Caracteristicile elementului chimic al germaniului

Elementul chimic germaniu se află în al patrulea grup (subgrup al grupului principal) din tabelul elementelor lui Mendeleev. Ea aparține familiei de metale, masa atomică relativă este de 73. Conținutul de germaniu în scoarța terestră este, în masă, estimat la 0,007% masă.

Istoria descoperirii

Elementul chimic al germaniului a fost stabilit ca urmare a previziunilor lui Dmitri Ivanovich Mendeleyev. Ei au prezis existența ecasilicii, s-au dat recomandări în căutarea ei.

Chimist rus a crezut că acest element metalic este din minereuri de titan, zirconiu. Mendeleev a încercat să găsească singur acest element chimic, dar încercările sale nu au fost încorporate cu succes. Doar cincisprezece ani mai târziu, un mineral a fost descoperit la mina situată în Himmelfurst, numită argyrodită. Numele acestui compus se datorează argintului găsit în acest mineral.

Elementul chimic germaniu din compoziție a fost descoperit abia după ce un grup de chimiști de la academia de munte din Freiberg a început cercetarea. Sub conducerea lui K. Winkler, au aflat că numai zincul, fierul și sulful, mercurul, reprezintă numai 93% din minerale. Winkler a sugerat că restul de șapte procente cade pe un element chimic necunoscut la vremea respectivă. După efectuarea unor experimente chimice suplimentare, germaniul a fost detectat. Chimistul a raportat despre descoperirea sa în raport, prezentând informații despre proprietățile noului element Societății Germane pentru Chimie.

Elementul chimic germaniu a fost reprezentat de Winkler ca nemetal, în mod analog cu antimoniu și arsen. Chimistul a vrut să o numească neptuniu, dar acest nume era deja folosit. Apoi a început să se numească germaniu. Elementul chimic descoperit de Winkler a provocat o discuție serioasă între chimistii de vârf ai timpului. Știința germană Richter a sugerat că acesta este același ecasiliciu, despre care a vorbit Mendeleev. După o anumită perioadă, această ipoteză a fost confirmată, ceea ce a demonstrat viabilitatea legii periodice creată de marele chimist rus.

Proprietăți fizice

Cum puteți caracteriza germaniul? Elementul chimic are 32 de secvențe în periodic sistemul Mendeleev. Acest metal se topește la 937,4 ° C. Punctul de fierbere al acestei substanțe este de 2700 ° C.

Fapte interesante

Germanium este un element care a fost folosit pentru prima dată în Japonia în scopuri medicale. După numeroase studii asupra compușilor organo-germani, efectuate pe animale, precum și în studiile la om, a fost posibil să se detecteze efectul pozitiv al acestor minereuri asupra organismelor vii. În 1967, Dr. K. Asai a reușit să afle că germaniul organic are o gamă largă de efecte biologice.

Activitate biologică

Care este caracteristica elementului chimic al germaniului? El este capabil să transporte oxigen la toate țesuturile unui organism viu. Intrând în sânge, se comportă prin analogie cu hemoglobina. Germanium garantează funcționarea completă a tuturor sistemelor corpului uman.

Este acest metal care stimulează multiplicarea celulelor imune. Acesta, sub formă de compuși organici, permite formarea de interferoni gamma, care suprimă reproducerea microbilor.

Germanium previne formarea de tumori maligne, nu permite dezvoltarea de metastaze. Compușii organici ai elementelor chimice promovează producerea de interferon, o moleculă de proteină protectoare care este produsă de organism ca răspuns defensiv la apariția corpurilor străine.

aplicații

Proprietățile antifungice, antibacteriene, antivirale ale germaniului au devenit baza aplicării sale. În Germania, acest element a fost obținut în principal ca produs secundar al prelucrării minereurilor neferoase. În diferite moduri, care depind de compoziția materiei prime, a fost izolat concentratul de germaniu. Compoziția sa nu conținea mai mult de 10% din metal.

Cum utilizează tehnologia semiconductoare germaniul? Caracteristica elementului dat anterior confirmă posibilitatea utilizării acestuia pentru producerea de triode, diode, redresoare de putere și detectori de cristal. De asemenea, germaniul este utilizat în crearea dispozitivelor dozimetrice, dispozitive care sunt necesare pentru măsurarea rezistenței unui câmp magnetic constant și alternant.

Un domeniu esențial de aplicare a acestui metal este fabricarea detectorilor de radiație infraroșie.

Perspectiva este folosirea nu numai a germaniului în sine, ci și a unor compuși ai săi.

Proprietăți chimice

Germaniul la temperatura camerei este destul de rezistent la umiditate și oxigen.

În serie elemente chimice (siliciu - germaniu-staniu), se observă o creștere a capacității de reducere.

Germanium este rezistent la acțiunea soluțiilor de acizi clorhidric și sulfuric, nu interacționează cu soluții de alcalii. În acest caz, acest metal se dizolvă destul de repede în aqua regia (șapte azot nitric și acid clorhidric), precum și într-o soluție alcalină de peroxid de hidrogen.

Cum să dați o descriere completă a elementului chimic? Germaniul și aliajele sale trebuie analizate nu numai în ceea ce privește proprietățile fizice, chimice, ci și domeniile de aplicare. Procesul de oxidare a germaniului cu acid azotic are loc destul de încet.

Fiind în natură

Să încercăm să oferim o descriere a elementului chimic. Germaniul în natură se găsește numai sub formă de compuși. Dintre cele mai comune minerale conținând germani în natură, distingem germanitul și argyroditul. În plus, germaniul este prezent în sulfuri și silicați de zinc, iar într-o cantitate nesemnificativă este prezent în diferite tipuri de cărbune.

Afectarea sănătății

Ce efect are germaniul asupra corpului? Elementul chimic, a cărui formulă electronică are forma 1e-8e-18e-7e, poate afecta negativ corpul uman. De exemplu, atunci când se încarcă concentrat de germaniu, măcinarea, precum și încărcarea dioxidului unui metal dat, pot apărea afecțiuni profesionale. Ca și alte surse dăunătoare pentru sănătate, putem lua în considerare procesul de remitere a pudrei de germaniu în bare, obținând monoxid de carbon.

Germaniul adsorbit poate fi îndepărtat rapid din organism, mai ales cu urină. În prezent, nu există informații detaliate despre modul în care sunt toxice compușii germanici anorganici.

Efectul iritant asupra pielii are tetraclorură de germaniu. In studiile clinice, precum si in timpul doze cumulative orale prelungite care au ajuns la 16 grame spirogermanium (antitumoral medicament organic) și alți compuși germaniului detectat activitate nefrotoxice și neurotoxic metalului.

Astfel de doze nu sunt tipice întreprinderilor industriale. Aceste experimente care au fost efectuate pe animale au avut drept scop studierea acțiunii germaniului și a compușilor săi asupra unui organism viu. Ca urmare, a fost posibil să se stabilească o deteriorare a sănătății prin inhalarea unei cantități semnificative de praf de germaniu metalic, precum și dioxidul său.

Oamenii de știință au descoperit în plămânii animalelor modificări morfologice grave, care sunt similare proceselor proliferative. De exemplu, a fost scos la iveală o îngroșare semnificativă a partițiilor alveolar și hiperplaziei vaselor limfatice din jurul bronhiilor, îngroșarea vaselor de sânge.

Dioxidul germaniu nu irită pielea, dar contactul direct al acestui compus cu pielea ochiului duce la formarea de acid germanic, care este un iritant grav pentru ochi. Cu injecții intraperitoneale prelungite, s-au găsit modificări serioase ale sângelui periferic.

Fapte importante

Compușii cei mai nocivi ai germaniului sunt clorura de germaniu și hidrura. Ultima substanță provoacă otrăvire gravă. Ca urmare a unei examinări morfologice a organelor animalelor care au murit în faza acută, ele au prezentat tulburări semnificative în sistemul circulator, precum și modificări celulare în organele parenchimale. Oamenii de știință au ajuns la concluzia că hidrura este o otravă multifuncțională care afectează sistemul nervos, slăbește sistemul circulator periferic.

Germaniu tetraclorură

Este un iritant puternic al sistemului respirator, al ochilor, al pielii. La o concentrație de 13 mg / m³ el este capabil să suprime răspunsul pulmonar la nivel celular. Cu o creștere a concentrației acestei substanțe, se observă iritații severe ale tractului respirator superior, se observă modificări semnificative ale ritmului și frecvenței respirației.

Otrarea cu această substanță duce la bronșită catarală și desquamativă, pneumonie interstițială.

recepție

Așa cum este reprezentat în germaniul natură ca impuritate în nichel, polimetalice, minereuri de wolfram, pentru a izola metalul pur se realizează în mai multe industrii procese legate de îmbogățire a minereului consumatoare. Deoarece este mai întâi izolat germaniul oxid este realizată apoi reducerea cu hidrogen, la temperatură ridicată, pentru a obține un metal simplu:

Ge02 + 2H2 = Ge + 2H20.

Proprietăți electronice și izotopi

Germaniul este considerat un semiconductor tipic indirect. Mărimea permeabilității sale dielectrice statistice este de 16, iar afinitatea electronului este 4eV.

Într-o peliculă subțire de galiu aliat, este posibil să se transmită o stare de supraconductivitate germaniului.

În natură, există cinci izotopi din acest metal. Dintre acestea, patru sunt stabile, iar cel de-al cincilea este supus unei degradări duble beta, timpul de înjumătățire este de 1,58 × 10²¹ ani.

concluzie

În prezent, compușii organici ai acestui metal sunt utilizați în diverse industrii. Transparența în regiunea spectrală infraroșie a germaniului metalic de puritate superioară este importantă pentru fabricarea elementelor optice ale opticelor infraroșii: prisme, lentile, ferestre optice ale senzorilor moderni. Cea mai obișnuită zonă de utilizare a germaniului este crearea de optică pentru camerele termografice care funcționează în gama de lungimi de undă de la 8 la 14 microni.

Astfel de dispozitive sunt utilizate în echipamente militare pentru sistemele de ghidare în infraroșu, pentru vizionarea pe timp de noapte, imagistica termică pasivă, sisteme de protecție împotriva incendiilor. De asemenea, germaniul are un indice de refracție ridicat, care este necesar pentru acoperirea antireflexie.

În domeniul radiotehnicii, tranzistorii pe bază de germaniu au caracteristici care, în multe privințe, depășesc performanța elementelor de siliciu. Curenții inversi ai elementelor de germaniu sunt mult mai mari decât cei ai analogilor lor de siliciu, ceea ce face posibilă creșterea substanțială a eficienței acestor dispozitive radio. Având în vedere că germaniul nu este la fel de obișnuit ca siliciul, elementele semiconductoare de siliciu sunt utilizate în principal în dispozitivele radio.