Характеристики на химичния елемент на германий

Химическият елемент германий е в четвъртата група (подгрупа на основната група) в таблицата на елементите на Менделеев. Тя принадлежи към семейството на металите, а относителната атомна маса е 73. Масата съдържа съдържание на германий в земната кора, което се оценява на 0.00007% от масата.

История на откритието

Химическият елемент на германия е създаден благодарение на прогнозите на Дмитрий Иванович Менделеев. Именно тези, които предсказаха съществуването на ексиликия, бяха дадени препоръки за неговото търсене.

Руски химик че този метален елемент е в титаниеви, циркониеви руди. Менделеев се опитва да намери този химичен елемент сам, но опитите му не бяха короновани с успех. Само петнадесет години по-късно в мината, намираща се в Химмелфурст, се открива минерал, който се нарича аргиродит. Името на това съединение се дължи на сребро, намерено в този минерал.

Химическият елемент Германий в композицията е открит само след като група химици от планинската академия в Фрайберг започна изследването. Под ръководството на К. Уинклър те разбрали, че само цинк, желязо и сяра, живакът представлява само 93% от минерала. Уинклър предполага, че останалите седем процента попадат върху неизвестен химически елемент по онова време. След извършването на допълнителни химически експерименти беше открит германий. Химикът съобщи за откритието си в доклада, представи информация за свойствата на новия елемент на Германското химическо дружество.

Химическият елемент германий е представен от Winkler като неметален, по аналогия с антимон и арсеник. Химикът искаше да го нарече нептуниум, но това име вече беше използвано. Тогава започна да се нарича германий. Химическият елемент, открит от Винклер, предизвиква сериозна дискусия сред водещите химици по онова време. Германският учен Рихтер предложил, че това е същият ekasilicium, за който говори Менделеев. След известно време това предположение е потвърдено, което доказва жизнеспособността на периодичния закон, създаден от великия руски химик.

Физични свойства

Как може да характеризирате германий? Химическият елемент има 32 последователни числа в периодичния системата на Менделеев. Този метал се топи при 937.4 ° С. Точката на кипене на това вещество е 2700 ° С.

Интересни факти

Германий е елемент, който за първи път е използван в Япония за медицински цели. След множество изследвания на органо-германиеви съединения, проведени върху животни, както и при проучвания при хора, беше възможно да се открие положителният ефект на такива руди върху живите организми. През 1967 г. д-р К. Асай успя да разбере факта, че органичният германий има огромно разнообразие от биологични ефекти.

Биологична активност

Каква е характеристиката на химическия елемент на германия? Той е в състояние да носи кислород към всички тъкани на жив организъм. Влизайки в кръвта, той се държи по аналогия с хемоглобина. Германиумът гарантира пълното функциониране на всички системи на човешкото тяло.

Този метал стимулира размножаването на имунните клетки. Тя, под формата на органични съединения, позволява образуването на гама-интерферони, които потискат възпроизводството на микробите.

Германийът предотвратява образуването на злокачествени тумори, не позволява развитието на метастази. Органичните съединения на този химичен елемент допринасят за производството на интерферон, защитна протеинова молекула, която се произвежда от организма като защитна реакция към появата на чужди тела.

приложения

Противогъбичните, антибактериални, антивирусни свойства на германия стават основата за неговото приложение. В Германия този елемент се получава предимно като страничен продукт от преработката на руди от цветни метали. По различни начини, които зависят от състава на изходната суровина, се изолира германиев концентрат. Съставът му не съдържа повече от 10 процента от метала.

Как точно използва полупроводниковата технология германий? Характеристиката на дадения по-рано елемент потвърждава възможността за използването му за производство на триоди, диоди, мощностни изправители и кристални детектори. Също така, германий се използва при създаването на дозиметрични устройства, устройства, които са необходими за измерване на якостта на постоянно и променливо магнитно поле.

Основно поле на приложение на този метал е производството на детектори за инфрачервено лъчение.

Перспектива е използването не само на самия германий, но и на някои от неговите съединения.

Химични свойства

Германиумът при стайна температура е доста устойчив на влага и кислород.

В поредицата химични елементи (силиций - германий-калай) се наблюдава увеличаване на намаляващата способност.

Германий е устойчив на действието на разтворите на хлороводородна и сярна киселина, не взаимодейства с алкални разтвори. В този случай този метал се разтваря доста бързо в aqua regia (седем азотни и солна киселина), както и в алкален разтвор на водороден прекис.

Как да се даде пълно описание на химическия елемент? Германий и неговите сплави трябва да бъдат анализирани не само по отношение на физичните, химичните свойства, но и на областите на приложение. Процесът на окисляване на германий с азотна киселина протича достатъчно бавно.

Да бъдеш в природата

Нека се опитаме да дадем описание на химическия елемент. Германиумът в природата се среща само под формата на съединения. Сред най-разпространените германий-съдържащи минерали в природата, ние различаваме германита и агрирод. В допълнение, германий присъства в сулфиди и силикати на цинк и в незначително количество присъства в различни видове въглища.

Увреждане на здравето

Какъв ефект има германий върху тялото? Химическият елемент, чиято електронна формула има формата 1е-8е-18е-7е, може да окаже негативно влияние върху човешкото тяло. Например, при зареждане на германиев концентрат, смилане, както и зареждане на диоксид на даден метал, могат да се появят професионални заболявания. Като други източници, които са вредни за здравето, можем да разгледаме процеса на претопяване на прах на германий в барове, като се получава въглероден окис.

Адсорбираният германий може бързо да се отстрани от организма, най-вече с урина. Понастоящем няма подробна информация за токсичността на неорганичните съединения на германия.

Дразнещ ефект върху кожата има германиев тетрахлорид. При клинични изпитвания, както и по време на продължителни перорални кумулативните количества, които достигат 16 грама спирогерманий (органичен антитуморно лекарство) и други съединения германий открива нефротоксичен и невротоксични активност на метала.

Такива дози не са типични за промишлените предприятия. Тези експерименти, проведени върху животни, са насочени към изучаване действието на германий и неговите съединения върху жив организъм. В резултат на това е възможно да се установи влошаване на здравето чрез вдишване на значително количество прах от метален германий, както и неговия диоксид.

Учените откриват в белите дробове на животните сериозни морфологични промени, които са подобни на пролиферативните процеси. Например, установено е значително удебеляване на алвеоларни прегради и хиперплазия на лимфните съдове около бронхите, удебеляване на кръвоносните съдове.

германий диоксид не е дразнещ кожата, но директния контакт на това съединение с черупка очите води до образуването на германски киселина, която е сериозно очно дразнене. При продължителни интраперитонеални инжекции са открити сериозни промени в периферната кръв.

Важни факти

Най-вредните съединения на германий са германиевият хлорид и хидридът. Последното вещество предизвиква сериозно отравяне. В резултат на това морфологично изследване на трупове на животни, които са умрели в острата фаза, показват значителни нарушения в кръвоносната система, както и клетъчни изменения в паренхимни органи. Учените стигат до извода, че хидридът е многофункционална отрова, която засяга нервната система, подтиска периферната циркулационна система.

Германиев тетрахлорид

Той е силен дразнител на дихателната система, очите, кожата. При концентрация от 13 mg / m³ той е способен да потисне белодробния отговор на клетъчно ниво. При повишаване на концентрацията на това вещество се наблюдава сериозно дразнене на горните дихателни пътища, значителни промени в ритъма и честотата на дишането.

Отравянето с това вещество води до катарален и десквамативен бронхит, интерстициална пневмония.

приемане

Както е представено в природата германий като примес в никел, полиметални, волфрамови руди, за да се изолира чист метал се осъществява в няколко индустрии консумиращи процеси, свързани с руда обогатяване. Първо, германиевият оксид се изолира от него, след което се редуцира с водород при повишена температура, за да се получи прост метал:

Ge02 + 2H2 = Ge + 2H2O.

Електронни свойства и изотопи

Германиумът се счита за непряк типичен полупроводник. Магнитудът на нейната диелектрична статистическа пропускливост е 16, а афинитетът на електроните е 4eV.

В тънък филм от легирани галий е възможно да се придаде състояние на свръхпроводимост на германий.

В природата има пет изотопа от този метал. От тях четири са стабилни, а петият е подложен на двойно бета разпадане, полуживотът е 1,58 × 10²¹ години.

заключение

Понастоящем органичните съединения на този метал се използват в различни отрасли. Прозрачността в инфрачервената спектрална област на метален германий ултра-висока чистота е важно за производството на оптични елементи IR оптика: призми, лещи, оптични стъкла на съвременните сензори. Най-разпространената област на употреба на германий е създаването на оптика за термовизионни камери, които работят в диапазона от 8 до 14 микрона.

Такива устройства се използват във военно оборудване за инфрачервени системи за насочване, нощно виждане, пасивно термично изображение, системи за противопожарна защита. Също така, германий има висок индекс на пречупване, който е необходим за антирефлексно покритие.

В радиотехниката, транзисторите на основата на германи имат характеристики, които в много отношения надвишават характеристиките на силиконовите елементи. Обратните токове на германните елементи са много по-високи от тези на техните силициеви аналози, което прави възможно значително да се увеличи ефективността на такива радиоустройства. Като се има предвид, че германийът не е толкова общ в природата като силиций, силициевите полупроводникови елементи се използват главно в радиоустройствата.