Ека кремній

Германій (від лат. Германія «Німеччина», батьківщина дослідника Клеменса Вінклера (1838–1904)) є хімічним елементом. Вперше його було виявлено 6 лютого 1886 року.

Зміст

історія

Германій був відкритий Клеменсом Вінклером, хіміком Бергакадемії Фрайберг (у Фрайберзі), який працював із кобальтовим склом. Він дослідив мінерал аргиродит і виявив новий елемент германій в 1886 році. Пізніше виявилося, що ека-кремній передбачений Дмитром Менделєєвим у 1871 році.

Виникнення

Германій широко поширений, але трапляється лише у дуже низьких концентраціях; Значення Кларка (= середній вміст у земній корі): 1,5 г/т. Він міститься як супутник мідних та цинкових руд (мідний шифер Хеттштедтера). Найважливішими мінералами є аргіродіт, канфілдіт, германіт та реньєрит. Деякі рослини збагачують германій. Ця властивість призводить до деяких дуже суперечливих тез щодо фізіології рослин («захист рослин від вірусів»), що в кінцевому підсумку також призводить до застосування в гомеопатії.

характеристики

Германій знаходиться в напівметалевому ряді в періодичній системі, але згідно з недавнім визначенням він класифікується як напівпровідник. Елементальний германій дуже крихкий і дуже стійкий на повітрі при кімнатній температурі. Він окислюється до оксиду германію (IV) (GeO2) лише тоді, коли сильно світиться в атмосфері кисню. Германій двовалентний і чотиривалентний. З’єднання германію (IV) є найбільш стійкими. Германій не атакується соляною кислотою, гідроксидом калію та розведеною сірчаною кислотою. У лужних розчинах перекису водню, концентрованій гарячій сірчаній кислоті та концентрованій азотній кислоті він, однак, розчиняється з утворенням гідрату діоксиду германію. Відповідно до його положення в періодичній системі, його хімічні властивості десь між кремнієм та оловом.

Германій - одна з небагатьох речовин, що має властивість аномалії щільності. Його щільність у твердому стані нижча, ніж у рідкому. Його зазорна зона становить близько 0,67 еВ при кімнатній температурі.

Вафлі з германію значно крихкіші, ніж кремнієві вафлі.

використання

Як напівпровідник, він був провідним матеріалом в електроніці, поки його не витіснив кремній. Сьогодні застосування можна знайти у високочастотній технології (наприклад, як складові напівпровідники SiGe) та детекторній технології (наприклад, як рентгенівські детектори). Для сонячних елементів з арсеніду галію (GaAs) іноді в якості матеріалу-носія використовують пластини з германію. Постійна решітки германію дуже подібна до константи арсеніду галію, так що GaAs зростає епітаксіально на монокристалах германію. У майбутньому германій може знову набути значення завдяки новій технології германій-вуглець-кремній.

Друге основне застосування - в інфрачервоній оптиці у вигляді вікон та систем лінз з полі- або монокристалічного германію, а також оптичних окулярів з інфрачервоною проникністю, так званих халькогенідних окулярів. Для цього застосовуються військові та цивільні прилади нічного бачення, а також термографічні камери. Вони можуть використовуватися, наприклад, для перевірки будинків на наявність витоків в ізоляції.

Інші важливі напрямки використання при виробництві оптичних хвилеводів та поліефірних волокон: У сучасних оптичних волокнах для телекомунікацій тетрахлорид германію використовується для покриття внутрішнього ядра волокна діоксидом германію для досягнення повного відбиття світлових хвиль. У хімії поліефіру діоксид германію використовується як каталізатор у виробництві певних поліефірних волокон та гранулятів, особливо для ПЕТ-пляшок, що підлягають вторинній переробці (ПЕТ = поліетилентерефталат).

З германієм, на відміну від сталі, кристалічна структура не може бути порушена нейтронним випромінюванням. Він пружно поглинає вплив нейтрона. Однак поки що це відкриття не використовувалося в реакторах.

Германій пропонується в різних дієтичних добавках, див. Наступний пункт Фізіологія.

фізіологія

Германій та його сполуки мають відносно низьку токсичність. Сліди германію можна знайти в таких продуктах: квасоля, томатний сік, устриці, тунець і часник. Він не зустрічається в жодному затвердженому на даний час препараті. Відповідно до сучасного стану науки, він не є важливим мікроелементом. Немає відомої біологічної функції германію. Обговорювався можливий вплив на вуглеводний обмін. Жодних хвороб дефіциту германію не відомо. Було обговорено, що дефіцит германію сприяє захворюванню на хворобу Кашина-Бека, остеоартритний стан, який в першу чергу вражає дітей у Китаї та колишньому Радянському Союзі. Однак це припущення базується лише на одному дослідженні.

токсичність

Отруєння германієм у людей дотепер сталося лише після прийому неорганічних сполук германію як харчових добавок. Перші симптоми - це втрата апетиту, втрата ваги, виснаження і м’язова слабкість. Далі слідують функціональні розлади нирок аж до ниркової недостатності включно, що може бути фатальним для пацієнта. Також повідомлялося про периферичну нейропатію як вторинне захворювання. У випадках, коли пацієнти пережили прийом неорганічних сполук германію, нормальну роботу нирок відновити не вдалося.

Повідомлялося про тимчасові нейротоксичні побічні ефекти при прийомі спірогерманію в клінічних випробуваннях. Спірогерманій випробовували як цитостатичний засіб у 1980-х роках. Дані досліджень на здорових добровольцях відсутні.

З експериментів на тваринах відомо, що германій має низьку гостру пероральну токсичність. Симптоми гострого отруєння великими дозами сполук германію включають:

Розширення судин (артерієктазії)
Птоз
ціаноз
тремор

Зрештою, параліч дихання призводить до загибелі досліджуваних тварин. Симптомами хронічного або субхронічного отруєння неорганічними сполуками германію є:

Втрата ваги
Зміни органів (маса органів)
Прогресуюча нейропатія
Пошкодження нирок

Органічні сполуки германію виявили меншу токсичність, але призвели до втрати ваги та зменшення кількості еритроцитів у досліджуваних тварин. Даних про тератогенну дію германію мало. Германат натрію було перевірено як не канцерогенний у щурів.

Механізм токсичності германію ще не до кінця вивчений. Однак спостерігались специфічні патологічні ефекти на мітохондрії ниркових та нервових клітин.

Взаємодія

Також обговорюється, чи може германій взаємодіяти з кремнієм у метаболізмі кісток. Він може блокувати дію діуретиків і знижувати або блокувати активність ряду ферментів, таких як дегідрогенази. В експериментах на тваринах миші демонструють збільшену тривалість сну, спричинену гексабарбіталом, якщо їх також обробляли сполуками германію. Це свідчить про те, що активність цитохрому P450 також обмежена. Повідомлялося про органічні сполуки германію, які блокують фермент детоксикації глутатіон-S-трансферазу.

Біодоступність та метаболізм

Германій дуже легко засвоюється організмом при попаданні всередину. Він розподіляється по всій тканині тіла, в першу чергу в нирках і щитовидці. На відміну від неорганічних сполук германію, органогерманіки не накопичуються в організмі людини. Однак існує лише кілька досліджень метаболізму германію.

Він по суті виводиться з сечею. Також відбувається виведення з жовчю та фекаліями.

Германій у харчових добавках

У деяких дієтичних добавках він знаходиться у формі спірогерманію (карбоксиетилгерманій сесквоксид, Ге-132) містять. Германій і особливо Ge-132 матимуть позитивний ефект проти:

приписується. Ці ефекти ще не підтверджені в жодному науково обґрунтованому дослідженні. Усі результати досліджень зі спірогерманієм для лікування раку є безрезультатними.

У Великобританії галузь добровільно утримується від продажу харчових добавок, що містять германій, через токсичність.

У 2000 році Федеральний інститут захисту споживачів та ветеринарної медицини прямо застерег від вживання Ge-132, оскільки не можна виключати серйозну шкоду здоров'ю та смерть. [2]

Незважаючи на це, у Німеччині можна без проблем отримати германій-132 із відповідних езотеричних джерел за кордоном і частково також у Німеччині. Рідель і Херд помістили свою книгу Органічний германій - світловий міст до себе ефективність наступна:

«Клініки раку та СНІДу в США, що виліковують пацієнтів з органічним германієм, є реальністю. В Японії проводились інтенсивні дослідження на тему органічного германію, але в Німеччині проводились також дослідження елемента, який зобов'язаний своїм ім'ям німецькому досліднику Клеменсу Вінклеру. Але знання про це залишалися в інсайдерських колах, заборони реклами, накладені могутніми, робили своє. В ЄС фармацевтична промисловість знала, як запобігти торгівлі ".

В якості причини використання органічного германію, що відкидається традиційною медициною, лобістські асоціації дають економічні інтереси, які вони заперечують.

посилання

Германій утворює Ge (II) та більш постійні сполуки Ge (IV), лише деякі мають технічне значення.

Також відомі представники гелідів (II) та Ge (IV) галогенідів германію. Тетрахлорид германію (GeCl4), рідина з температурою кипіння 83 ° C, утворюється, коли оксиди германію піддаються дії хлористого водню і є важливим проміжним продуктом у виробництві германію. Високочистий GeCl4 використовується у виробництві оптичних хвилеводів з кварцового скла з метою отримання високочистого шару оксиду германію (IV) на внутрішній стороні кварцових волокон. Непропорціонування йодиду германію (II) з утворенням германію та йодиду германію (IV) також може бути використано для отримання високочистих шарів германію (2 GeJ2 ↔ GeJ4 + Ge).

Германати - це сполуки германію, які отримують з його оксиду. Майже у всіх мінералах, що містять германій, германій присутній як германат.

Німці - назва водневих сполук германію, які утворюють гомологічний ряд ланцюгових молекул різної довжини. Моногерман або гідрид германію (GeH4) є газом і використовується в напівпровідниковій промисловості для епітаксії та легування.

Дивіться також: Категорія: Сполуки германію