Các electron hóa trị Germani. Cơ thể bạn có đủ germanium không: lợi ích của nguyên tố vi lượng là gì, cách nhận biết thiếu hay thừa

Cơ thể con người chứa một lượng lớn các nguyên tố vi mô và vĩ mô, nếu không có chúng thì hoạt động đầy đủ của tất cả các cơ quan và hệ thống sẽ không thể thực hiện được. Mọi người luôn nghe về một số trong số chúng, trong khi những người khác hoàn toàn không biết về sự tồn tại của chúng, nhưng tất cả chúng đều đóng vai trò quan trọng đối với sức khỏe tốt. Nhóm cuối cùng cũng bao gồm germanium, được chứa trong cơ thể con người ở dạng hữu cơ. Đây là loại yếu tố gì, nó chịu trách nhiệm về quy trình nào và mức độ nào của nó được coi là tiêu chuẩn - hãy đọc tiếp.

Mô tả và đặc điểm

Theo cách hiểu chung, germanium là một trong những nguyên tố hóa học có trong bảng tuần hoàn nổi tiếng (thuộc nhóm thứ tư). Trong tự nhiên, nó xuất hiện dưới dạng chất rắn, màu trắng xám với ánh kim loại, nhưng trong cơ thể con người, nó được tìm thấy ở dạng hữu cơ.

Phải nói rằng nó không thể được gọi là rất hiếm, vì nó được tìm thấy trong quặng sắt, quặng sunfua và silicat, mặc dù germanium thực tế không tự tạo thành khoáng chất. Hàm lượng của nguyên tố hóa học trong lớp vỏ Trái đất vượt quá nồng độ bạc, antimon và bismuth nhiều lần, và trong một số khoáng chất, lượng của nó lên tới 10 kg mỗi tấn. Nước của các đại dương trên thế giới chứa khoảng 6,10-5 mg/l germanium.

Nhiều loại thực vật mọc ở các lục địa khác nhau có khả năng hấp thụ một lượng nhỏ nguyên tố hóa học này và các hợp chất của nó từ đất, sau đó chúng có thể xâm nhập vào cơ thể con người. Ở dạng hữu cơ, tất cả các thành phần như vậy đều tham gia trực tiếp vào các quá trình trao đổi chất và phục hồi khác nhau, sẽ được thảo luận dưới đây.

Bạn có biết không?Nguyên tố hóa học này lần đầu tiên được chú ý vào năm 1886 và người ta biết đến nó nhờ nỗ lực của nhà hóa học người Đức K. Winkler. Đúng vậy, cho đến thời điểm này Mendeleev cũng đã nói về sự tồn tại của nó (năm 1869), người lúc đầu gọi nó một cách có điều kiện là “eca-silicon”.

Chức năng và vai trò trong cơ thể

Cho đến gần đây, các nhà khoa học tin rằng germanium hoàn toàn vô dụng đối với con người và về nguyên tắc, nó hoàn toàn không có chức năng gì trong cơ thể sinh vật sống. Tuy nhiên, ngày nay người ta biết chắc chắn rằng các hợp chất hữu cơ riêng lẻ của nguyên tố hóa học này có thể được sử dụng thành công ngay cả dưới dạng hợp chất chữa bệnh, mặc dù còn quá sớm để nói về hiệu quả của chúng.

Các thí nghiệm được tiến hành trên loài gặm nhấm trong phòng thí nghiệm đã chỉ ra rằng ngay cả một lượng nhỏ germanium cũng có thể tăng tuổi thọ của động vật lên 25-30% và bản thân điều này là lý do chính đáng để nghĩ về lợi ích của nó đối với con người.
Các nghiên cứu đã được tiến hành về vai trò của germanium hữu cơ trong cơ thể con người cho phép chúng ta xác định các chức năng sinh học sau đây của nguyên tố hóa học này:

• ngăn ngừa tình trạng thiếu oxy của cơ thể bằng cách chuyển oxy đến các mô (nguy cơ được gọi là “thiếu oxy trong máu”, biểu hiện khi lượng huyết sắc tố trong hồng cầu giảm);
• kích thích sự phát triển các chức năng bảo vệ của cơ thể bằng cách ngăn chặn quá trình tăng sinh của tế bào vi khuẩn và kích hoạt các tế bào miễn dịch cụ thể;
• tác dụng kháng nấm, kháng vi-rút và kháng khuẩn tích cực do sản xuất interferon, giúp bảo vệ cơ thể khỏi các vi sinh vật gây hại;
• tác dụng chống oxy hóa mạnh mẽ, thể hiện ở việc ngăn chặn các gốc tự do;
• trì hoãn sự phát triển của khối u và ngăn ngừa sự hình thành di căn (trong trường hợp này, germanium vô hiệu hóa tác dụng của các hạt tích điện âm);
• đóng vai trò điều tiết hệ thống van tiêu hóa, hệ thống tĩnh mạch và nhu động ruột;
• Bằng cách ngăn chặn sự chuyển động của các electron trong tế bào thần kinh, các hợp chất germanium giúp giảm các biểu hiện đau khác nhau.

Quan trọng! Bạn không nên tự mình kiểm tra tác dụng của nguyên tố hóa học này, vì việc tính toán sai liều lượng có thể dẫn đến ngộ độc nghiêm trọng.

Germanium chứa gì: nguồn thực phẩm

Bất kỳ nguyên tố vi lượng nào trong cơ thể chúng ta đều thực hiện một chức năng cụ thể, do đó, để có sức khỏe tốt và duy trì độ săn chắc, điều quan trọng là phải đảm bảo mức độ tối ưu của một số thành phần nhất định. Điều này cũng áp dụng cho Đức. Bạn có thể bổ sung lượng dự trữ hàng ngày bằng cách ăn tỏi (đây là nơi tìm thấy nhiều nhất), cám lúa mì, các loại đậu, nấm porcini, cà chua, cá và hải sản (đặc biệt là tôm và trai), thậm chí cả tỏi hoang dã và lô hội.
Tác dụng của germanium đối với cơ thể có thể được tăng cường với sự trợ giúp của selen. Nhiều sản phẩm trong số này có thể dễ dàng tìm thấy trong nhà của mọi bà nội trợ nên không gặp khó khăn gì.

Yêu cầu và định mức hàng ngày

Không có gì bí mật rằng việc dư thừa các thành phần thậm chí hữu ích có thể gây hại không kém gì sự thiếu hụt của chúng, do đó, trước khi chuyển sang bổ sung lượng germanium đã mất, điều quan trọng là phải biết về lượng tiêu thụ hàng ngày cho phép. Thông thường giá trị này dao động từ 0,4 đến 1,5 mg và tùy thuộc vào độ tuổi của người đó và tình trạng thiếu hụt nguyên tố vi lượng hiện có.

Cơ thể con người đối phó tốt với sự hấp thụ gecmani (sự hấp thụ của nguyên tố hóa học này là 95%) và phân phối nó tương đối đồng đều khắp các mô và cơ quan (không quan trọng chúng ta đang nói về không gian ngoại bào hay nội bào). Germanium được bài tiết cùng với nước tiểu (có tới 90% được giải phóng).

Thiếu và thừa

Như chúng tôi đã đề cập ở trên, thái cực nào cũng không tốt. Nghĩa là, sự thiếu hụt và dư thừa gecmani trong cơ thể đều có thể ảnh hưởng tiêu cực đến các đặc tính chức năng của nó. Do đó, khi thiếu một nguyên tố vi lượng (do tiêu thụ hạn chế trong thực phẩm hoặc vi phạm quá trình trao đổi chất trong cơ thể), bệnh loãng xương và khử khoáng của mô xương có thể xảy ra và khả năng mắc bệnh ung thư tăng lên nhiều lần.

Lượng gecmani quá mức có tác dụng độc hại đối với cơ thể và các hợp chất của nguyên tố hai năm một lần được coi là đặc biệt nguy hiểm. Trong hầu hết các trường hợp, sự dư thừa của nó có thể được giải thích bằng việc hít phải hơi tinh khiết trong điều kiện công nghiệp (nồng độ tối đa cho phép trong không khí có thể là 2 mg/cub.m). Khi tiếp xúc trực tiếp với germanium chloride, có thể gây kích ứng da cục bộ và việc nó xâm nhập vào cơ thể thường gây tổn thương cho gan và thận.

Bạn có biết không?Vì mục đích y tế, người Nhật lần đầu tiên quan tâm đến nguyên tố được mô tả và bước đột phá thực sự theo hướng này là nghiên cứu của Tiến sĩ Asai, người đã phát hiện ra một loạt các tác dụng sinh học của germanium.

Germani(tiếng Latin Germanium), Ge, nguyên tố hóa học nhóm IV của hệ tuần hoàn Mendeleev; số sê-ri 32, khối lượng nguyên tử 72,59; chất rắn màu trắng xám có ánh kim loại. Germanium tự nhiên là hỗn hợp của năm đồng vị ổn định có số khối 70, 72, 73, 74 và 76. Sự tồn tại và tính chất của Germanium đã được D.I. Mendeleev dự đoán vào năm 1871 và đặt tên cho nguyên tố này vẫn chưa được biết đến là eca-silicon do sự giống nhau về hình dạng của nó. tính chất của silicon. Năm 1886, nhà hóa học người Đức K. Winkler phát hiện ra một nguyên tố mới trong khoáng chất argyrodite, ông đặt tên là Germanium để vinh danh đất nước mình; Germanium hóa ra khá giống với eca-silicon. Cho đến nửa sau thế kỷ 20, ứng dụng thực tế của Đức vẫn còn rất hạn chế. Sản xuất công nghiệp ở Đức phát sinh gắn liền với sự phát triển của thiết bị điện tử bán dẫn.

Tổng hàm lượng gecmani trong lớp vỏ trái đất là 7·10 -4% khối lượng, nghĩa là nhiều hơn, ví dụ như antimon, bạc, bismuth. Tuy nhiên, khoáng sản của Đức cực kỳ hiếm. Hầu hết chúng đều là sulfosalt: germanite Cu 2 (Cu, Fe, Ge, Zn) 2 (S, As) 4, argyrodite Ag 8 GeS 6, confieldite Ag 8 (Sn, Ge) S 6 và các loại khác. Phần lớn nước Đức nằm rải rác trong lớp vỏ trái đất với một số lượng lớn đá và khoáng chất: trong quặng sunfua của kim loại màu, quặng sắt, trong một số khoáng chất oxit (cromit, magnetit, rutil và các loại khác), trong đá granit, diabas và bazan. Ngoài ra, Germanium có mặt ở hầu hết các loại silicat, trong một số mỏ than và dầu.

Tính chất vật lý Đức. Germanium kết tinh theo cấu trúc kiểu kim cương lập phương, tham số ô đơn vị a = 5,6575 Å. Mật độ của germani rắn là 5,327 g/cm 3 (25°C); chất lỏng 5.557 (1000°C); tpl 937,5°C; nhiệt độ sôi khoảng 2700°C; hệ số dẫn nhiệt ~60 W/(m K), hoặc 0,14 cal/(cm giây độ) ở 25°C. Ngay cả germanium rất tinh khiết cũng giòn ở nhiệt độ bình thường, nhưng trên 550°C nó dễ bị biến dạng dẻo. Độ cứng Đức trên thang khoáng vật 6-6,5; hệ số nén (trong dải áp suất 0-120 H/m 2, hoặc 0-12000 kgf/mm 2) 1,4·10 -7 m 2 /mn (1,4·10 -6 cm 2 /kgf); sức căng bề mặt 0,6 n/m (600 dynes/cm). Germanium là một chất bán dẫn điển hình có dải cấm là 1,104·10 -19 J hoặc 0,69 eV (25°C); điện trở suất Đức độ tinh khiết cao 0,60 ohm m (60 ohm cm) ở 25°C; Độ linh động của điện tử 3900 và độ linh động của lỗ trống 1900 cm 2 /v giây (25°C) (với hàm lượng tạp chất nhỏ hơn 10 -8%). Trong suốt đối với tia hồng ngoại có bước sóng lớn hơn 2 micron.

Tính chất hóa học Đức. Trong các hợp chất hóa học, germani thường có hóa trị 2 và 4, trong đó các hợp chất của germani hóa trị 4 ổn định hơn. Ở nhiệt độ phòng, Germanium có khả năng chống lại không khí, nước, dung dịch kiềm và axit clohydric và sulfuric loãng, nhưng dễ dàng hòa tan trong nước cường toan và dung dịch kiềm hydro peroxide. Nó bị oxy hóa chậm bởi axit nitric. Khi nung nóng trong không khí đến 500-700°C, germanium bị oxy hóa thành các oxit GeO và GeO 2. Đức (IV) oxit - bột màu trắng có nhiệt độ nóng chảy 1116°C; độ hòa tan trong nước 4,3 g/l (20°C). Theo tính chất hóa học của nó, nó là chất lưỡng tính, hòa tan trong kiềm và khó hòa tan trong axit khoáng. Nó thu được bằng cách nung kết tủa hydrat (GeO 3 ·nH 2 O) được giải phóng trong quá trình thủy phân tetraclorua GeCl 4. Bằng cách kết hợp GeO 2 với các oxit khác, có thể thu được các dẫn xuất của axit germanic - các chất germanat kim loại (Li 2 GeO 3, Na 2 GeO 3 và các loại khác) - các chất rắn có điểm nóng chảy cao.

Khi germani phản ứng với halogen sẽ tạo thành các tetrahalua tương ứng. Phản ứng diễn ra dễ dàng nhất với flo và clo (đã ở nhiệt độ phòng), sau đó với brom (nhiệt độ thấp) và với iốt (ở 700-800°C khi có CO). Một trong những hợp chất quan trọng nhất Đức tetraclorua GeCl 4 là chất lỏng không màu; tpl -49,5°C; nhiệt độ sôi 83,1°C; mật độ 1,84 g/cm3 (20°C). Nó bị thủy phân mạnh bằng nước, giải phóng kết tủa oxit ngậm nước (IV). Nó thu được bằng cách clo hóa gecmani kim loại hoặc phản ứng GeO 2 với HCl đậm đặc. Còn được gọi là dihalua Germanium có công thức chung GeX 2, GeCl monochloride, hexachlorodigermane Ge 2 Cl 6 và Germanium oxychloride (ví dụ, CeOCl 2).

Lưu huỳnh phản ứng mạnh với Germanium ở 900-1000°C tạo thành disulfua GeS 2 - chất rắn màu trắng, nhiệt độ nóng chảy 825°C. GeS monosulfide và các hợp chất tương tự của Đức với selen và Tellurium, là chất bán dẫn, cũng được mô tả. Hydro phản ứng nhẹ với Germanium ở 1000-1100°C để tạo thành mầm (GeH) X, một hợp chất không ổn định và dễ bay hơi. Bằng cách phản ứng giữa các germanua với axit clohydric loãng, có thể thu được các hydro germanit thuộc dãy Ge n H 2n+2 cho đến Ge 9 H 20. Germylene của chế phẩm GeH 2 cũng được biết đến. Germanium không phản ứng trực tiếp với nitơ, tuy nhiên, có một nitrit Ge 3 N 4, thu được khi cho amoniac tác dụng với Germanium ở nhiệt độ 700-800°C. Germanium không tương tác với carbon. Germanium tạo thành hợp chất với nhiều kim loại - germanit.

Nhiều hợp chất phức tạp của Germanium đã được biết đến, chúng ngày càng trở nên quan trọng cả trong hóa học phân tích của Germanium và trong quá trình điều chế nó. Germanium tạo thành các hợp chất phức tạp với các phân tử chứa hydroxyl hữu cơ (rượu đa chức, axit polybasic và các loại khác). Thu được các loại axit dị hợp của Đức. Cũng giống như các nguyên tố khác thuộc nhóm IV, germani được đặc trưng bởi sự hình thành các hợp chất hữu cơ kim loại, ví dụ như tetraethylgermane (C 2 H 5) 4 Ge 3.

Nhận Đức. Trong thực tế công nghiệp, Germanium thu được chủ yếu từ các sản phẩm phụ của quá trình chế biến quặng kim loại màu (hỗn hợp kẽm, tinh quặng đa kim kẽm-đồng-chì) chứa 0,001-0,1% Germanium. Tro từ quá trình đốt than, bụi từ máy tạo khí và chất thải từ nhà máy than cốc cũng được sử dụng làm nguyên liệu thô. Ban đầu, chất cô đặc germanium (2-10% ở Đức) được lấy từ các nguồn được liệt kê theo nhiều cách khác nhau, tùy thuộc vào thành phần của nguyên liệu thô. Chiết xuất Đức từ chất cô đặc thường bao gồm các giai đoạn sau: 1) clo hóa chất cô đặc bằng axit clohydric, hỗn hợp của nó với clo trong môi trường nước hoặc các chất clo hóa khác để thu được GeCl 4 kỹ thuật. Để tinh chế GeCl 4, người ta sử dụng quá trình tinh chỉnh và chiết tạp chất bằng HCl đậm đặc. 2) Thủy phân GeCl 4 và nung sản phẩm thủy phân thu được GeO 2. 3) Khử GeO 2 bằng hydro hoặc amoniac thành kim loại. Để cô lập gecmani rất tinh khiết, được sử dụng trong các thiết bị bán dẫn, việc nấu chảy kim loại được thực hiện. Germanium đơn tinh thể, cần thiết cho ngành công nghiệp bán dẫn, thường thu được bằng phương pháp nấu chảy vùng hoặc phương pháp Czochralski.

Ứng dụng Đức. Germanium là một trong những vật liệu có giá trị nhất trong công nghệ bán dẫn hiện đại. Nó được sử dụng để chế tạo điốt, triode, máy dò tinh thể và bộ chỉnh lưu nguồn. Germanium đơn tinh thể cũng được sử dụng trong các dụng cụ đo liều và dụng cụ đo cường độ của từ trường không đổi và xen kẽ. Một lĩnh vực ứng dụng quan trọng ở Đức là công nghệ hồng ngoại, đặc biệt là sản xuất máy dò bức xạ hồng ngoại hoạt động trong vùng 8-14 micron. Nhiều hợp kim chứa gecmani, kính dựa trên GeO 2 và các hợp chất gecmani khác có triển vọng ứng dụng thực tế.

Năm 1870 D.I. Dựa trên định luật tuần hoàn, Mendeleev đã dự đoán một nguyên tố vẫn chưa được khám phá thuộc nhóm IV, gọi nó là eca-silicon và mô tả các đặc tính chính của nó. Năm 1886, nhà hóa học người Đức Clemens Winkler đã phát hiện ra nguyên tố hóa học này trong quá trình phân tích hóa học khoáng chất argyrodite. Ban đầu, Winkler muốn gọi nguyên tố mới này là “neptunium”, nhưng cái tên này đã được đặt cho một trong những nguyên tố được đề xuất, vì vậy nguyên tố này được đặt tên để vinh danh quê hương của nhà khoa học, nước Đức.

Ở trong thiên nhiên, nhận được:

Germanium được tìm thấy trong quặng sunfua, quặng sắt và được tìm thấy trong hầu hết các silicat. Các khoáng chất chính chứa germanium là: argyrodite Ag 8 GeS 6 , confieldite Ag 8 (Sn,Ce)S 6 , stottite FeGe(OH) 6 , germanite Cu 3 (Ge,Fe,Ga)(S,As) 4 , renierite Cu 3 ( Fe,Ge,Zn)(S,As) 4 .
Là kết quả của các hoạt động phức tạp và tốn nhiều công sức để làm giàu và cô đặc quặng, germanium được phân lập ở dạng oxit GeO 2, được khử bằng hydro ở 600°C thành một chất đơn giản.
GeO 2 + 2H 2 = Ge + 2H 2 O
Germanium được tinh chế bằng phương pháp nấu chảy vùng, khiến nó trở thành một trong những vật liệu tinh khiết nhất về mặt hóa học.

Tính chất vật lý:

Chất rắn màu trắng xám có ánh kim loại (mp 938°C, bp 2830°C)

Tính chất hóa học:

Trong điều kiện bình thường, germanium có khả năng chống lại không khí và nước, kiềm và axit, hòa tan trong nước cường toan và trong dung dịch kiềm hydro peroxide. Trạng thái oxy hóa của germani trong các hợp chất của nó: 2, 4.

Các kết nối quan trọng nhất:

Germani(II) oxit, GeO, màu xám đen, ít tan. b-in, khi đun nóng nó không cân xứng: 2GeO = Ge + GeO 2
Germani(II) hydroxit Ge(OH) 2, màu đỏ cam. Đấng Christ.,
Germani(II) iodua, GeI 2, màu vàng. cr., sol. trong nước, hydrol. tạm biệt.
Germani(II) hydrua, GeH 2, tv. trắng lỗ chân lông, dễ bị oxy hóa. và suy tàn.

Germani(IV) oxit, GeO 2 , màu trắng tinh thể, lưỡng tính, thu được bằng cách thủy phân germani clorua, sunfua, hydrua, hoặc phản ứng của germani với axit nitric.
Germani(IV) hydroxit (axit germanic), H 2 GeO 3 , yếu. undef. hai trục ví dụ như muối germanat chẳng hạn. natri germanat, Na 2 GeO 3 , màu trắng pha lê, sol. trong nước; hút ẩm. Ngoài ra còn có Na 2 hexahydroxogermanates (ortho-germanates) và polygermanates
Germani(IV) sunfat, Ge(SO 4) 2, không màu. tinh thể, bị thủy phân bởi nước thành GeO 2, thu được bằng cách đun nóng germani(IV) clorua với anhydrit sunfuric ở 160°C: GeCl 4 + 4SO 3 = Ge(SO 4) 2 + 2SO 2 + 2Cl 2
Germani(IV) halogenua, florua GeF 4 - tốt nhất. khí, thô hydrol., phản ứng với HF tạo thành H 2 - axit flohydric: GeF 4 + 2HF = H 2,
clorua GeCl4, không màu. chất lỏng, hydrat., bromua GeBr 4, màu xám cr. hoặc không màu chất lỏng, sol. trong tổ chức. kết nối,
iodua GeI 4, màu vàng cam ừm, chậm. hydrat, sol. trong tổ chức. liên lạc.
Germani(IV) sunfua, GeS 2, màu trắng cr., hòa tan kém. trong nước, hydrol., phản ứng với chất kiềm:
3GeS 2 + 6NaOH = Na 2 GeO 3 + 2Na 2 GeS 3 + 3H 2 O, tạo thành germanat và thiogermanate.
Germani(IV) hydrua, " germani", GeH 4, không màu. khí, dẫn xuất hữu cơ tetramethylgermane Ge(CH 3) 4, tetraethylgermane Ge(C 2 H 5) 4 - không màu. chất lỏng.

Ứng dụng:

Vật liệu bán dẫn quan trọng nhất, lĩnh vực ứng dụng chính: quang học, điện tử vô tuyến, vật lý hạt nhân.

Các hợp chất của Germani hơi độc. Germanium là một nguyên tố vi lượng có trong cơ thể con người làm tăng hiệu quả của hệ thống miễn dịch, chống ung thư và giảm đau. Người ta cũng lưu ý rằng germanium thúc đẩy việc vận chuyển oxy đến các mô cơ thể và là một chất chống oxy hóa mạnh mẽ – chất ngăn chặn các gốc tự do trong cơ thể.
Nhu cầu hàng ngày của cơ thể con người là 0,4–1,5 mg.
Nhà vô địch về hàm lượng germanium trong số các sản phẩm thực phẩm là tỏi (750 mcg germanium trên 1 g trọng lượng khô của tép tỏi).

Tài liệu được biên soạn bởi các sinh viên Viện Vật lý và Hóa học của Đại học bang Tyumen
Demchenko Yu.V., Bornovolokova A.A.
Nguồn:
Germanium//Wikipedia./ URL: http://ru.wikipedia.org/?oldid=63504262 (ngày truy cập: 13/06/2014).
Germanium//Allmetals.ru/URL: http://www.allmetals.ru/metals/germanium/ (ngày truy cập: 13/06/2014).

SỰ ĐỊNH NGHĨA

Germani- yếu tố thứ ba mươi hai của Bảng tuần hoàn. Chỉ định - Ge từ tiếng Latin "germanium". Nằm trong thời kỳ thứ tư, nhóm IVA. Đề cập đến bán kim loại. Điện tích hạt nhân là 32.

Ở trạng thái rắn chắc, germani có màu bạc (Hình 1) và có hình dạng tương tự như kim loại. Ở nhiệt độ phòng, nó có khả năng chống lại không khí, oxy, nước, axit clohydric và axit sunfuric loãng.

Cơm. 1. Germani. Vẻ bề ngoài.

Khối lượng nguyên tử và phân tử của germani

SỰ ĐỊNH NGHĨA

Khối lượng phân tử tương đối của chất (Mr) là con số cho thấy khối lượng của một phân tử nhất định lớn hơn 1/12 khối lượng của nguyên tử cacbon bao nhiêu lần, và khối lượng nguyên tử tương đối của một nguyên tố (A r)- khối lượng trung bình của các nguyên tử của một nguyên tố hóa học lớn hơn 1/12 khối lượng của nguyên tử cacbon bao nhiêu lần.

Vì germanium tồn tại ở trạng thái tự do dưới dạng phân tử Ge đơn nguyên nên giá trị khối lượng nguyên tử và phân tử của nó trùng nhau. Chúng bằng 72,630.

Đồng vị của germani

Được biết, trong tự nhiên germani có thể tìm thấy ở dạng 5 đồng vị ổn định là 70 Ge (20,55%), 72 Ge (20,55%), 73 Ge (7,67%), 74 Ge (36,74%) và 76 Ge (7,67%). ). Số khối của chúng lần lượt là 70, 72, 73, 74 và 76. Hạt nhân của một nguyên tử đồng vị germani 70 Ge chứa ba mươi hai proton và ba mươi tám neutron; các đồng vị khác chỉ khác nó ở số lượng neutron.

Có các đồng vị phóng xạ không ổn định nhân tạo của gecmani với số khối từ 58 đến 86, trong đó đồng vị tồn tại lâu nhất là 68 Ge với chu kỳ bán rã 270,95 ngày.

Ion Germani

Mức năng lượng bên ngoài của nguyên tử germanium có bốn electron, đó là các electron hóa trị:

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

Do sự tương tác hóa học, germanium nhường các electron hóa trị của nó, tức là là chất cho của chúng và biến thành ion tích điện dương:

Ge 0 -2e → Ge 2+ ;

Ge 0 -4e → Ge 4+ .

Phân tử và nguyên tử Germani

Ở trạng thái tự do, germanium tồn tại ở dạng phân tử Ge đơn nguyên. Dưới đây là một số tính chất đặc trưng của nguyên tử và phân tử germani:

Ví dụ về giải quyết vấn đề

VÍ DỤ 1

VÍ DỤ 2

GERMANIUM, Ge (từ tiếng Latin Germania - Đức * a. germanium; n. Germanium; f. germanium; i. germanio), là một nguyên tố hóa học nhóm IV trong hệ tuần hoàn Mendeleev, số nguyên tử 32, khối lượng nguyên tử 72,59. Germanium tự nhiên bao gồm 4 đồng vị ổn định 70 Ge (20,55%), 72 Ge (27,37%), 73 Ge (7,67%), 74 Ge (36,74%) và một đồng vị phóng xạ 76 Ge (7,67%) có chu kỳ bán rã. của 2,10 6 năm. Được phát hiện vào năm 1886 bởi nhà hóa học người Đức K. Winkler trong khoáng vật argyrodite; được dự đoán vào năm 1871 bởi D. N. Mendeleev (exasilicon).

Germanium trong tự nhiên

Germanium thuộc về. Hàm lượng germanium dồi dào là (1-2).10 -4%. Nó được tìm thấy dưới dạng tạp chất trong khoáng chất silicon, và ở mức độ thấp hơn trong khoáng chất và các loại khác. Các khoáng chất riêng của Germanium rất hiếm: sulfosalt - argyrodite, germanite, renite và một số loại khác; oxit ngậm nước kép của germani và sắt - schottite; sunfat - itoit, fleischerite và một số loại khác... Chúng thực tế không có ý nghĩa công nghiệp. Germanium tích lũy trong các quá trình thủy nhiệt và trầm tích, trong đó khả năng tách nó khỏi silicon được thực hiện. Nó được tìm thấy với số lượng tăng lên (0,001-0,1%) trong và. Nguồn gecmani bao gồm quặng đa kim, than hóa thạch và một số loại trầm tích núi lửa. Lượng germanium chính thu được dưới dạng sản phẩm phụ từ nước hắc ín trong quá trình luyện cốc, từ tro của than nhiệt, sphalerit và magnetit. Germanium được chiết xuất bằng axit, thăng hoa trong môi trường khử, phản ứng tổng hợp với xút, v.v. Tinh chất Germanium được xử lý bằng axit clohydric khi đun nóng, chất ngưng tụ được tinh chế và trải qua quá trình phân hủy thủy phân để tạo thành dioxit; chất sau được khử bằng hydro thành germani kim loại, được tinh chế bằng phương pháp kết tinh phân đoạn và định hướng và nấu chảy theo vùng.

Ứng dụng của germani

Germanium được sử dụng trong điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện làm vật liệu bán dẫn để sản xuất điốt và bóng bán dẫn. Các thấu kính dùng cho quang học hồng ngoại, điốt quang, điện trở quang, liều kế bức xạ hạt nhân, máy phân tích quang phổ tia X, bộ chuyển đổi năng lượng phân rã phóng xạ thành năng lượng điện, v.v. đều được chế tạo từ germani. Hợp kim của gecmani với một số kim loại nhất định, có đặc điểm là tăng khả năng chống chịu với môi trường có tính axit mạnh, được sử dụng trong chế tạo dụng cụ, cơ khí và luyện kim. Một số hợp kim của germani với các nguyên tố hóa học khác là chất siêu dẫn.