Eka силиций

Германий (от лат. Германия „Германия“, родината на изследователя Клеменс Уинклер (1838–1904)) е химичен елемент. За първи път е открит на 6 февруари 1886 година.

Съдържание

история

Германий е открит от Клеменс Уинклер, химик от Bergakademie Freiberg (във Фрайберг), който е работил с кобалтово стъкло. Той изследва минерала аргиродит и открива новия елемент германий през 1886 година. По-късно се оказва ека-силиция, предсказан от Дмитрий Менделеев през 1871 година.

Поява

Германийът е широко разпространен, но се среща само в много ниски концентрации; Стойност на Кларк (= средно съдържание в земната кора): 1,5 g/t. Намира се като спътник в медни и цинкови руди (меден шисти Hettstedter). Най-важните минерали са аргиродит, канфилидит, германит и рениерит. Някои растения обогатяват германия. Това свойство води до някои много противоречиви тези по отношение на физиологията на растенията („растителна защита срещу вируси“), които в крайна сметка също водят до приложения в хомеопатията.

характеристики

Германийът е в полуметалната серия в периодичната таблица, но според по-новата дефиниция е класифициран като полупроводник. Елементарният германий е много чуплив и много стабилен на въздух при стайна температура. Той се окислява до германиев (IV) оксид (GeO2) само когато силно свети в кислородна атмосфера. Германийът е двувалентен и четиривалентен. Германиевите (IV) съединения са най-устойчиви. Германийът не се атакува от солна киселина, разтвор на калиев хидроксид и разредена сярна киселина. В алкални разтвори на водороден пероксид, концентрирана гореща сярна киселина и концентрирана азотна киселина обаче тя се разтваря с образуването на германиев диоксид хидрат. Според позицията му в периодичната таблица химичните му свойства са между силиция и калая.

Германийът е едно от малкото вещества, които имат свойството аномалия на плътността. Плътността му е по-ниска в твърдо състояние, отколкото в течно състояние. Лентовата му разлика е около 0,67 eV при стайна температура.

Вафлите от германий са значително по-крехки от силициевите вафли.

използване

Като полупроводник той беше водещият материал в електрониката, докато не беше изместен от силиций. Днес приложенията могат да бъдат намерени във високочестотната технология (напр. Като SiGe полупроводници) и детекторната технология (напр. Като рентгенови детектори). За слънчеви клетки, изработени от галиев арсенид (GaAs), понякога като носител се използват пластини от германий. Константата на решетката на германия е много подобна на тази на галиев арсенид, така че GaAs расте епитаксиално върху монокристали германий. В бъдеще германийът може отново да придобие значение благодарение на новата технология германий-въглерод-силиций.

Второто му основно приложение е в инфрачервената оптика под формата на прозорци и системи за лещи, изработени от поли- или монокристален германий, както и оптични очила с инфрачервена пропускливост, така наречените халкогенидни очила. Области на приложение за това са военни и граждански устройства за нощно виждане, както и термографски камери. Те могат да се използват, например, за изследване на къщи за течове в изолацията.

Други важни приложения са при производството на оптични вълноводи и полиестерни влакна: В съвременните оптични влакна за телекомуникации германиевият тетрахлорид се използва за покриване на вътрешното ядро на влакната с германиев диоксид, за да се постигне пълно отражение на светлинните вълни. В полиестерната химия германиевият диоксид се използва като катализатор при производството на някои полиестерни влакна и гранули, особено за рециклируеми PET бутилки (PET = полиетилен терефталат).

С германия, за разлика от стоманата, кристалната структура не може да бъде нарушена от неутронно лъчение. Той поема еластично въздействието на неутрона. Досега обаче това откритие не е използвано в реактори.

Германий се предлага в различни хранителни добавки, вижте следната точка Физиология.

физиология

Германий и неговите съединения имат относително ниска токсичност. Следи от германий могат да бъдат намерени в следните храни: боб, доматен сок, стриди, риба тон и чесън. Не се открива в нито едно одобрено понастоящем лекарство. Според настоящото състояние на науката това не е съществен микроелемент. Няма известна биологична функция за германия. Обсъдено е възможно влияние върху метаболизма на въглехидратите. Не са известни заболявания с дефицит на германий. Обсъжда се, че дефицитът на германий допринася за болестта на болестта на Кашин-Бек, остеоартритно състояние, което засяга предимно децата в Китай и бившия Съветски съюз. Това предположение обаче се основава само на едно проучване.

токсичност

Отравяне с германий при хората досега се е случило само след прием на неорганични германиеви съединения като хранителни добавки. Първите симптоми са загуба на апетит, загуба на тегло, изтощение и мускулна слабост. Това е последвано от функционални нарушения на бъбреците, включително до бъбречна недостатъчност, която може да бъде фатална за пациента. Съобщава се и за периферна невропатия като вторично заболяване. В случаите, когато пациентите са преживели приема на неорганични германиеви съединения, нормалната бъбречна функция не може да бъде възстановена.

Преходни невротоксични странични ефекти са докладвани при прием на спирогерманий в клинични проучвания. Спирогерманийът е тестван като цитостатичен агент през 80-те години. Няма данни от проучвания при здрави доброволци.

От експерименти с животни е известно, че германийът има ниска остра орална токсичност. Симптомите на острото отравяне с големи дози германиеви съединения включват:

Разширяване на кръвоносните съдове (артериектазия)
Птоза
цианоза
тремор

В крайна сметка дихателната парализа води до смъртта на тестваните животни. Симптомите на хронично или субхронично отравяне с неорганични германиеви съединения са:

Отслабване
Органни промени (маса на органите)
Прогресивна невропатия
Увреждане на бъбреците

Органичните германиеви съединения показват по-малка токсичност, но водят до загуба на тегло и намаляване на броя на червените кръвни клетки в тестваните животни. Налични са малко данни за тератогенните ефекти на германия. Натриевият германат е тестван като не канцерогенен при плъхове.

Механизмът на токсичност на германия все още не е напълно изяснен. Въпреки това се наблюдават специфични патологични ефекти върху митохондриите на бъбречните и нервните клетки.

Взаимодействия

Също така се обсъжда дали германият вероятно показва взаимодействия със силиций в костния метаболизъм. Той може да блокира действието на диуретиците и да намали или блокира активността на редица ензими, като дехидрогенази. При експерименти с животни мишките показват увеличена продължителност на съня, предизвикана от хексабарбитал, ако са били допълнително третирани с германиеви съединения. Това предполага, че активността на цитохром Р450 също е ограничена. Има съобщения за органични германиеви съединения, които блокират ензима за детоксикация глутатион-S-трансфераза.

Бионаличност и метаболизъм

Германийът се абсорбира много лесно от организма при поглъщане. Разпределя се по цялата телесна тъкан, предимно в бъбреците и щитовидната жлеза. За разлика от неорганичните германиеви съединения, органогерманите не се натрупват в човешкото тяло. Съществуват обаче само няколко проучвания на метаболизма на германия.

По същество се екскретира с урината. Екскрецията чрез жлъчката и изпражненията също се извършва.

Германий в хранителни добавки

В някои хранителни добавки той е под формата на спирогерманий (карбоксиетилгерманиев сесквоксид, Ge-132) съдържат. Германий и особено Ge-132 ще имат положителен ефект срещу:

приписван. Тези ефекти все още не са потвърдени в нито едно научно обосновано проучване. Всички резултати от проучвания със спирогерманий за лечение на рак са неубедителни.

Във Великобритания индустрията доброволно се въздържа от продажба на хранителни добавки, съдържащи германий, поради токсичност.

През 2000 г. Федералният институт за защита на потребителите и ветеринарната медицина изрично предупреди срещу консумацията на Ge-132, тъй като не може да се изключи сериозно увреждане на здравето и смъртта. [2]

Независимо от това, в Германия е възможно без проблеми да се получи германий-132 от съответните езотерични източници в чужбина и отчасти също в Германия. Ридел и Херд поставят в книгата си Органичен германий - светлинният мост към себе си ефективност, както следва:

„Клиниките за рак и СПИН в САЩ, лекуващи пациенти с органичен германий, са реалност. В Япония се проведоха интензивни изследвания по темата за органичния германий, но също така бяха проведени изследвания в Германия за елемента, който дължи името си на германския изследовател Клеменс Уинклер. Но знанията за това останаха в инсайдерски кръгове, забраните за реклама, наложени от могъщите, направиха своето. В ЕС фармацевтичната индустрия знаеше как да предотврати търговията. "

Като причина за употребата на органичен германий, отхвърлен от конвенционалната медицина, икономическите интереси се дават от лобистки асоциации, които те отричат.

връзки

Германий образува Ge (II) - u. по-стабилни Ge (IV) съединения, само няколко са от техническо значение.

От германиевите халогениди Ge (II) - u. Представител на Ge (IV) е известен. Германиевият тетрахлорид (GeCl4), течност с точка на кипене 83 ° C, се образува, когато германиевите оксиди са изложени на хлороводород и е важно междинно съединение в производството на германий. GeCl4 с висока чистота се използва при производството на оптични вълноводи, направени от кварцово стъкло, за да се създаде високочист германиев (IV) оксиден слой от вътрешната страна на кварцовите влакна. Непропорционалността на германиев (II) йодид с образуването на германиев и германиев (IV) йодид може също да се използва за получаване на високо чисти германиеви слоеве (2 GeJ2 ↔ GeJ4 + Ge).

Германатите са съединения на германия, които са получени от неговия оксид. В почти всички минерали, съдържащи германий, германият присъства като германат.

Германците са името на водородните съединения на германия, които образуват хомоложна поредица от верижни молекули с различна дължина. Моногерманът или германиевият хидрид (GeH4) е газ и се използва в полупроводниковата индустрия за епитаксия и легиране.

Вижте също: Категория: Германиеви съединения