Хімічний елемент германій знаходиться в четвертій групі (підгрупі головної) у таблиці елементів Менделєєва. Він відноситься до сімейства металів, його відносна атомна маса становить 73. По масі вміст германію в земній корі оцінюється показником 000007% по масі.

Історія відкриття

Хімічний елемент германій був встановлений завдяки прогнозами Дмитра Івановича Менделєєва. Саме їм передбачено існування экасилиция, були дані рекомендації з його пошуку. Російський хімік вважав, що цей металевий елемент знаходиться в титанових, цирконієвих рудах. Менделєєв намагався своїми силами знайти цей хімічний елемент, але його спроби не увінчалися успіхом. Тільки через п'ятнадцять років на копальні, розташованому в Химмельфюрсте, був знайдений мінерал, що отримав назву аргіродіт. Своїй назві дана сполука зобов'язана срібла, виявленого в цьому мінералі.


Хімічний елемент германій у складі був виявлений тільки після того, як до досліджень приступила група хіміків з гірничої академії р. Фрейберга. Під керівництвом К. Вінклера вони з'ясували, що на частку оксидів цинку, заліза, а також на сірку, ртуть доводиться тільки 93 відсотки мінералу. Вінклер припустив, що залишилися сім відсотків припадає на невідомий в той час хімічний елемент. Після проведення додаткових хімічних експериментів був виявлено германій. Про своє відкриття хімік повідомив у доповіді, представив інформацію, отриману про властивості нового елемента, Німецького хімічного суспільства. Хімічний елемент германій був представлений Вінклером як неметалів, за аналогією з сурмою і миш'яком. Хімік хотів назвати його нептунием, але ця назва вже використовувалося. Тоді його стали називати германій. Хімічний елемент, відкритий Вінклером, викликав серйозну дискусію між провідними хіміками того часу. Німецький вчений Ріхтер припустив, що це і є той самий экасилициум, про який говорив Менделєєв. Через деякий час дане припущення було підтверджено, що довело життєздатність періодичного закону, створеного великим російським хіміком.

Фізичні властивості

Як можна охарактеризувати германій? Хімічний елемент має 32 порядковий номер у періодичній системі Менделєєва. Даний метал плавиться при 9374 °С. Температура кипіння цієї речовини становить 2700 °С.

Цікаві факти

Германій – елемент, який вперше почали застосовувати в Японії для медичних цілей. Після численних досліджень германийорганических сполук, що проводяться на тваринах, а також в ході досліджень на людях, вдалося виявити позитивний вплив таких руд на живі організми. У 1967 році доктор К. Асаї вдалося виявити той факт, що у органічного німеччина існує величезний спектр біологічної дії.

Біологічна активність

Яка характеристика хімічного елемента німеччина? Він здатний переносити кисень по всіх тканинах живого організму. Потрапляючи в кров, він веде себе по аналогії з гемоглобіном. Германій гарантує повноцінне функціонування всіх систем організму людини.
Саме цей метал є стимулятором розмноження клітин імунітету. Він, у вигляді органічних сполук, дозволяє формувати гамма-інтерферони, які пригнічують розмноження мікробів. Германій перешкоджає утворенню злоякісних пухлин, не дає розвиватися метастазам. Органічні сполуки даного хімічного елемента сприяють виробленню інтерферону, захисної білкової молекули, яка виробляється організмом в якості захисної реакції на появу чужорідних тел.

Області застосування

Протигрибкову, антибактеріальну, противірусну властивість німеччина стало основою сфер його застосування. У Німеччині цей елемент в основному отримали як побічний продукт переробки кольорових руд. Різними способами, які залежать від складу вихідної сировини, виділяли германієвий концентрат. У його складі містилося не більше 10 відсотків металу. Саме в напівпровідникової сучасній техніці застосовується германій? Характеристика елемента, дана раніше, підтверджує можливість його використання для виробництва тріодів, діодів, силових випрямлячів, кристалічних детекторів. Також германій використовується при створенні дозиметричних приладів, пристроїв, які необхідні для вимірювання напруги постійного і змінного магнітного поля. Істотну область застосування даного металу складає виготовлення детекторів інфрачервоного випромінювання. Перспективним є використання не лише німеччина, але й деяких його сполук.

Хімічні властивості

Германій при кімнатній температурі досить стійкий до впливу вологи, кисню повітря. В ряду хімічних елементів (кремній - германій - олово) спостерігається збільшення відновлювальної здатності. Германій стійкий до дії розчинів соляної і сірчаної кислот, він не вступає у взаємодію з розчинами лугів. При цьому даний метал досить швидко розчиняється в царській горілці (семи азотної і соляної кислот), а також в лужному розчині пероксиду водню. Як дати повну характеристику хімічного елемента? Германій та його сплави необхідно проаналізувати не тільки з фізичним, хімічними властивостями, але і областям застосування. Процес окислення німеччина азотною кислотою протікає досить повільно.

Знаходження в природі

Спробуємо дати характеристику хімічного елемента. Германій у природі виявлено тільки у вигляді сполук. Серед найпоширеніших у природі германійвміщуючих мінералів виділимо германіт і аргіродіт. Крім того, германій присутній в сульфидах і силікату цинку, а в незначній кількості він є в різних типах кам'яного вугілля.

Шкоду для здоров'я

Який вплив надає на організм германій? Хімічний елемент, електронна формула якого має вигляд 1е; 8 е; 18 е; 7 е, може негативно впливати на людський організм. Наприклад, при завантаженні германієвого концентрату, подрібненні, а також завантаженні діоксиду даного металу, можуть з'являтися професійні захворювання. В якості інших джерел, що приносять шкоду здоров'ю, можна розглядати процес переплаву порошку німеччини в бруски, отримання чадного газу. Адсорбований германій можна досить швидко вивести з організму, більшою мірою з сечею. В даний час немає детальної інформації про те, наскільки токсичні неорганічні сполуки германію. Подразнюючу дію на шкіру надає тетрахлорид германію. У клінічних випробуваннях, а також при тривалому пероральному прийомі кумулятивних кількостей, які досягали 16 грамів спирогермания (органічного протипухлинного препарату), а також інших германієвих сполук, виявлена нефротоксическая і нейротоксическая активність даного металу. Подібні дозування в основному не характерні для промислових підприємств. Ті експерименти, що проводились на тваринах, були спрямовані на вивчення дії німеччина та його сполук на живий організм. В результаті вдалося встановити погіршення здоров'я при вдиханні істотного обсягу металевого пилу німеччина, а також його діоксиду. Вчені виявили в легенях тварин серйозні морфологічні зміни, які аналогічні проліферативним процесів. Наприклад, було виявлено істотне потовщення альвеолярних розділів, а також гіперплазія лімфатичних судин навколо бронхів, потовщення кровоносних судин. Діоксид німеччина не надає подразнюючої дії на шкіру, але безпосередній контакт цього з'єднання з оболонкою ока призводить до утворення германієвої кислоти, яка є серйозним очним подразником. При тривалих внутрішньочеревних ін'єкціях були виявлені серйозні зміни в периферичній крові.

Важливі факти

Самими шкідливими сполуками німеччина є хлорид і гідрид німеччина. Останнім речовина провокує серйозне отруєння. В результаті морфологічного обстеження органів тварин, які загинули при гострій фазі, показали суттєві порушення в системі кровообігу, а також клітинні модифікації в паренхіматозних органах. Вчені прийшли до висновку, що гідрид являє собою багатоцільовий отрута, яка вражає нервову систему, пригнічує систему периферійного кровообігу.

Тетрахлорид германія

Він є сильним подразником дихальної системи, очей, шкіри. В концентрації 13 мг/м 3 він здатний пригнічувати на клітинному рівні легеневий відповідь. При збільшенні концентрації даної речовини спостерігається серйозне роздратування верхніх дихальних шляхів, суттєві зміни ритму і частоти дихання. Отруєння цією речовиною призводить до катарально-десквамативним бронхіту, інтерстиціальної пневмонії.

Отримання

Так як в природі германій представлений в якості домішки до нікелевим, полиметаллическим, вольфрамових руд, для виділення чистого металу в промисловості проводять кілька трудомістких процесів, пов'язаних із збагаченням руди. З неї виділяють спочатку оксид німеччина, потім проводять його відновлення воднем при підвищеній температурі до отримання простого металу: GeO2 + 2H2 = Ge + 2H2O.

Електронні властивості та ізотопи

Германій вважають непрямозонним типовим напівпровідником. Величина його діелектричної статистичної проникності складає 16 а величина спорідненості до електрону - 4эВ. У тонкій плівці легованим галієм можна надати німеччину стан надпровідності. В природі присутній п'ять ізотопів цього металу. З них стабільними є чотири, а п'ятий піддається подвійного бета-розпаду, період напіврозпаду становить 158x10 21 років.

Висновок

В даний час органічні сполуки даного металу застосовують в різних сферах промисловості. Прозорість в інфрачервоній спектральній області металевого німеччина надвисокої чистоти важлива для виготовлення оптичних елементів інфрачервоної оптики: призм, лінз, оптичних вікон сучасних датчиків. Найпоширенішою сферою використання німеччина вважають створення оптики тепловізійних камер, які функціонують у діапазоні довжин хвиль від 8 до 14 мкм. Подібні пристрої застосовують у військовій техніці для систем інфрачервоного наведення, нічного бачення, пасивного теплобачення, протипожежних системах. Також германій має високий показник заломлення, що необхідно для антиблікового покриття. У радіотехніці транзистори на основі німеччина мають характеристики, які по багатьох показниках перевищують показники кремнієвих елементів. Зворотні струми у германієвих елементів істотно вище, ніж у кремнієвих аналогів, що дозволяє істотно збільшувати ефективність подібних радіоприладів. Враховуючи, що германій не так поширений в природі, як кремній, радиоприборах в основному застосовують кремнієві напівпровідникові елементи.