إلكترونات التكافؤ الجرمانيوم. هل يحتوي جسمك على ما يكفي من الجرمانيوم: ما هي فوائد العنصر الدقيق، وكيفية تحديد النقص أو الفائض

يحتوي جسم الإنسان على كمية هائلة من العناصر الدقيقة والكبيرة، والتي بدونها سيكون الأداء الكامل لجميع الأجهزة والأنظمة مستحيلاً. ويسمع الناس عن بعضها طوال الوقت، بينما يجهل البعض الآخر وجودها تمامًا، إلا أنها جميعها تلعب دورًا في التمتع بصحة جيدة. تشمل المجموعة الأخيرة أيضًا الجرمانيوم الموجود في جسم الإنسان في شكل عضوي. ما هو هذا العنصر، وما هي العمليات المسؤولة عنه وما هو مستواه الذي يعتبر هو القاعدة - تابع القراءة.

الوصف والخصائص

في الفهم العام يعتبر الجرمانيوم أحد العناصر الكيميائية الواردة في الجدول الدوري المعروف (ينتمي إلى المجموعة الرابعة). ويظهر في الطبيعة كمادة صلبة بيضاء اللون رمادية اللون ذات لمعان معدني، أما في جسم الإنسان فهو موجود في صورة عضوية.

يجب أن يقال أنه لا يمكن وصفه بأنه نادر جدًا، لأنه موجود في خامات الحديد والكبريتيد والسيليكات، على الرغم من أن الجرمانيوم لا يشكل عمليًا معادن خاصة به. ويتجاوز محتوى العنصر الكيميائي في القشرة الأرضية تركيز الفضة والأنتيمون والبزموت عدة مرات، وتصل كميته في بعض المعادن إلى 10 كجم للطن الواحد. تحتوي مياه محيطات العالم على حوالي 6-10-5 ملغم/لتر من الجرمانيوم.

العديد من النباتات التي تنمو في قارات مختلفة قادرة على امتصاص كميات صغيرة من هذا العنصر الكيميائي ومركباته من التربة، وبعد ذلك يمكن أن تدخل جسم الإنسان. في شكلها العضوي، تشارك جميع هذه المكونات بشكل مباشر في عمليات التمثيل الغذائي والترميم المختلفة، والتي سيتم مناقشتها أدناه.

هل كنت تعلم؟وقد تم ملاحظة هذا العنصر الكيميائي لأول مرة في عام 1886، وتم التعرف عليه بفضل جهود الكيميائي الألماني ك. وينكلر. صحيح أنه حتى تلك اللحظة كان مندلييف قد تحدث أيضًا عن وجوده (في عام 1869)، والذي أطلق عليه في البداية اسم "eca-silicon".

وظائفها ودورها في الجسم

حتى وقت قريب جدًا، اعتقد العلماء أن الجرمانيوم عديم الفائدة تمامًا بالنسبة للبشر، ومن حيث المبدأ، لا يؤدي أي وظيفة على الإطلاق في جسم الكائنات الحية. ومع ذلك، فمن المعروف اليوم على وجه اليقين أن المركبات العضوية الفردية لهذا العنصر الكيميائي يمكن استخدامها بنجاح حتى كمركبات طبية، على الرغم من أنه من السابق لأوانه الحديث عن فعاليتها.

أظهرت التجارب التي أجريت على قوارض المختبر أنه حتى كمية صغيرة من الجرمانيوم يمكن أن تزيد من متوسط ​​العمر المتوقع للحيوانات بنسبة 25-30٪، وهذا في حد ذاته سبب وجيه للتفكير في فوائده للإنسان.
تتيح لنا الدراسات التي أجريت بالفعل حول دور الجرمانيوم العضوي في جسم الإنسان تحديد الوظائف البيولوجية التالية لهذا العنصر الكيميائي:

• منع تجويع الأكسجين في الجسم عن طريق نقل الأكسجين إلى الأنسجة (خطر ما يسمى "نقص الأكسجة في الدم"، والذي يتجلى عندما تنخفض كمية الهيموجلوبين في خلايا الدم الحمراء)؛
• تحفيز تطور وظائف الجسم الوقائية عن طريق قمع عمليات تكاثر الخلايا الميكروبية وتنشيط خلايا مناعية معينة.
• تأثيرات نشطة مضادة للفطريات ومضادة للفيروسات ومضادة للبكتيريا بسبب إنتاج الإنترفيرون الذي يحمي الجسم من الكائنات الحية الدقيقة الضارة.
• تأثير قوي مضاد للأكسدة، يتم التعبير عنه في منع الجذور الحرة؛
• تأخير تطور الأورام السرطانية ومنع تكوين النقائل (في هذه الحالة، الجرمانيوم يحيد تأثير الجزيئات سالبة الشحنة)؛
• يعمل كمنظم لأنظمة الهضم والصمامات والجهاز الوريدي والتمعج.
• من خلال إيقاف حركة الإلكترونات في الخلايا العصبية، تساعد مركبات الجرمانيوم على تقليل مظاهر الألم المختلفة.

مهم! لا ينبغي عليك اختبار تأثير هذا العنصر الكيميائي على نفسك، لأن الحساب غير الصحيح للجرعة قد يؤدي إلى تسمم خطير.

ماذا يحتوي الجرمانيوم: مصادر الغذاء

يؤدي أي عنصر دقيق في جسمنا وظيفة محددة، لذلك، من أجل صحة جيدة والحفاظ على النغمة، من المهم للغاية ضمان المستوى الأمثل لمكونات معينة. وهذا ينطبق أيضًا على ألمانيا. يمكنك تجديد احتياطياته يوميًا عن طريق تناول الثوم (هذا هو المكان الذي يوجد فيه كثيرًا) ونخالة القمح والبقوليات وفطر بورسيني والطماطم والأسماك والمأكولات البحرية (على وجه الخصوص الجمبري وبلح البحر) وحتى الثوم البري والصبار.
يمكن تعزيز تأثير الجرمانيوم على الجسم بمساعدة السيلينيوم.العديد من هذه المنتجات يمكن العثور عليها بسهولة في منزل كل ربة منزل، لذلك لا ينبغي أن تنشأ أي صعوبات.

المتطلبات والمعايير اليومية

ليس سرا أن الفائض من المكونات المفيدة قد لا يكون أقل ضررا من نقصها، لذلك قبل الانتقال إلى تجديد الكمية المفقودة من الجرمانيوم، من المهم معرفة الاستهلاك اليومي المسموح به. عادةً ما تتراوح هذه القيمة من 0.4 إلى 1.5 ملغ وتعتمد على عمر الشخص ونقص العناصر الدقيقة الموجودة.

يتأقلم جسم الإنسان جيدًا مع امتصاص الجرمانيوم (يبلغ امتصاص هذا العنصر الكيميائي 95٪) ويوزعه بالتساوي نسبيًا في جميع أنحاء الأنسجة والأعضاء (لا يهم ما إذا كنا نتحدث عن الفضاء خارج الخلية أو داخل الخلايا). يُفرز الجرمانيوم مع البول (يتم إطلاق ما يصل إلى 90٪).

النقص والفائض

وكما ذكرنا أعلاه، فإن أي تطرف ليس جيدًا. وهذا يعني أن نقص الجرمانيوم وفائضه في الجسم يمكن أن يؤثر سلبًا على خصائصه الوظيفية. وهكذا، مع نقص العناصر النزرة (الناتجة عن استهلاكها المحدود مع الطعام أو انتهاك عمليات التمثيل الغذائي في الجسم)، فإن تطور هشاشة العظام وتنقية الأنسجة العظمية ممكن، واحتمال زيادة حالات الأورام عدة مرات.

الكميات المفرطة من الجرمانيوم لها تأثير سام على الجسم، وتعتبر مركبات عنصر البينالي خطيرة بشكل خاص. في معظم الحالات، يمكن تفسير الزيادة عن طريق استنشاق الأبخرة النقية في الظروف الصناعية (أقصى تركيز مسموح به في الهواء يمكن أن يكون 2 ملجم/مكعب). في اتصال مباشر مع كلوريد الجرمانيوم، من الممكن تهيج الجلد المحلي، وغالبا ما يكون دخوله إلى الجسم محفوفا بأضرار في الكبد والكلى.

هل كنت تعلم؟للأغراض الطبية، أصبح اليابانيون مهتمين لأول مرة بالعنصر الموصوف، وكان الاختراق الحقيقي في هذا الاتجاه هو البحث الذي أجراه الدكتور أساي، الذي اكتشف مجموعة واسعة من التأثيرات البيولوجية للجرمانيوم.

الجرمانيوم(الجرمانيوم اللاتيني)، Ge، العنصر الكيميائي للمجموعة الرابعة من النظام الدوري لمندليف؛ الرقم التسلسلي 32، الكتلة الذرية 72.59؛ رمادي-أبيض صلب مع لمعان معدني. الجرمانيوم الطبيعي عبارة عن خليط من خمسة نظائر مستقرة ذات أعداد كتلية 70 و 72 و 73 و 74 و 76. تم التنبؤ بوجود الجرمانيوم وخصائصه في عام 1871 من قبل D. I. Mendeleev وأطلق على هذا العنصر غير المعروف بعد اسم eca-silicon بسبب تشابهه. خصائص مع السيليكون. في عام 1886، اكتشف الكيميائي الألماني ك. وينكلر عنصرًا جديدًا في معدن الأرجيروديت، والذي أطلق عليه اسم الجرمانيوم تكريمًا لبلاده؛ تبين أن الجرمانيوم مطابق تمامًا للسيليكون الإيكا. حتى النصف الثاني من القرن العشرين، ظل التطبيق العملي لألمانيا محدودًا للغاية. نشأ الإنتاج الصناعي في ألمانيا فيما يتعلق بتطور إلكترونيات أشباه الموصلات.

يبلغ إجمالي محتوى الجرمانيوم في القشرة الأرضية 7·10 -4% بالكتلة، أي أكثر من الأنتيمون والفضة والبزموت على سبيل المثال. ومع ذلك، فإن المعادن الموجودة في ألمانيا نادرة للغاية. جميعها تقريبًا عبارة عن أملاح كبريتية: الجرمانيت Cu 2 (Cu، Fe، Ge، Zn) 2 (S، As) 4، argyrodite Ag 8 GeS 6، confieldite Ag 8 (Sn، Ge) S 6 وغيرها. ينتشر الجزء الأكبر من ألمانيا في القشرة الأرضية في عدد كبير من الصخور والمعادن: في خامات كبريتيد المعادن غير الحديدية، في خامات الحديد، في بعض معادن الأكسيد (الكروميت، المغنتيت، الروتيل وغيرها)، في الجرانيت، والدياباز والبازلت. بالإضافة إلى ذلك، يوجد الجرمانيوم في جميع السيليكات تقريبًا، وفي بعض رواسب الفحم والنفط.

الخصائص الفيزيائية ألمانيا.يتبلور الجرمانيوم في هيكل مكعب من النوع الماسي، معلمة خلية الوحدة a = 5.6575 Å. تبلغ كثافة الجرمانيوم الصلب 5.327 جم/سم 3 (25 درجة مئوية)؛ السائل 5.557 (1000 درجة مئوية)؛ ر ر 937.5 درجة مئوية. نقطة الغليان حوالي 2700 درجة مئوية؛ معامل التوصيل الحراري ~ 60 وات/(م ك)، أو 0.14 كالوري/(سم درجة ثانية) عند 25 درجة مئوية. حتى الجرمانيوم النقي جدًا يكون هشًا في درجات الحرارة العادية، ولكن فوق 550 درجة مئوية يكون عرضة للتشوه البلاستيكي. صلابة ألمانيا على المقياس المعدني 6-6.5؛ معامل الانضغاط (في نطاق الضغط 0-120 H/m2، أو 0-12000 كجم ثقلي/مم2) 1.4·10 -7 م 2 /دقيقة (1.4·10 -6 سم 2 /كجم ثقلي)؛ التوتر السطحي 0.6 ن/م (600 داين/سم). الجرمانيوم هو أحد أشباه الموصلات النموذجية مع فجوة نطاق تبلغ 1.104·10 -19 جول أو 0.69 فولت (25 درجة مئوية)؛ المقاومة الكهربائية ألمانيا عالية النقاء 0.60 أوم م (60 أوم سم) عند 25 درجة مئوية؛ حركة الإلكترون 3900 وحركة الثقب 1900 سم 2 / فولت ثانية (25 درجة مئوية) (مع محتوى شوائب أقل من 10 -8٪). شفافة للأشعة تحت الحمراء ذات طول موجي أكبر من 2 ميكرون.

الخواص الكيميائية ألمانيا.في المركبات الكيميائية، يظهر الجرمانيوم عادة تكافؤ 2 و 4، مع كون مركبات الجرمانيوم رباعي التكافؤ أكثر استقرارًا. في درجة حرارة الغرفة، يكون الجرمانيوم مقاومًا للهواء والماء والمحاليل القلوية وأحماض الهيدروكلوريك والكبريتيك المخففة، ولكنه يذوب بسهولة في الماء الملكي ومحلول بيروكسيد الهيدروجين القلوي. يتأكسد ببطء بواسطة حمض النيتريك. عند تسخينه في الهواء إلى 500-700 درجة مئوية، يتأكسد الجرمانيوم إلى أكاسيد GeO وGeO 2. أكسيد ألمانيا (IV) - مسحوق أبيض بنقطة انصهار 1116 درجة مئوية؛ الذوبان في الماء 4.3 جم/لتر (20 درجة مئوية). وفقا لخصائصه الكيميائية، فهو مذبذب، قابل للذوبان في القلويات وبصعوبة في الأحماض المعدنية. يتم الحصول عليه عن طريق تكليس راسب الهيدرات (GeO 3 ·nH 2 O) المنطلق أثناء التحلل المائي لرابع كلوريد GeCl 4. من خلال دمج GeO 2 مع أكاسيد أخرى، يمكن الحصول على مشتقات حمض الجرمانيك - جرثومة المعادن (Li 2 GeO 3، Na 2 GeO 3 وغيرها) - مواد صلبة ذات نقاط انصهار عالية.

عندما يتفاعل الجرمانيوم مع الهالوجينات، يتم تشكيل رباعي الهاليدات المقابلة. يتم التفاعل بسهولة أكبر مع الفلور والكلور (في درجة حرارة الغرفة بالفعل)، ثم مع البروم (تسخين منخفض) ومع اليود (عند 700-800 درجة مئوية في وجود ثاني أكسيد الكربون). من أهم مركبات رباعي كلوريد ألمانيا GeCl 4 هو سائل عديم اللون؛ ر ر -49.5 درجة مئوية؛ نقطة الغليان 83.1 درجة مئوية؛ الكثافة 1.84 جم/سم 3 (20 درجة مئوية). يتحلل بقوة مع الماء، ويطلق راسبًا من الأكسيد المائي (IV). يتم الحصول عليه عن طريق كلورة الجرمانيوم المعدني أو تفاعل GeO 2 مع حمض الهيدروكلوريك المركز. ومن المعروف أيضًا أن ثنائي هاليدات الجرمانيوم ذات الصيغة العامة GeX 2، وأحادي كلوريد GeCl، وسداسي كلورو ديجيرمان Ge 2 Cl 6، وأوكسي كلوريدات الجرمانيوم (على سبيل المثال، CeOCl 2).

يتفاعل الكبريت بقوة مع الجرمانيوم عند 900-1000 درجة مئوية ليشكل ثاني كبريتيد GeS 2 - مادة صلبة بيضاء، نقطة انصهارها 825 درجة مئوية. كما تم وصف أحادي كبريتيد GeS والمركبات المماثلة الألمانية مع السيلينيوم والتيلوريوم، وهي أشباه الموصلات. يتفاعل الهيدروجين قليلاً مع الجرمانيوم عند درجة حرارة 1000-1100 درجة مئوية لتكوين الجراثيم (GeH) X، وهو مركب غير مستقر وشديد التقلب. من خلال تفاعل الجرمانيدات مع حمض الهيدروكلوريك المخفف، يمكن الحصول على هيدروجينات الجرمانيد من سلسلة Ge n H 2n+2 حتى Ge 9 H 20. ومن المعروف أيضًا أن مادة الجرميلين ذات التركيبة GeH 2. لا يتفاعل الجرمانيوم مباشرة مع النيتروجين، ومع ذلك، هناك نيتريد Ge 3 N 4، يتم الحصول عليه عن طريق عمل الأمونيا على الجرمانيوم عند 700-800 درجة مئوية. الجرمانيوم لا يتفاعل مع الكربون. يشكل الجرمانيوم مركبات تحتوي على العديد من المعادن - الجرمانيدات.

من المعروف أن العديد من مركبات الجرمانيوم المعقدة، والتي أصبحت ذات أهمية متزايدة سواء في الكيمياء التحليلية للجرمانيوم أو في عمليات تحضيره. يشكل الجرمانيوم مركبات معقدة تحتوي على جزيئات عضوية تحتوي على الهيدروكسيل (كحولات متعددة الهيدرات، وأحماض متعددة القاعدة وغيرها). تم الحصول على أحماض غير متجانسة في ألمانيا. مثل باقي عناصر المجموعة الرابعة، يتميز الجرمانيوم بتكوين مركبات معدنية عضوية، ومن أمثلة ذلك رباعي إيثيل الجرمان (C2H5)4Ge3.

استلام ألمانيا.في الممارسة الصناعية، يتم الحصول على الجرمانيوم بشكل رئيسي من المنتجات الثانوية لمعالجة خامات المعادن غير الحديدية (خليط الزنك، ومركزات الزنك والنحاس والرصاص المتعددة المعادن) التي تحتوي على 0.001-0.1٪ من الجرمانيوم. كما يتم استخدام الرماد الناتج عن احتراق الفحم والغبار الناتج عن مولدات الغاز والنفايات الناتجة عن مصانع فحم الكوك كمواد خام. في البداية، يتم الحصول على تركيز الجرمانيوم (2-10٪ ألمانيا) من المصادر المدرجة بطرق مختلفة، اعتمادًا على تركيبة المواد الخام. يتضمن استخلاص ألمانيا من المركز عادة المراحل التالية: 1) كلورة المركز بحمض الهيدروكلوريك، أو خليط منه مع الكلور في وسط مائي أو عوامل كلورة أخرى للحصول على GeCl 4 التقني. لتنقية GeCl 4، يتم استخدام تصحيح واستخلاص الشوائب باستخدام حمض الهيدروكلوريك المركز. 2) التحلل المائي لـ GeCl 4 وتكليس منتجات التحلل المائي للحصول على GeO 2. 3) اختزال GeO 2 بالهيدروجين أو الأمونيا إلى معدن. لعزل الجرمانيوم النقي جدًا المستخدم في أجهزة أشباه الموصلات، يتم إجراء ذوبان المعدن في المنطقة. عادة ما يتم الحصول على الجرمانيوم أحادي البلورة، المطلوب لصناعة أشباه الموصلات، عن طريق ذوبان المنطقة أو طريقة تشوتشرالسكي.

تطبيق ألمانيا.يعد الجرمانيوم أحد أكثر المواد قيمة في تكنولوجيا أشباه الموصلات الحديثة. يتم استخدامه لصنع الثنائيات والصمامات الثلاثية وكاشفات الكريستال ومقومات الطاقة. يستخدم الجرمانيوم أحادي البلورية أيضًا في أدوات قياس الجرعات والأدوات التي تقيس قوة المجالات المغناطيسية الثابتة والمتناوبة. مجال التطبيق المهم في ألمانيا هو تكنولوجيا الأشعة تحت الحمراء، ولا سيما إنتاج أجهزة الكشف عن الأشعة تحت الحمراء العاملة في منطقة 8-14 ميكرون. تعد العديد من السبائك التي تحتوي على الجرمانيوم والنظارات المعتمدة على GeO 2 ومركبات الجرمانيوم الأخرى واعدة للاستخدام العملي.

في عام 1870 د. واستنادًا إلى القانون الدوري، تنبأ مندلييف بوجود عنصر غير مكتشف بعد من المجموعة الرابعة، وأطلق عليه اسم eca-silicon، ووصف خصائصه الرئيسية. وفي عام 1886، اكتشف الكيميائي الألماني كليمنس فينكلر هذا العنصر الكيميائي أثناء التحليل الكيميائي لمعدن الأرجيروديت. في البداية، أراد وينكلر أن يطلق على العنصر الجديد اسم "نبتونيوم"، ولكن هذا الاسم قد أطلق بالفعل على أحد العناصر المقترحة، لذلك تم تسمية العنصر على شرف موطن العالم، ألمانيا.

يجري في الطبيعة، وتلقي:

يوجد الجرمانيوم في خامات الكبريتيد وخام الحديد ويوجد في جميع السيليكات تقريبًا. المعادن الرئيسية التي تحتوي على الجرمانيوم هي: argyrodite Ag 8 GeS 6، كونفيلديت Ag 8 (Sn,Ce)S 6، ستوتيت FeGe(OH) 6، الجرمانيت Cu 3 (Ge,Fe,Ga)(S,As) 4، رينيريت Cu 3 ( Fe,Ge,Zn)(S,As) 4 .
ونتيجة للعمليات المعقدة وكثيفة العمالة لتخصيب الخام وتركيزه، يتم عزل الجرمانيوم على شكل أكسيد GeO 2، والذي يتم اختزاله بالهيدروجين عند 600 درجة مئوية إلى مادة بسيطة.
GeO 2 + 2H 2 = Ge + 2H 2 O
تتم تنقية الجرمانيوم بطريقة الذوبان النطاقي، مما يجعله من أكثر المواد نقية كيميائيًا.

الخصائص الفيزيائية:

مادة صلبة باللون الرمادي والأبيض مع لمعان معدني (mp 938 درجة مئوية، bp 2830 درجة مئوية)

الخواص الكيميائية:

في الظروف العادية، يكون الجرمانيوم مقاومًا للهواء والماء والقلويات والأحماض، ويذوب في الماء الملكي وفي محلول قلوي من بيروكسيد الهيدروجين. حالات أكسدة الجرمانيوم في مركباته: 2، 4.

أهم الإتصالات:

أكسيد الجرمانيوم (II).، Geo، رمادي أسود، قابل للذوبان قليلا. ب-في، عند تسخينه فإنه غير متناسب: 2GeO = Ge + GeO 2
هيدروكسيد الجرمانيوم (II). Ge(OH) 2، أحمر برتقالي. السيد المسيح.،
يوديد الجرمانيوم (II).، جي آي 2، أصفر. كر.، سول. في الماء، هيدرول. الوداع.
هيدريد الجرمانيوم (II)., GeH 2, تلفزيون. أبيض المسام، تتأكسد بسهولة. والاضمحلال.

أكسيد الجرمانيوم (الرابع)., جيو 2 , أبيض بلوري، مذبذب، يتم الحصول عليه عن طريق التحلل المائي لكلوريد الجرمانيوم، أو الكبريتيد، أو الهيدريد، أو تفاعل الجرمانيوم مع حمض النيتريك.
هيدروكسيد الجرمانيوم (الرابع) (حمض الجرمانيك), H 2 جيو 3 , ضعيف. undef. ذو محورين مثلا أملاح النبتة مثلا. جرثومة الصوديوم, Na 2 GeO 3 , أبيض كريستال، سول. في الماء؛ استرطابي. هناك أيضًا جرمانات سداسي هيدروكسي الصوديوم (أورثو جرمانات) وبولي جرمانات
كبريتات الجرمانيوم (الرابع).، قه (SO 4) 2، عديم اللون. بلورات، تتحلل بالماء إلى GeO 2، ويتم الحصول عليها عن طريق تسخين كلوريد الجرمانيوم (IV) مع أنهيدريد الكبريتيك عند 160 درجة مئوية: GeCl 4 + 4SO 3 = Ge(SO 4) 2 + 2SO 2 + 2Cl 2
هاليدات الجرمانيوم (IV)، الفلورايدمرفق البيئة العالمية 4 - الأفضل. الغاز الخام يتفاعل مع HF مكونًا H 2 - حمض الهيدروفلوريك: GeF 4 + 2HF = H 2،
كلوريد GeCl 4، عديم اللون. سائل، مائي، البروميدجيبر 4، رمادي سجل تجاري. أو عديم اللون سائل، سول. في المنظمة. كون.،
يوديد GeI 4، أصفر برتقالي كر.، بطيء. هيدرو، سول. في المنظمة. كون.
الجرمانيوم (الرابع) كبريتيد، جي إس 2، أبيض كر، ضعيفة الذوبان. في الماء، هيدرول، يتفاعل مع القلويات:
3GeS 2 + 6NaOH = Na 2 GeO 3 + 2Na 2 GeS 3 + 3H 2 O، مكونًا الجرتانات والثيوجرمانات.
هيدريد الجرمانيوم (IV)، GeH 4، عديم اللون. الغاز، المشتقات العضوية رباعي ميثيل الجرمان Ge(CH 3) 4، رباعي إيثيل الجرمان Ge(C 2 H 5) 4 - عديم اللون. السوائل.

طلب:

أهم المواد شبه الموصلة، مجالات التطبيق الرئيسية: البصريات، الإلكترونيات الراديوية، الفيزياء النووية.

مركبات الجرمانيوم سامة قليلاً. الجرمانيوم هو أحد العناصر النزرة التي توجد في جسم الإنسان تزيد من كفاءة الجهاز المناعي في الجسم، وتحارب السرطان، وتخفف الألم. ويلاحظ أيضًا أن الجرمانيوم يعزز نقل الأكسجين إلى أنسجة الجسم وهو أحد مضادات الأكسدة القوية – وهو مانع للجذور الحرة في الجسم.
الاحتياجات اليومية لجسم الإنسان هي 0.4-1.5 ملغ.
البطل في محتوى الجرمانيوم بين المنتجات الغذائية هو الثوم (750 ميكروغرام من الجرمانيوم لكل 1 غرام من الوزن الجاف لفصوص الثوم).

تم إعداد المادة من قبل طلاب معهد الفيزياء والكيمياء بجامعة ولاية تيومين
ديمشينكو يو.في.، بورنوفولوكوفا أ.أ.
مصادر:
Germanium//Wikipedia./ URL: http://ru.wikipedia.org/?oldid=63504262 (تاريخ الوصول: 13/06/2014).
الجرمانيوم//Allmetals.ru/URL: http://www.allmetals.ru/metals/germanium/ (تاريخ الوصول: 13/06/2014).

تعريف

الجرمانيوم- العنصر الثاني والثلاثون من الجدول الدوري . التعيين - Ge من الكلمة اللاتينية "الجرمانيوم". تقع في الفترة الرابعة، مجموعة IVA. يشير إلى أشباه المعادن. الشحنة النووية 32.

في حالته المدمجة، يكون للجرمانيوم لون فضي (الشكل 1) ويشبه المعدن في مظهره. في درجة حرارة الغرفة يكون مقاومًا للهواء والأكسجين والماء والهيدروكلوريك وأحماض الكبريتيك المخففة.

أرز. 1. الجرمانيوم. مظهر.

الكتلة الذرية والجزيئية للجرمانيوم

تعريف

الكتلة الجزيئية النسبية للمادة (M r)هو رقم يوضح عدد المرات التي تكون فيها كتلة جزيء معين أكبر من 1/12 كتلة ذرة الكربون، و الكتلة الذرية النسبية للعنصر (A r)— كم مرة يكون متوسط ​​كتلة ذرات العنصر الكيميائي أكبر من 1/12 كتلة ذرة الكربون.

نظرًا لوجود الجرمانيوم في الحالة الحرة على شكل جزيئات Ge أحادية الذرة، فإن قيم كتلته الذرية والجزيئية تتطابق. وهي تساوي 72.630.

نظائر الجرمانيوم

من المعروف أنه يمكن العثور على الجرمانيوم في الطبيعة على شكل خمسة نظائر مستقرة وهي 70 جي (20.55%)، 72 جي (20.55%)، 73 جي (7.67%)، 74 جي (36.74%)، 76 جي (7.67%). ). الأعداد الكتلية لها هي 70 و72 و73 و74 و76 على التوالي. تحتوي نواة ذرة نظير الجرمانيوم 70 Ge على اثنين وثلاثين بروتونًا وثمانية وثلاثين نيوترونًا، ولا تختلف عنها النظائر الأخرى إلا في عدد النيوترونات.

هناك نظائر مشعة اصطناعية غير مستقرة للجرمانيوم بأعداد كتلية من 58 إلى 86، ومن بينها النظير الأطول عمرًا 68 Ge بعمر نصف يبلغ 270.95 يومًا.

أيونات الجرمانيوم

يحتوي مستوى الطاقة الخارجي لذرة الجرمانيوم على أربعة إلكترونات وهي إلكترونات التكافؤ:

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 2 .

نتيجة للتفاعل الكيميائي، يتخلى الجرمانيوم عن إلكترونات التكافؤ، أي. هو المتبرع بها، ويتحول إلى أيون موجب الشحنة:

جي 0 -2e → جي 2+؛

جي 0 -4e → جي 4+ .

جزيء الجرمانيوم والذرة

في الحالة الحرة، يوجد الجرمانيوم في شكل جزيئات Ge أحادية الذرة. فيما يلي بعض الخصائص التي تميز ذرة وجزيء الجرمانيوم:

أمثلة على حل المشكلات

مثال 1

مثال 2

الجرمانيوم، Ge (من جرمانيا اللاتينية - ألمانيا * أ. الجرمانيوم؛ ن. الجرمانيوم؛ f. الجرمانيوم؛ ط. جرمانيو)، هو عنصر كيميائي من المجموعة الرابعة من النظام الدوري لمندليف، العدد الذري 32، الكتلة الذرية 72.59. يتكون الجرمانيوم الطبيعي من 4 نظائر مستقرة 70 جي (20.55%)، 72 جي (27.37%)، 73 جي (7.67%)، 74 جي (36.74%) وواحد مشع 76 جي (7.67%) بعمر نصف. من 2.10 6 سنوات. اكتشفه الكيميائي الألماني ك. وينكلر عام 1886 في معدن الأرجيروديت؛ تم التنبؤ به في عام 1871 من قبل د. ن. مندليف (إكساسيليكون).

الجرمانيوم في الطبيعة

الجرمانيوم ينتمي إلى. نسبة الجرمانيوم (1-2).10-4%. ويوجد كشوائب في معادن السيليكون، وبدرجة أقل في المعادن و. معادن الجرمانيوم نادرة جدًا: أملاح الكبريت - الأرجيروديت والجرمانيت والرينيريت وبعض المعادن الأخرى؛ أكسيد مزدوج مائي من الجرمانيوم والحديد - شوتيت؛ الكبريتات - الإيتويت والفليشيريت وبعض العناصر الأخرى ليس لها أي أهمية صناعية عمليًا. يتراكم الجرمانيوم في العمليات الحرارية المائية والرسوبية، حيث تتحقق إمكانية فصله عن السيليكون. ويوجد بكميات متزايدة (0.001-0.1%) في و. وتشمل مصادر الجرمانيوم الخامات المتعددة المعادن، والفحم الأحفوري، وبعض أنواع الرواسب الرسوبية البركانية. يتم الحصول على الكمية الرئيسية من الجرمانيوم كمنتج ثانوي من مياه القطران أثناء فحم الفحم، ومن رماد الفحم الحراري، والسفاليريت والماجنتيت. يتم استخراج الجرمانيوم عن طريق الحمض، والتسامي في بيئة مختزلة، والانصهار مع الصودا الكاوية، وما إلى ذلك. تتم معالجة مركزات الجرمانيوم بحمض الهيدروكلوريك عند تسخينه، ويتم تنقية المكثفات ويخضع للتحلل المائي لتشكيل ثاني أكسيد؛ يتم اختزال الأخير بواسطة الهيدروجين إلى الجرمانيوم المعدني، والذي يتم تنقيته بطرق التبلور الجزئي والاتجاهي وذوبان المنطقة.

تطبيق الجرمانيوم

يستخدم الجرمانيوم في الإلكترونيات الراديوية والهندسة الكهربائية كمادة شبه موصلة لتصنيع الثنائيات والترانزستورات. العدسات الخاصة ببصريات الأشعة تحت الحمراء، والثنائيات الضوئية، والمقاومات الضوئية، ومقاييس جرعات الإشعاع النووي، ومحللات التحليل الطيفي للأشعة السينية، ومحولات طاقة الاضمحلال الإشعاعي إلى طاقة كهربائية، وما إلى ذلك، مصنوعة من الجرمانيوم. تستخدم سبائك الجرمانيوم مع معادن معينة، والتي تتميز بمقاومتها المتزايدة للبيئات الحمضية العدوانية، في صناعة الأدوات والهندسة الميكانيكية وعلم المعادن. تعتبر بعض سبائك الجرمانيوم مع عناصر كيميائية أخرى من الموصلات الفائقة.