

Веројатно, малкумина од читателите на оваа статија имаа можност визуелно да видат ванадиум. Самиот елемент е прилично оскуден и скап, од него не се прават производи за широка потрошувачка, а нивното полнење со германиум, кое може да се најде во електричните апарати, е толку мало што е невозможно да се види металот.

Некои референтни книги наведуваат дека германиумот има сребрена боја. Но, ова не може да се каже, бидејќи бојата на германиум директно зависи од методот на обработка на металната површина. Понекогаш може да изгледа речиси црно, друг пат има челична боја, а понекогаш може да биде сребрена.

Германиумот е толку редок метал што цената на шипката може да се спореди со цената на златото. Германиумот се карактеризира со зголемена кршливост, што може да се спореди само со стакло. Однадвор, германиумот е доста блиску до силициумот. Овие два елементи се и конкуренти за титулата најважен полупроводник и аналози. Иако некои технички својства на елементите се во голема мера слични, вклучувајќи го и надворешниот изглед на материјалите, многу е лесно да се разликува германиум од силициум; германиумот е повеќе од двапати потежок. Густината на силициумот е 2,33 g/cm3, а густината на германиумот е 5,33 g/cm3.

Но, не можеме недвосмислено да зборуваме за густината на германиумот, бидејќи бројката 5,33 g/cm3 се однесува на германиум-1. Таа е една од најважните и најчестите модификации на петте алотропни модификации на елементот 32. Четири од нив се кристални, а еден е аморфен. Германиум-1 е најлесната модификација од четирите кристални. Неговите кристали се изградени исто како и дијамантските кристали, a = 0,533 nm. Меѓутоа, ако за јаглерод оваа структура е колку што е можно погуста, тогаш за германиум има и погусти модификации. Умерено загревање и висок притисок (околу 30 илјади атмосфери на 100 °C) го претвораат германиум-1 во германиум-2, чија структура на кристалната решетка е потполно иста како онаа на белиот калај. Сличен метод се користи за добивање на германиум-3 и германиум-4, кои се уште погусти. Сите овие „не сосема обични“ модификации се супериорни во однос на германиум-1 не само по густина, туку и по електрична спроводливост.

Густината на течниот германиум е 5,557 g/cm3 (на 1000°C), точката на топење на металот е 937,5°C; точката на вриење е околу 2700°C; вредноста на коефициентот на топлинска спроводливост е приближно 60 W / (m (K), или 0,14 cal / (cm (сек (степени)) на температура од 25 ° C. На обични температури, дури и чистиот германиум е кревок, но кога достигнува 550 ° C почнува да дава пластична деформација.Според минералошката скала, цврстината на германиумот е од 6 до 6,5, вредноста на коефициентот на компресибилност (во опсегот на притисок од 0 до 120 GN/m 2, или од 0 до 12000 kgf/mm 2) е 1,4 10-7 m 2 /mn (или 1,4·10-6 cm 2 /kgf); површинскиот напон е 0,6 n/m (или 600 dynes/cm).

Германиумот е типичен полупроводник со големина на бендот од 1,104·10 -19, или 0,69 eV (на температура од 25 °C); германиум со висока чистота има специфична електрична отпорност од 0,60 оми (m (60 оми (cm) (25 °C); подвижноста на електроните е 3900, а подвижноста на дупките е 1900 cm 2 /v. sec (на 25 °C и содржината на 8% нечистотии) За инфрацрвени зраци, чија бранова должина е повеќе од 2 микрони, металот е транспарентен.

Германиумот е прилично кревок, не може да се работи со топол или ладен притисок до температури под 550 °C, но ако температурата стане повисока, металот е еластичен. Тврдоста на металот на минералошката скала е 6,0-6,5 (германиум се сече во плочи со помош на метален или дијамантски диск и абразив).

Хемиски својства

Германиумот, кога се наоѓа во хемиски соединенија, обично покажува втора и четврта валентност, но соединенијата на четиривалентен германиум се постабилни. Германиумот на собна температура е отпорен на вода, воздух, како и на алкални раствори и разредени концентрати на сулфурна или хлороводородна киселина, но елементот лесно се раствора во аква регија или алкален раствор на водород пероксид. Елементот полека се оксидира со дејство на азотна киселина. Кога температурата во воздухот ќе достигне 500-700 °C, германиумот почнува да оксидира до оксидите GeO 2 и GeO. (IV) германиум оксид е бел прав со точка на топење од 1116 ° C и растворливост во вода од 4,3 g/l (на 20 ° C). Според неговите хемиски својства, супстанцијата е амфотерна, растворлива во алкали и тешко во минерална киселина. Се добива со пенетрација на хидратантниот талог GeO 3 nH 2 O, кој се ослободува при хидролиза. , може да се добие со спојување на GeO 2 и други оксиди.

Како резултат на интеракцијата на германиум и халогени, може да се формираат соодветните тетрахалиди. Реакцијата може најлесно да продолжи со хлор и флуор (дури и на собна температура), потоа со јод (температура 700-800 °C, присуство на CO) и бром (на тивок оган). Едно од најважните соединенија на германиум е тетрахлоридот (формула GeCl 4). Тоа е безбојна течност со точка на топење од 49,5 °C, точка на вриење од 83,1 °C и густина од 1,84 g/cm3 (на 20 °C). Супстанцијата е силно хидролизирана со вода, ослободувајќи талог од хидриран оксид (IV). Тетрахлоридот се добива со хлорирање на металот на германиум или со реакција на GeO 2 оксид и концентрирана хлороводородна киселина. Познати се и германиум дихалиди со општата формула GeX 2, хексахлородигерман Ge 2 Cl 6, GeCl монохлорид, како и германиум оксихлориди (на пример, CeOCl 2).

Кога ќе се достигне 900-1000 °C, сулфурот енергично комуницира со германиум, формирајќи GeS 2 дисулфид. Тоа е бело цврсто тело со точка на топење од 825 °C. Можно е и формирање на моносулфид GeS и слични соединенија на германиум со телуриум и селен, кои се полупроводници. На температура од 1000-1100 °C, водородот малку реагира со германиум, формирајќи гермина (GeH) X, што е нестабилно и многу испарливо соединение. Водородните германиди од серијата Ge n H 2n + 2 до Ge 9 H 20 може да се формираат со реакција на германиди со разреден HCl. Познат е и гермилен со состав GeH 2. Германиумот не реагира директно со азот, но има нитрид Ge 3 N 4, кој се добива кога германиум е изложен на амонијак (700-800 ° C). Германиум не реагира со јаглерод. Со многу метали, германиумот формира различни соединенија - германиди.

Познати се многу сложени соединенија на германиум, кои стануваат сè поважни во аналитичката хемија на елементот германиум, како и во процесите на добивање на хемискиот елемент. Германиумот е способен да формира сложени соединенија со органски молекули што содржат хидроксил (полихидрични алкохоли, полибазни киселини итн.). Постојат и хетерополициди на германиум. Како и другите елементи од групата IV, германиумот обично формира органометални соединенија. Пример е тетраетилгерман (C 2 H 5) 4 Ge 3.

Човечкото тело содржи огромна количина на микро- и макроелементи, без кои целосното функционирање на сите органи и системи би било едноставно невозможно. Луѓето постојано слушаат за некои од нив, додека други целосно не се свесни за нивното постоење, но сите тие играат улога во доброто здравје. Во последната група спаѓа и германиумот, кој е содржан во човечкото тело во органска форма. Каков елемент е ова, за какви процеси е одговорен и кое ниво се смета за норма - прочитајте понатаму.

Опис и карактеристики

Во општо разбирање, германиумот е еден од хемиските елементи претставени во добро познатиот периодичен систем (припаѓа на четвртата група). Во природата се јавува како цврста, сиво-бела материја со метален сјај, но во човечкото тело ја има во органска форма.

Мора да се каже дека не може да се нарече многу ретко, бидејќи се наоѓа во железни и сулфидни руди и силикати, иако германиумот практично не формира свои минерали. Содржината на хемискиот елемент во Земјината кора неколку пати ја надминува концентрацијата на сребро, антимон и бизмут, а кај некои минерали неговата количина достигнува 10 кг на тон. Водите на светските океани содржат околу 6 10-5 mg/l германиум.

Многу растенија кои растат на различни континенти се способни да апсорбираат мали количини на овој хемиски елемент и неговите соединенија од почвата, по што можат да влезат во човечкото тело. Во органска форма, сите такви компоненти се директно вклучени во различни метаболички и реставраторски процеси, за кои ќе се дискутира подолу.

Дали знаеше?Овој хемиски елемент првпат бил забележан во 1886 година, а за него дознале благодарение на напорите на германскиот хемичар К. Винклер. Точно, до овој момент за неговото постоење зборуваше и Менделеев (во 1869 година), кој на почетокот условно го нарече „ека-силикон“.

Функции и улога во телото

До неодамна, научниците веруваа дека германиумот е целосно бескорисен за луѓето и, во принцип, не врши апсолутно никаква функција во телото на живите организми. Меѓутоа, денес со сигурност се знае дека поединечните органски соединенија на овој хемиски елемент можат успешно да се користат дури и како лековити соединенија, иако е премногу рано да се зборува за нивната ефикасност.

Експериментите спроведени на лабораториски глодари покажаа дека дури и мала количина германиум може да го зголеми животниот век на животните за 25-30%, а тоа само по себе е добра причина да се размислува за неговите придобивки за луѓето.
Веќе спроведените студии за улогата на органскиот германиум во човечкото тело ни овозможуваат да ги идентификуваме следните биолошки функции на овој хемиски елемент:

• спречување на кислородно гладување на телото со пренесување на кислород во ткивата (ризикот од т.н. „крвна хипоксија“, што се манифестира кога се намалува количината на хемоглобин во црвените крвни зрнца);
• стимулација на развојот на заштитните функции на телото со потиснување на процесите на размножување на микробните клетки и активирање на специфични имунолошки клетки;
• активни антифунгални, антивирусни и антибактериски ефекти поради производството на интерферон, кој го штити телото од штетни микроорганизми;
• моќен антиоксиданс ефект, изразен во блокирање на слободните радикали;
• одложување на развојот на туморски тумори и спречување на формирање на метастази (во овој случај, германиум го неутрализира ефектот на негативно наелектризираните честички);
• делува како регулатор на вентилските системи на варење, венскиот систем и перисталтиката;
• Со запирање на движењето на електроните во нервните клетки, соединенијата на германиум помагаат да се намалат различните манифестации на болка.

Сите експерименти спроведени за да се одреди стапката на дистрибуција на германиум во човечкото тело по неговата орална консумација покажаа дека 1,5 часа по ингестијата, најголемиот дел од овој елемент се содржи во желудникот, тенкото црево, слезината, коскената срцевина и, се разбира. , во крвта. Односно, високото ниво на германиум во органите на дигестивниот систем го докажува неговото продолжено дејство кога се апсорбира во крвотокот.

Важно! Не треба да го тестирате ефектот на овој хемиски елемент врз себе, бидејќи неправилната пресметка на дозата може да доведе до сериозно труење.

Што содржи германиумот: извори на храна

Секој микроелемент во нашето тело врши одредена функција, затоа, за добро здравје и одржување на тонот, толку е важно да се обезбеди оптимално ниво на одредени компоненти. Ова важи и за Германија. Секојдневно можете да ги надополнувате неговите резерви со јадење лук (овде најмногу го има), пченични трици, мешунки, печурки од свинско месо, домати, риба и морски плодови (особено ракчиња и школки), па дури и див лук и алое.
Ефектот на германиумот врз телото може да се подобри со помош на селен.Многу од овие производи може лесно да се најдат во домот на секоја домаќинка, па затоа не треба да се појават никакви тешкотии.

Дневно барање и норми

Не е тајна дека вишокот дури и корисни компоненти не може да биде помалку штетен од нивниот недостиг, затоа, пред да се премине кон надополнување на изгубената количина на германиум, важно е да се знае за неговиот дозволен дневен внес. Вообичаено, оваа вредност се движи од 0,4 до 1,5 mg и зависи од возраста на лицето и постоечкиот недостаток на микроелементи.

Човечкото тело добро се справува со апсорпцијата на германиум (апсорпцијата на овој хемиски елемент е 95%) и релативно рамномерно го дистрибуира низ ткивата и органите (не е важно дали зборуваме за екстрацелуларен или интрацелуларен простор). Германиумот се излачува заедно со урината (до 90% се ослободува).

Недостаток и вишок

Како што споменавме погоре, секоја крајност не е добра. Односно, и недостигот и вишокот на германиум во телото може негативно да влијае на неговите функционални карактеристики. Така, со недостаток на микроелемент (како резултат на неговата ограничена потрошувачка со храна или нарушување на метаболичките процеси во телото), можен е развој на остеопороза и деминерализација на коскеното ткиво, а можноста за онколошки состојби се зголемува неколку пати.

Прекумерните количини на германиум имаат токсичен ефект врз телото, а соединенијата на двогодишниот елемент се сметаат за особено опасни. Во повеќето случаи, неговиот вишок може да се објасни со вдишување на чисти пареи во индустриски услови (максималната дозволена концентрација во воздухот може да биде 2 mg/cub.m). Во директен контакт со германиум хлорид, можна е локална иритација на кожата, а нејзиното влегување во телото често е полн со оштетување на црниот дроб и бубрезите.

Дали знаеше?За медицински цели, Јапонците прво се заинтересираа за опишаниот елемент, а вистински пробив во оваа насока беше истражувањето на д-р Асаи, кој откри широк спектар на биолошки ефекти на германиум.

Како што можете да видите, на нашето тело навистина му треба опишаниот микроелемент, дури и ако неговата улога сè уште не е целосно проучена. Затоа, за да одржите оптимален баланс, едноставно јадете повеќе од наведените намирници и потрудете се да не бидете во штетни работни услови.

GERMANIUM, Ge (од латински Germania - Германија * a. germanium; n. Germanium; f. germanium; i. germanio), е хемиски елемент од групата IV на периодичниот систем на Менделеев, атомски број 32, атомска маса 72,59. Природниот германиум се состои од 4 стабилни изотопи 70 Ge (20,55%), 72 Ge (27,37%), 73 Ge (7,67%), 74 Ge (36,74%) и еден радиоактивен 76 Ge (7, 67%) со полуживот од 2,10 6 години. Откриен во 1886 година од германскиот хемичар К. Винклер во минералот аргиродит; беше предвидено во 1871 година од Д.Н. Менделеев (егзасиликон).

Германиум по природа

Германиум припаѓа на. Изобилството на германиум е (1-2).10 -4%. Се наоѓа како нечистотија во силиконските минерали, а во помала мера во минералите и. Сопствените минерали на германиум се многу ретки: сулфосоли - аргиродит, германит, ренерит и некои други; двоен хидриран оксид на германиум и железо - шотит; сулфати - итоит, флишерит и некои други.Тие практично немаат индустриско значење. Германиумот се акумулира во хидротермални и седиментни процеси, каде што се реализира можноста за негово одвојување од силициумот. Се наоѓа во зголемени количини (0,001-0,1%) кај, и. Изворите на германиум вклучуваат полиметални руди, фосилни јаглени и некои видови вулканско-седиментни наслаги. Главното количество германиум се добива како нуспроизвод од водите со катран при коксирање на јагленот, од пепелта на термички јаглен, сфалерит и магнетит. Германиумот се екстрахира со киселина, сублимација во редуцирачка средина, фузија со каустична сода итн. Германиумските концентрати се третираат со хлороводородна киселина кога се загреваат, кондензатот се прочистува и се подложува на хидролитичко распаѓање за да се формира диоксид; вториот се редуцира со водород до метален германиум, кој се прочистува со методи на фракционо и насочено кристализација и зонско топење.

Примена на германиум

Германиумот се користи во радио електрониката и електротехниката како полупроводнички материјал за производство на диоди и транзистори. Од германиум се направени леќи за IR оптика, фотодиоди, фотоотпорници, дозиметри на нуклеарно зрачење, анализатори за спектроскопија на рендген, конвертори на енергија на радиоактивно распаѓање во електрична енергија итн. Легурите на германиум со одредени метали, кои се карактеризираат со зголемена отпорност на кисели агресивни средини, се користат во изработката на инструменти, машинството и металургијата. Некои легури на германиум со други хемиски елементи се суперпроводници.