Кто и когда открыл германий
«То, чем является сегодня мир, хорошим и плохим, он обязан Гутенбергу . Все можно проследить до этого источника, но мы обязаны воздать ему должное,… ибо зло, которое принесло его колоссальное изобретение, в тысячу раз затмевается добро, которым удостоено человечество ".
Американский писатель Марк Твен (1835–1910)
Мифология и фольклор Музыка и исполнительское искусствоНемецкие изобретения и открытия - это идеи, объекты, процессы или методы, изобретенные, обновленные или открытые, частично или полностью, в Германии или за рубежом лицом из Германии (то есть кем-то, родившимся в Германии, в том числе от родителей не из Германии, или родившимся за границей по крайней мере с одним немецким родителем, которые большую часть своего образования или карьеры проработали в Германии). Часто вещи, обнаруженные впервые, также называют изобретениями, и во многих случаях между ними нет четкой границы.
Германия была домом для многих известных изобретателей, первооткрывателей и инженеров , включая Карла фон Линде , который разработал современный холодильник ; Пол Нипков , заложивший основу телевидения своим диском Нипкова ; Ганс Гейгер , создатель счетчика Гейгера ; и Конрад Цузе , который построил первый полностью автоматический цифровой компьютер ( Z3 ) и первый коммерческий цифровой компьютер ( Z4 ). Такие немецкие изобретатели, инженеры и промышленники, как граф Фердинанд фон Цеппелин , Отто Лилиенталь , Готлиб Даймлер , Рудольф Дизель , Хуго Юнкерс и Карл Бенц, помогли сформировать современные автомобильные и авиационные технологии. Аэрокосмический инженер Вернер фон Браун разработал первую космическую ракету в Пенемюнде, а позже был видным членом НАСА и разработал ракету Saturn V Moon. Работа Генриха Рудольфа Герца в области электромагнитного излучения сыграла решающую роль в развитии современной электросвязи.
Альберт Эйнштейн представил специальную теорию относительности и общую теорию относительности для света и гравитации в 1905 и 1915 годах соответственно. Вместе с Максом Планком он сыграл важную роль во введении квантовой механики , в которую позже внесли важный вклад Вернер Гейзенберг и Макс Борн . Вильгельм Рентген открыл рентгеновские лучи . Отто Хан был пионером в области радиохимии и открыл ядерное деление , а Фердинанд Кон и Роберт Кох были основателями микробиологии .
Печатный станок с подвижным шрифтом был изобретен немецким кузнецом Иоганном Гутенбергом в 15 веке. В 1997 году журнал Time Life назвал изобретение Гутенберга самым важным изобретением второго тысячелетия. В 1998 году сеть A&E оценила Гутенберга как самого влиятельного человека второго тысячелетия в их «Биографиях тысячелетия».
Ниже приводится список изобретений, нововведений или открытий, известных или общепризнанных как немецкие.
Получение
Германий встречается в виде примеси к полиметаллическим, никелевым, вольфрамовым рудам, а также в силикатах. В результате сложных и трудоёмких операций по обогащению руды и её концентрированию германий выделяют в виде оксида GeO2, который восстанавливают водородом при 600 °C до простого вещества:
Очистка и выращивание монокристаллов германия производится методом зонной плавки.
Физические свойства
Механические свойства [5]
Электронные свойства
Германий является типичным непрямозонным полупроводником.
- Статическая диэлектрическая проницаемость ε = 16,0
- Ширина запрещённой зоны (300 К) Eg = 0,67 эВ
- Собственная концентрация ni=2,33·10 13 см −3 [5][6] :
- электронов, продольная: mII=1,58m0, mII=1,64m0[7]
- электронов, поперечная: m┴=0,0815m0 , m┴=0,082m0[7]
- дырок, тяжелых: mhh=0,379m0
- дырок, легких: mhl=0,042m0
Легированный галлием германий в тонкой плёнке можно привести в сверхпроводящее состояние [8] .
Изотопы
История
20 интересных фактов про германий
Германий (от латинского Germanium), обозначается «Ge», элемент IV-й группы периодической системы химических элементов Дмитрия Менделеева; порядковый номер элемента 32, атомная масса составляет 72,59. Германий - твёрдое вещество с металлическим блеском, имеющее серо-белый цвет. Хотя если честно, иногда он может быть серым как сталь, иногда серебристым, а иногда и вовсе черным. Внешне германий довольно близок к кремнию.
1. В своём докладе о периодическом законе химических элементов в 1869 году русский химик Дмитрий Иванович Менделеев предсказал существование нескольких неизвестных на то время химических элементов, в частности и германия. В статье, датированной 11 декабря (29 ноября по старому стилю) 1870 года, Д. И. Менделеев назвал неоткрытый элемент экасилицием (из-за его местонахождения в Периодической таблице) и предсказал его атомную массу и другие свойства. В 1885 году в Фрайберге (Саксония) в одной из шахт был обнаружен новый минерал аргиродит. При химическом анализе нового минерала немецкий химик Клеменс Винклер обнаружил новый химический элемент. Учёному удалось в 1886 году выделить этот элемент, также химиком была отмечена схожесть германия с сурьмой. Об открытии нового элемента Винклер сообщил в двухстраничной статье, датируемой 6 февраля 1886 года и предложил в ней имя для нового элемента Germanium и символ Ge. В последующих двух больших статьях 1886-1887 гг. Винклер подробно описал свойства германия.
2. Первоначально Винклер хотел назвать новый элемент «нептунием», но это название было дано одному из предполагаемых элементов, поэтому элемент получил название в честь родины учёного - Германии.
3. Германий можно отнести к рассеянным элементам. В природе элемент вообще не встречается в свободном виде. Общее содержание германия в земной коре 1,5⋅10−4% по массе, то есть больше, чем, например, сурьмы, серебра, висмута. Это больше чем содержание таких химических элементов, как серебро, сурьма или висмут. Но вот собственные минералы германия довольно дефицитны и весьма редко встречаются в природе.
4. Металлический германий устойчив на воздухе при комнатной температуре и быстро окисляется при температуре выше красного каления (600-700°С) с образованием двуокиси, твёрдый германий не реагирует с азотом, водородом; жидкий германий при температуре 1000-1100°С взаимодействует с водородом.
5. Температура плавления германия составляет 938,25 °C, а температура кипения 2850 °C.
6. Германий является одним из немногих аномальных веществ, которые увеличивают плотность при плавлении. Плотность твёрдого германия 5,327 г/см3 (25 °С), жидкого - 5,557 г/см3 (1000 °С). Другие вещества, обладающие аналогичным свойством - вода, кремний, галлий, сурьма, висмут, церий.
7. Германий по электрофизическим свойствам является непрямозонным полупроводником.
8. Германий проводит ток не только в стандартном виде, но и в твердых растворах.
9. Слиток германия стоит практически столько же, сколько и слиток золота. Металл очень хрупок, почти как стекло, поэтому, уронив такой слиток, есть большая вероятность того, что металл просто разобьется.
10. Германий устойчив к воздействию растворов соляной и серной кислот, он не вступает во взаимодействие с растворами щелочей. При этом данный металл довольно быстро растворяется в царской водке (семи азотной и соляной кислот), а также в щелочном растворе пероксида водорода.
11. Германий был обнаружен на поверхности солнца, а также в составе упавших с космоса метеоритов.
12. Германий - это элемент, который впервые стали применять в Японии для медицинских целей. После многочисленных исследований германийорганических соединений, проводимых на животных, а также в ходе исследований на людях, удалось обнаружить положительное воздействие таких руд на живые организмы. В 1967 году доктору К. Асаи удалось обнаружить тот факт, что у органического германия существует огромный спектр биологического воздействия.
13. Именно этот металл является стимулятором размножения клеток иммунитета. Он, в виде органических соединений, позволяет формировать гамма-интерфероны, которые подавляют размножение микробов.
14. Разведанные запасы германия в мире составляют около 1 000 тонн. Почти половина из них сокрыта в недрах США. Еще 410 тонн - достояние Китая.
15. Годовое производство германия колеблется в пределах 100-120 тонн, в зависимости от спроса.
17. До конца 1930-х годов германий не использовался в промышленности. Элемент не обладает такой прочностью как вольфрам или титан, он не служит неисчерпаемым источником энергии как плутоний или уран, электропроводность материала также далеко не самая высокая, да и в промышленной технике главным металлом является железо. Несмотря на это, германий является одной из важнейших составляющих технического прогресса нашего общества, т.к. он еще раньше, даже чем кремний стал использоваться как полупроводниковый материал. Сегодня основными потребителями германия являются: 35 % волоконная оптика; 30 % тепловизорная оптика; 15 % химические катализаторы; 15 % электроника; небольшие количества германия потребляет металлургия. Также германий широко применяется в ядерной физике в качестве материала для детекторов гамма-излучения.
18. Германий обнаружен в животных и растительных организмах. Малые количества германия не оказывают физиологического действия на растения, но токсичны в больших количествах. Германий нетоксичен для плесневых грибков. Для животных германий малотоксичен. У соединений германия не обнаружено фармакологическое действие. Допустимая концентрация германия и его оксида в воздухе - 2 мг/м³, то есть такая же, как и для асбестовой пыли.
20. Германий препятствует образованию злокачественных опухолей, не дает развиваться метастазам. Органические соединения данного химического элемента способствуют выработке интерферона, защитной белковой молекулы, которая вырабатывается организмом в качестве защитной реакции на появление инородных тел.
Ещё по теме:
На данный момент я уже лично посетил более 400 предприятий, а вот и ссылки на все мои промрепортажи:
Литература
использовать
электроника
Как полупроводник , германий в форме монокристалла был ведущим материалом в электронике до 1970-х годов, особенно для производства первых диодов и биполярных транзисторов, доступных на рынке , пока он не был заменен кремнием в этих областях. Сегодня их можно найти в высокочастотной технологии (например, в качестве полупроводниковых соединений кремний-германий ) и в технологии детекторов (например, в качестве детекторов рентгеновского излучения). Для солнечных элементов, изготовленных из арсенида галлия (GaAs), в качестве материала носителя иногда используются пластины из германия. Период решетки германия очень похож на период решетки арсенида галлия, так что GaAs может расти эпитаксиально на монокристаллах германия.
Очки и волокна
Его второе основное применение - инфракрасная оптика в виде окон и систем линз из поли- или монокристаллического германия, а также оптических стекол с проницаемостью для инфракрасного излучения, так называемых халькогенидных очков. Сферы применения для этого включают военные и гражданские приборы ночного видения и тепловизионные камеры . Благодаря высокому показателю преломления n = 4,0 германий используется в качестве измерительного кристалла в FTIR / ATR спектроскопии ( инфракрасной спектроскопии ATR ).
Другие важные области применения - производство оптических волноводов и полиэфирных волокон: в современных стеклянных волокнах для телекоммуникаций тетрахлорид германия используется для обогащения диоксида германия во внутренней сердцевине волокна во время химического осаждения из паровой фазы . Это приводит к более высокому показателю преломления в сердцевине по сравнению с оболочкой волокна , что обеспечивает направление световых волн. В химии полиэфиров диоксид германия используется в качестве катализатора при производстве некоторых полиэфирных волокон и гранулятов, особенно для перерабатываемых бутылок из ПЭТ (ПЭТ = полиэтилентерефталат ).
Ядерная медицина и ядерные технологии
68 Ge используется в генераторе галлия-68 в качестве материнского нуклида для производства галлия-68. Также обнаружен 68 Ge в качестве источника для детекторной калибровки в применении позитронно-эмиссионной томографии .
В качестве монокристалла высокой чистоты германий используется в качестве детектора излучения.
Германий в пищевых добавках
Вещество бис (карбоксиэтил) полуторный оксид германия ( Ge-132 ) рекламировалось как пищевая добавка для использования при ряде заболеваний, включая рак , синдром хронической усталости , иммунодефицит , СПИД , высокое кровяное давление , артрит и пищевую аллергию . Пока что никаких научных доказательств положительного влияния на течение болезни не получено.
Согласно Европейской директиве 2002/46 / EC о сближении законов стран-членов ЕС о пищевых добавках , германий не следует использовать в пищевых добавках. Поэтому во многих странах ЕС, которые уже согласовали свое национальное законодательство, в том числе в Германии и Австрии, добавление германия в качестве минерального источника в пищевые добавки не допускается.
Ответственные органы прямо предостерегают от потребления Ge-132 , так как нельзя исключать серьезный ущерб здоровью и смерть.
Лекарственное использование германия
Терапевтическая эффективность анти- неопластического вещества спирогермания в раковых заболеваниях не была доказана. Нет одобренных готовых лекарственных средств с активным ингредиентом спирогермания. В Германии лекарства (рецепты), содержащие германий, считаются сомнительными , за исключением гомеопатических разведений от D4. Поэтому их производство и распространение запрещены. Germanium metallicum выпускается в виде гомеопатических лекарств . Ди- калия цитрат германий лактата описан в качестве компонента гомеопатических препаратов .
История
Физические свойства
Кристаллическая структура германия.Механические свойства [5]
Электронные свойства
Германий является типичным непрямозонным полупроводником.
- Статическая диэлектрическая проницаемость ε = 16,0
- Ширина запрещённой зоны (300 К) Eg = 0,67 эВ
- Собственная концентрация ni=2,33·10 13 см −3 [5][6] :
- электронов, продольная: mII=1,58m0, mII=1,64m0[7]
- электронов, поперечная: m┴=0,0815m0 , m┴=0,082m0[7]
- дырок, тяжелых: mhh=0,379m0
- дырок, легких: mhl=0,042m0
Легированный галлием германий в тонкой плёнке можно привести в сверхпроводящее состояние [8] .
Изотопы
Литература
Примечания
Краткий курс истории. Открытие, предсказанное Менделеевым
6 февраля 1886 года немецкий химик Клеменс Винклер опубликовал статью, в которой сообщил об открытии германия – одного из химических элементов, существование которых предсказал Д. И. Менделеев, основываясь на своей периодической таблице.
Суть истории
Когда Менделеев разработал свою периодическую таблицу, в ней было несколько пробелов. На основании данных об известных элементах и их расположении в таблице Дмитрий Иванович еще в 1869 году, излагая периодический закон химических элементов, предсказал плотность и атомную массу пока неизвестных элементов, которые должны были закрыть «белые пятна» в таблице. Открытие новых элементов подтвердило бы теорию Менделеева и выявленный им периодический закон. И словно золотоискатели эпохи золотой лихорадки, многие химики бросили свои усилия на поиски недостающих элементов периодической таблицы.
Д.И. Менделеев
В поисках элементов
Первым был обнаружен галлий, открытие совершил французский ученый де Буабодран в 1875 году, причем плотность и атомная масса элемента почти на сто процентов совпали с предсказанными Менделеевым. Спустя четыре года шведский профессор выявил скандий – и вновь поразительное совпадение его действительных и предсказанных свойств. Мир замер в ожидании обнаружения экасилиция (который позднее назовут германием) – элемента, чьи свойства Дмитрий Иванович предсказал наиболее детально.
Лучшее подтверждение
На одном из немецких рудников в 1885 году была обнаружена необычная серебряная руда. Разбираться в ее составе было поручено химику Клеменсу Винклеру. Все оказалось понятно на 93 %. В основе вещества было серебро, остальное – сера и известные примеси. Вот только 7 % Винклеру никак не удавалось определить. Он предположил, что столкнулся с тем самым, предсказанным Менделеевым химическим элементом. Почти пять месяцев немецкий ученый потратил на расчеты и попытки выявить элемент, едва не подорвал здоровье в кропотливых трудах. Наконец, 6 февраля 1886 года ему сопутствовал успех. Винклер выявил германий, свойства которого удивительно совпали с предсказанием Менделеева: атомная масса 72,3 при плотности 5,47 г/см 3 против предсказанных 72 и 5,5 г/см 3 . Это открытие стало лучшим подтверждением теории Менделеева в то время.
Содержание
Применение
Оптика
Радиоэлектроника
Прочие применения
- Германий широко применяется в ядерной физике в качестве материала для детекторов гамма-излучения.
Случаться
Германий широко распространен, но встречается только в очень низких концентрациях. Величина Кларка , т.е. среднее содержание в земной коре, составляет около 1,5 г / т . В природе он встречается в основном в форме сульфидов или тиогерманатов и часто встречается вместе с медными и цинковыми рудами , в том числе в медных сланцах Мансфельда . Наиболее важными минералами являются аргиродит (Ag 8 GeS 6 ), канфилдит , германит (Cu 6 FeGe 2 S 8 ) и рениерит . Некоторые растения обогащают германий. Это свойство приводит к весьма спорным тезисам относительно физиологии растений («защита растений от вирусов»), которые оправдывают применение в гомеопатии .
Как был открыт Германий
История открытия германия очень таинственная. Русский ученый и химик Д.И. Менделеев в своей работе «Периодический закон химических элементов» предположил существование нескольких неизвестных пока химических элементов в 1869 году. Одним из таких элементов был как раз и германий. Дмитрий Иванович назвал этот элемент «экосиликон» и предположил, что его вес будет равен 72 а.е.м.
Через 16 лет в середине 1885 года в одной из шахт расположенных вблизи Фрайдберга (Германия) бвл обнаружен новый минерал. Его назвали аргиродитом из-за высокого содержания серебра. Немецкий химик Клеменс Винклер проанализировал новый минерал и выяснил, что он состоит из серебра, серы и неизвестного элемента. В 1886 году Винклер смог выделить новый элемент и выявил, что он похож на сурьму.
Клеменс Винклер перед тем как опубликовать данные своих опытов решил, что назовет новый элемент нептуний. Это решение он принял потому что открытию планеты Нептун так же предшествовали математические расчеты, как и в истории с Менделеевым. Как оказалось это имя было уже занято другим элементом, но не тем которое имеет такое название сейчас. Сегодняшний нептуний был открыт только в 1940 году. По-этому Винклер принял решение назвать новый элемент Германием в честь своей Родины, аналогично Галлию.
До конца 1930-х годов предполагалось, что этот элемент плохо проводит электричество. В те времена мировое производство германия насчитывало всего несколько килограммов в год. Ситуация координально изменилась только в 1945 году, когда его признали значимым полупроводником. В 1955 году были получены первые кремний-германиевые сплавы, которые уже имели значительный коммерческий вес. К концу этого десятилетия мировое производство германия составляло порядка 40 тонн ежегодно.
характеристики
Элементарный германийГерманий является частью полуметаллического ряда в периодической таблице , но согласно более позднему определению он классифицируется как полупроводник . Элементарный германий очень хрупок и очень стабилен на воздухе при комнатной температуре. Он окисляется до оксида германия (IV) (GeO 2 ) только тогда, когда он сильно светится в кислородной атмосфере . GeO 2 является диморфным и превращается из модификации рутила (CN = 6) в структуру β-кварца (CN = 4) при 1033 ° C. В виде порошка он легко воспламеняется и продолжает гореть после удаления источника возгорания. В компактном виде не горюч.
Германий может быть двухвалентным или четырехвалентным. Соединения германия (IV) являются наиболее стойкими. Германий не подвергается воздействию соляной кислоты , гидроксида калия и разбавленной серной кислоты . Напротив, в щелочных растворах перекиси водорода , концентрированной горячей серной кислоте и концентрированной азотной кислоте он растворяется с образованием гидрата диоксида германия. Согласно положению в периодической таблице , его химические свойства находятся где-то между кремнием и оловом .
Германий - одно из немногих веществ, у которых наблюдается аномалия плотности . Его плотность в твердом состоянии ниже, чем в жидком. Его ширина запрещенной зоны составляет около 0,67 эВ при комнатной температуре .
Германий вафли значительно более хрупкие , чем кремниевые пластины.
Немецкий химик Клеменс Винклер открыл германий
6 февраля 1886 года немецкий химик Клеменс Винклер открыл химический элемент при анализе минерала аргиродита. Существование элемента за пятнадцать лет до его открытия расчетами предсказал Дмитрий Иванович Менделеев.
Менделеев дал описание физико-химических свойств элемента и назвал его «экасилиций», что по латыни означает «первый аналог кремния». Винклер решил назвать его в честь своей страны «германием». Менделеев полностью одобрил это решение: «Так как открытие германия является венцом периодической системы, то Вам, как «отцу» германия, принадлежит этот венец; для меня же является ценной моя роль предшественника и то дружеское отношение, которое я встретил у Вас».
После поддержки этого названия таким «светилой» оно просто не могло не утвердиться. А переписка Клеменса Винклера и Дмитрия Ивановича Менделеева переросла в добрую дружбу ученых.
Германий – один из самых важных составляющих технического прогресса. Ведь именно он стал ведущим полупроводниковым материалом: германиевые диоды и триоды нашли широкое применение в радиоприемниках и телевизорах, счетно-решающих устройствах и в разнообразной измерительной аппаратуре.
Однако, знаменит он не только своими уникальными физическими данными. Германий – один из немногих элементов таблицы Менделеева, который имеет редкостные терапевтические свойства. Спектр его биологического воздействия очень широк: он переносит кислород к тканям организма, повышает иммунный статус и развивает противоопухолевую активность.
Где и как добывают Германий
На сегодняшний день, мировое производство германия составляет порядка 120 тонн ежегодно. Лидерами в этом направлении являются Китай(80 тонн), Россия(5 тонн) и США(3 тонны). В большинстве случаев германий добывают в качестве побочного продукта производства таких металлов как цинк, медь, свинец и серебро. Наибольшее процентное соотношение содержания этого элемента приходится на руду цинка — сфалерит. Его содержание в этом минерале варьируется около 0.3%. По оценкам ученых в известных на сей день запасах цинка содержится как минимум 10 000 тонн германия.
Интересным моментом является то, что это не самый главный источник этого элемента. По оценкам экспертов в месторождениях угля находится порядка 120 000 тонн этого элемента. В таких месторождениях германий добывают из так называемой «летучей золы», которая являлась топливом для электростанций. Такой метод добычи германия был разработан и введен в производство в СССР в 1959 году. Алекса́ндр Адо́льфович Бу́рба совместно с Институтом «Унипромедь» разработали и внедрили его в производство на Медногорский медно-серный комбинат. Еще через три года этот метод внедрили на Ангренском химико-металлургическом заводе. Эти два завода перекрывали потребность СССР в этом химическом элементе и в 1970 году начали продавать его на экспорт. После такого успеха этой технологией начал пользоваться и Китай.
Процесс получения германия из металлических руд на примере сфалерита выглядит следующим образом. Руда методом нагревания и обжига на воздухе превращается в оксиды. В результате одна часть германия остается в пыли, а другая превращается в германаты. Вместе с цинком они выщелачиваются из шлака серной кислотой. В результате в растворе остается только цинк, а остальные металлы выпадают в виде осадка. После этого оставшийся в осадке цинк удаляется так называемым «вельц-процессом» и выщелачивается еще раз. В результате в осадке остается диоксид германия который под воздействием хлора или соляной кислоты преобразуется в тетрахлорид германия. Из-за того, что германий имеет низкую температуру кипения он может быть выделен методом отгонки.
Нахождение в природе
литература
Химические свойства
В химических соединениях германий обычно проявляет валентности 4 или 2. Соединения с валентностью 4 стабильнее. При нормальных условиях устойчив к действию воздуха и воды, щелочей и кислот, растворим в царской водке и в щелочном растворе перекиси водорода. Применение находят сплавы германия и стёкла на основе диоксида германия.
Соединения германия
Неорганические
Органические
Основная статья: Германийорганические соединенияХимические свойства
В химических соединениях германий обычно проявляет валентности 4 или 2. Соединения с валентностью 4 стабильнее. При нормальных условиях устойчив к действию воздуха и воды, щелочей и кислот, растворим в царской водке и в щелочном растворе перекиси водорода. Применение находят сплавы германия и стёкла на основе диоксида германия.
Соединения германия
Неорганические
Органические
Основная статья: Германийорганические соединенияСм. также
Германий как химический элемент таблицы Менделеева
Г Германий является химическим элементом таблицы Менделеева с атомным номером 32 и условным обозначением Ge. Германий представляет собой блестящий, хрупкий, серовато-белый металлоид из углеродной группы. Содержаниефизиология
Германий и его соединения обладают относительно низкой острой токсичностью . Следы германия можно найти в следующих продуктах: фасоль , томатный сок , устрицы , тунец и чеснок . Согласно уровню техники, это не существенный микроэлемент. Биологическая функция германия неизвестна. Заболевания, связанные с дефицитом германия, неизвестны.
токсичность
Ущерб здоровью, вызванный германием, возникал у людей несколько раз после длительного приема соединений германия в качестве пищевых добавок. Это может привести к функциональным нарушениям почек вплоть до (необратимой) почечной недостаточности, что может быть фатальным для пациента . Сообщалось также о периферической невропатии и других вторичных неврологических повреждениях.
Из экспериментов на животных известно, что германий имеет низкую острую пероральную токсичность. У крыс значение LD 50 (доза, при которой умирает половина подопытных животных) составляет 3700 мг на килограмм массы тела.
По имеющимся в настоящее время данным экспериментов на животных, германий не является тератогенным или канцерогенным .
Механизм токсичности германия до конца не изучен. Однако специфических патологических эффектов на митохондрии разных клеток не наблюдалось.
Взаимодействия
Биодоступность и метаболизм
Германий очень легко усваивается организмом при приеме внутрь. Он распространяется по всему телу, в первую очередь в почках и щитовидной железе . В отличие от неорганических соединений германия, органогерманики не накапливаются в организме человека. Однако исследований метаболизма германия мало.
В основном выводится с мочой. Также происходит экскреция с желчью и фекалиями .
веб ссылки
Викисловарь: Германий - объяснение значений, происхождение слов, синонимы, переводыСсылки
Элементы расположены в порядке возрастания стандартного электродного потенциала.- Химические элементы
- Соединения германия
- Полупроводники
- Элементы, предсказанные Дмитрием Менделеевым
- Германий
Wikimedia Foundation . 2010 .
Синонимы:Полезное
Смотреть что такое "Германий" в других словарях:
ГЕРМАНИЙ — (Germanium), Ge, химический элемент IV группы периодической системы, атомный номер 32, атомная масса 72,59; неметалл; полупроводниковый материал. Германий открыт немецким химиком К. Винклером в 1886 … Современная энциклопедия
Германий — (Germanium), Ge, химический элемент IV группы периодической системы, атомный номер 32, атомная масса 72,59; неметалл; полупроводниковый материал. Германий открыт немецким химиком К. Винклером в 1886. … Иллюстрированный энциклопедический словарь
ГЕРМАНИЙ — (лат. Germanium) Ge, химический элемент IV группы периодической системы, атомный номер 32, атомная масса 72,59. Назван от латинского Germania Германия, в честь родины К. А. Винклера. Серебристо серые кристаллы; плотность 5,33 г/см³, tпл 938,3 … Большой Энциклопедический словарь
германий — сущ., кол во синонимов: 3 • полупроводник (7) • экасилиций (1) • элемент (159) … Словарь синонимов
Происхождение названия
Назван в честь Германии, родины Винклера.
Содержание
Распространенность Германия
Германий является редким элементом как в природе так и во Вселенной. В межзвездном пространстве этот элемент вырабатывается звездным нуклеосинтезом. Преимущественно это происходит в результате S-синтеза гигантских асимптотических ветвящихся звезд. S-синтез представляет собой медленный нейтронный захват более легких элементов внутри пульсирующих красных гигантских звезд. С помощью спектрального анализа германий был обнаружен в некоторых из самых отдаленных звезд и в атмосфере Юпитера. Процентное содержание этого элемента во Вселенной не было определено.
Что же касается распространенности в земной коре, то содержание германия тут оценивается в 1.6 ppm. Это означает что на одну тонну массы содержится 1.6 граммов элемента. Сегодня науке известно лишь несколько минералов которые содержат заметное содержание металла. К германийсодержащим минералам относятся аргиродит, бриартит, германит и рениерит. Еще такими минералами являются аргутит, бартелькеит и криеселит, но содержание элемента в них чрезвычайно маленькое. Кроме всего прочего эти минералы так же встречаются массово крайне редко. Из-за этого организовать добычу из этих минералов массово не представляется возможным. Редкость элемента и трудозатраты его добычи и переработки обуславливают его высокую цену. Цена за 1 кг чистого германия может достигать 2 тысяч американских долларов. Если вдуматься в цифру то за 1 тонну чистого германия страна производитель может получить до 2 000 000$.
Германий
Германий (от латинского Germania , Германия », согласно стране, где он был впервые обнаружен) - химический элемент с символом элемента Ge и атомным номером 32. В периодической таблице он находится в четвертом периоде и в четвертой основной группе. (14. Группа IUPAC , p- блок и углеродная группа ). Впервые он был обнаружен в минерале аргиродите в 1886 году .
Происхождение названия
Назван в честь Германии, родины Винклера.
Ссылки
Элементы расположены в порядке возрастания стандартного электродного потенциала.- Химические элементы
- Соединения германия
- Полупроводники
- Элементы, предсказанные Дмитрием Менделеевым
- Германий
Wikimedia Foundation . 2010 .
Синонимы:Полезное
Смотреть что такое "Германий" в других словарях:
ГЕРМАНИЙ — (Germanium), Ge, химический элемент IV группы периодической системы, атомный номер 32, атомная масса 72,59; неметалл; полупроводниковый материал. Германий открыт немецким химиком К. Винклером в 1886 … Современная энциклопедия
Германий — (Germanium), Ge, химический элемент IV группы периодической системы, атомный номер 32, атомная масса 72,59; неметалл; полупроводниковый материал. Германий открыт немецким химиком К. Винклером в 1886. … Иллюстрированный энциклопедический словарь
ГЕРМАНИЙ — (лат. Germanium) Ge, химический элемент IV группы периодической системы, атомный номер 32, атомная масса 72,59. Назван от латинского Germania Германия, в честь родины К. А. Винклера. Серебристо серые кристаллы; плотность 5,33 г/см³, tпл 938,3 … Большой Энциклопедический словарь
германий — сущ., кол во синонимов: 3 • полупроводник (7) • экасилиций (1) • элемент (159) … Словарь синонимов
Экономика
Год Цена
($/кг) [16]1999 1 400 2000 1 250 2001 890 2002 620 2003 380 2004 600 2005 660 2006 880 2007 1 240 2008 1 490 2009 950 Средние цены на германий в 2007 году [17]
- Германий металлический $1200/кг
- Германий диоксид (двуокись) $840/кг
См. также
Германий
Светло-серый полупроводник с металлическим блескомГерма́ний / Germanium (Ge), 32
[Ar] 3d 10 4s 2 4p 2
2,01 (шкала Полинга)
GeПримечания
Нахождение в природе
Биологическая роль
Германий обнаружен в животных и растительных организмах. Малые количества германия не оказывают физиологического действия на растения, но токсичны в больших количествах. Германий нетоксичен для плесневых грибков.
Соединения двухвалентного германия значительно более токсичны [18] .
Применение Германия
Применение германия является довольно ограниченным из-за его редкости и высокой стоимости. Основное распределение этого элемента идет по следующим направлениям в зависимости от спроса. 35% идет на изготовление оптоволоконной продукции. 30% находят применение в различного рода тепловизорах. 15% приходится на катализаторы полимеризации. Еще 15% осваиваются для производства электроники и солнечно-электронных приборов. Оставшиеся 5% распределяются между металлургией, химиотерапией и люминофором.
Благодаря таким свойствам германия, как высокий показатель преломления и низкая оптическая дисперсия, он становится полезным для производства широкоугольных объективов камер, микроскопов и сердечной жилы оптоволокна. Так как германий прозрачен в инфракрасных длиннах волн, он становится важным оптическим материалом. Его часто используют в качестве передней оптики тепловизионных камер. Обычно такие приборы работают в диапазоне от 8 до 14 микрон.
Широко распространены в приборах ночного видения и системах пожаротушения. Так же дистанционные измерители температуры. Которые находят применение как в технике(автомобильный измеритель температуры антифриза), медицине(измеритель температуры тела) и военной сфере(самонаводящиеся головки тепловых ракет). В электронике кремниево-германиевые сплавы находят применение в высокоскоростных интегральных схемах. Как показала практика микропроцессоры из кремниево-германиевого сплава намного быстрее чем просто кремниевые.
Так же довольно существенный процент применения германия занимают солнечные батареи. Германий обычно выступает подложкой для пластин высокоэффективных многопереходных фотоэлементов.
Получение
Германий встречается в виде примеси к полиметаллическим, никелевым, вольфрамовым рудам, а также в силикатах. В результате сложных и трудоёмких операций по обогащению руды и её концентрированию германий выделяют в виде оксида GeO2, который восстанавливают водородом при 600 °C до простого вещества:
Очистка и выращивание монокристаллов германия производится методом зонной плавки.
Германий
Светло-серый полупроводник с металлическим блескомГерма́ний / Germanium (Ge), 32
[Ar] 3d 10 4s 2 4p 2
2,01 (шкала Полинга)
GeБиологическая роль
Германий обнаружен в животных и растительных организмах. Малые количества германия не оказывают физиологического действия на растения, но токсичны в больших количествах. Германий нетоксичен для плесневых грибков.
Соединения двухвалентного германия значительно более токсичны [18] .
Интересные факты
Интересных фактов связанных с германием достаточно много. Стоит начать с того, что некоторые соединения германия являются очень реакционноспособными. В связи с этим они могут взаимодействовать со слизистой человека и могут привести даже к смерти.
Так же интересным фактом является то, что в 1948 году был разработан первый транзистор на основе германия. Считается, что этот момент положил начало твердотельной электронике. На сегодняшний день, германий является самым чистым химическим элементом, который людям удалось очистить. Количество примесей в этом образце составила 1 часть на 10 10 . В 2005 году из-за этого открытия германий стал первым в мире сверхпроводником и его применение открыло второе дыхание.
Добыча и производство
По данным USGS , годовое производство в 2014 году оценивалось в 165 т, из которых 120 т приходится на Китай. Цена за 1 кг германия в 2014 году составляла около 1900 долларов США . По данным ЕС, в 2003 году цена составляла 300 долларов США за кг, а к 2009 году она выросла до 1000 долларов США.
Содержащие оксид германия (GeO 2 ) дымовые газы при переработке цинковой руды особенно подходят для производства германия. Германий обогащается из дымовых газов путем растворения летучей золы в серной кислоте. После осаждения растворенных GeO 2 и ZnO проводится дальнейшая обработка путем отгонки хлоридов металлов. Затем гидролиз снова приводит к оксиду, который восстанавливается до германия водородом . Представление германия высокой чистоты может, для. Б. осуществляется методом зонной плавки .
Применение
Оптика
Радиоэлектроника
Прочие применения
- Германий широко применяется в ядерной физике в качестве материала для детекторов гамма-излучения.
ссылки
Германий образует Ge (II) и более стабильные соединения Ge (IV), лишь некоторые из них имеют техническое значение.
Известны также Ge (II) и Ge (IV) представители галогенидов германия. Тетрахлорид германия (GeCl 4 ), жидкость с температурой кипения 83 ° C, образуется при воздействии хлористого водорода на оксиды германия и является важным промежуточным продуктом при производстве германия. GeCl 4 высокой чистоты используется в производстве оптических волноводов из кварцевого стекла для получения слоя оксида германия (IV) высокой чистоты на внутренней стороне кварцевых волокон. Диспропорционировании из германия (II) , йодид с образованием германии и германии (IV) йодид также может быть использован для получения высокочистых германиевых слоев :
Германаты - это соединения германия, полученные из его оксида. Германий присутствует в виде германата почти во всех минералах, содержащих германий.
Немцы называют водородные соединения германия, которые образуют гомологичный ряд цепных молекул разной длины. Моногерман или гидрид германия (GeH 4 ) представляет собой газ и используется в полупроводниковой промышленности для эпитаксии и легирования.
Экономика
Год Цена
($/кг) [16]1999 1 400 2000 1 250 2001 890 2002 620 2003 380 2004 600 2005 660 2006 880 2007 1 240 2008 1 490 2009 950 Средние цены на германий в 2007 году [17]
- Германий металлический $1200/кг
- Германий диоксид (двуокись) $840/кг
Оглавление
история
Клеменс Винклер , первый производитель чистого германия
Препараты из элемента германия, сделанные Клеменсом Винклером.
Вверху: препараты, представленные на Всемирной выставке 1904 года в Сент-Луисе.
Внизу: сульфид германия от 6 февраля 1886 года.Когда Дмитрий Менделеев разработан на периодическую таблицу в 1871 году , он пришел через зазор ниже кремния и постулировал ранее неизвестный элемент, который он назвал эка-кремний. Менделеев делал предсказания о свойствах эка-кремния и его соединений, но наука отвергла их.
В 1885 году Клеменс Винклер (1838–1904), химик из Bergakademie Freiberg , обнаружил, работая с недавно обнаруженным минералом аргиродитом, что его количественный анализ всегда давал нехватку около семи процентов. Сколько раз анализ повторялся, дефицит оставался более или менее постоянным, и Винклер, наконец, подозревал, что минерал содержит ранее неизвестный элемент. После четырех месяцев работы, 6 февраля 1886 года, ему наконец удалось выделить белый сульфидный осадок, который можно было превратить в металлический порошок в потоке водорода . Основываясь на ранее открытой планете Нептун , Винклер изначально хотел назвать новый элемент Нептунием . Однако, поскольку это название уже использовалось для другого предполагаемого элемента, он назвал его германием в честь места открытия. Винклер первоначально подозревал, что германий является эка-стибием, постулированным Менделеевым , в то время как Менделеев первоначально хотел классифицировать его как эка-кадмий, а не как эка-кремний. После определения дополнительных свойств было подтверждено, что это, вероятно, предсказанный элемент эка-кремний. Менделеев получил свои свойства из своей таблицы Менделеева, поэтому это открытие способствовало признанию таблицы Менделеева:
характерная черта Эка кремний
(прогнозируется)Германий
(определенный)Атомный вес 72 72,32 Удельный вес 5.5 5,47 Атомный объем 13-е 13,22 Валентность IV IV Удельная теплоемкость 0,073 0,076 Удельный вес диоксида 4,7 4,703 Молекулярный объем диоксида 22-е 22,16 Температура кипения тетрахлорида ниже 100 ° C 86 ° С Удельный вес тетрахлорида 1.9 1,87 Молекулярный объем тетрахлорида 113 113,35 Происхождение и этимология названия германий также может быть результатом семантического недоразумения в связи с его предшественником, элементом галлием , поскольку существует две теории названия галлия. После первого французский химик Поль Эмиль Лекок де Буабодран назвал элемент в честь Галлии , латинского названия своей родной Франции . Второй дает латинское слово gallus (петух) как источник названия, которое по-французски означает le coq («петух»). Поль Эмиль Лекок де Буабодран назвал бы новый элемент своим именем. Винклер предположил, что предыдущий элемент, галлий, был назван в честь национальности французского первооткрывателя. Он назвал новый химический элемент «германий» в честь своей страны (латинское Germania для Германии).
Читайте также: