Германият е един добре познат елемент на научните среди, особено след откритието на неговите свойства като полупроводник, които надминават тези на силиция. В друга сфера обаче – здравето – той е обект на противоречия. Факт е, че той се употребява при някои заболявания, но силно се спекулира, че германият представлява категорично решение за едно от най-сериозните заболявания – рака. В статия ви запознаваме с всичко, което е нужно да знаете за германия.
Характеристики на германий
Германий е елементът между силиций и калай в 14-та група в периодичната таблица. Чистата форма на германий е твърд, лъскав, сиво-бял, чуплив металоид. Кристалите в елемента са подредени по същия начин, по който са подредени въглеродите в диаманта. Германият има електрическите и електропроводимите свойства на силиция. Неговите свойства са между тези на металите и неметалите. Германият е стабилен във въздуха при стайна температура, но въпреки това се окислява при температура около 600°–700° C и е реактивен към халогени. Сред киселините единствено концентрираната азотна или сярна киселина или акварегията (смес от азотна и солна киселина) засягат значително германия. Макар водните разяждащи разтвори да дават малък ефект върху него, германий бързо се разтваря в стопен натриев хидроксид (сода каустик) или калиев хидроксид, като по този начин се образуват германати.
Откриване на елемента
Въпреки че германият е открит през 1886 г. от Клеменс Винклер, немски химик, неговото съществуване, свойства и положение в периодичната таблица са предсказани още през 1871 г. Руския химик Дмитрий Иванович Менделеев, който създава Мендалеевата таблица, предполага за съществуването на този елемент и нарича хипотетичния елемент екасиликон. Името германий произлиза от латинската дума Germania (Германия) и е дадено на елемента от неговия откривател Винклер. Германият не е икономически значим до 1945 г., когато неговите свойства като полупроводник са признати и той става ценен за електрониката. Много други вещества в днешни дни се използват като полупроводници, но германият остава от първостепенно значение в производството на транзистори и компоненти за устройства като токоизправители и фотоклетки.
Германий – наличие и добив
Германий се намира в по-малки количества в околната среда, отколкото калаят или оловото, които са по-тежки метали от група 14. Освен това германият е и по-трудно достъпен от тях. Като цяло спрямо основа на тегло той е оскъден, но не изключително рядък елемент в земната кора. Той е равен на изобилие с берилий, молибден и цезий, но надхвърля други елементи като арсен, кадмий, антимон и живак. Това се дължи на геоложките процеси, защото само малки количества от него са се концентрирали в минерали, а останалата част от него е разпръсната в широки пространства. Всъщност, германият е широко срещан в природата, но е прекалено реактивен, за да се намира в свободна форма. Рудите на германий са редки находки.
Ценните минерали, които го включват, са също рядко срещани. Германит и рениерит са използвани като източници за елемента. Мънички количества от германий се срещат в някои цинкови смеси, в сулфидни руди на мед и арсен, и във въглищата (в тях най-вероятно се среща заради концентрацията на елемента в растенията, растящи по време на Палеозойския период в геоложката история). Най-често срещаният германит е медно-желязно-германиев сулфид, който съдържа 8% от елемента, но дори и тази форма не се копае.
Все пак има промишлени зони в днешни дни, които са известни, заради производството си на германий. Всъщност германият най-често се добива като страничен продукт от добива на други природни ресурси. Някои от тях са добиването на цинк или пък от прахта и дима в следствие на инсталации, които горят въглища. Световното производство е около 80 тона годишно.
Обработка след добив
За привеждането на германий във форма за употреба, продуктите, съдържащи елемента, които се получават след обработката на другите руди се третират със силна солна киселина. Полученият германиев тетрахлорид се дестилира, пречиства чрез повторна редестилация и се хидролизира до образуване на германиев диоксид, който след това се редуцира от водород до прахова форма на метала. Полученият продукт се топи на 1100 градува и се излива в блокове или други структури.
Приложение като полупроводник
За да се използват в електронни устройства, германиевите блокове изискват по-нататъшно пречистване, което най-обикновено се осъществява чрез техника за рафиниране по зони. Напълно чистият германий се примесва с миниатюрни количества от арсен, галий и други метали, за да се придобият нужните характеристики на електропроводимост. Накрая се получават кристали, като в центъра се поставя кристал като ядро, а разтопената маса се извайва внимателно в контролирана температура. Тези кристали се трансформират в проводници след манипулация с електрони.
Германий е важен полупроводник, използван главно в транзистори и интегрални схеми. Германий се използва в много устройства. Към някои видове стъкло се добавя германиев оксид, за да се увеличи индексът на пречупване. Такъв вид стъкло се използва в широкоъгълни лещи и в инфрачервени устройства. Германият се влага и в много на брой сплави. Германиевите монокристални детектори с висока чистота могат точно да идентифицират източници на радиация- важно приложение (например за сигурност на летищата). Допълнително, минимални количество от германий може сериозно да повлияят на електроосаждението на цинка.
Провеждат се проучвания относно потенциалните ползи от германий в технологията. Германият се тества като фотодетектор, заради лесния електронен скок в по-високи нива. Такъв вид проводници се използват в множество технологии като дистанционното на телевизора, вратите с фотоклетка, астрономията и т.н. Ефикасността се покачва, когато се използва германий, вместо традиционни материали като силиций, защото може да се предава повече и по-добре информация чрез този спектър на вълни.
Германий за здравето
Здравните претенции относно германий и неговото полезно действие са много противоречиви. Твърди се, че приемът му подобрява имунната система, подобрява достъпа на кислород до тялото, кара човек да се чувства по-жизнен и освен това унищожава свободните радикали. Освен това се твърди и че предпазва от радиация. Допълнително се счита, че повлиява лечението на алергии и астма.
Рак
По отношение на рака има серия проучвания, които изследват ефективността на някои форми на германий. Една от най-често засегнатите във връзка с рака е “spirogermanium”. Тази форма се разглежда като евентуално алтернативно лечение на различни разновидности на това заболяване като рак на гърдата, рак на дебелото черво, рак на простата, рак на яичниците, белодробен рак. Ранни изследвания демонстрират минимално подобрение след лечения с тази форма на елемента. Други проучвания показват, че приемането на друг тип германий орално за 1-7 месеца, може да повлияе на някои вид рак на кръвта. Макар и някои инвитро експерименти да показват, че “spirogermanium” възспира репликацията в някои ракови клетки, приложенията му върху хора показват, че съединението има неблагоприятни ефекти и не е подходящо като противораково лечение.
Хепатит
Ранни изследвания върху хепатит Б показват, че прием на специфична форма на германий през устата за 16 седмици, намалява количеството на активния хепатитен вирус при хора с хепатит B. Необходими са повече доказателства, за да се оцени ефективността на германия за тези употреби, както и за клиничната му безопаснот.
Практиката
Все пак германий се използва за заболявания на сърцето и кръвоносните съдове, включително високо кръвно налягане, висок холестерол, болести на сърцето. Използва се и за заболявания на очите като глаукома, катарат, както и за заболявания на черния дроб, като хепатит и цироза.
Някои хора го използват при остеоартрит, ревматоиден артрит, болки и слаби кости (остеопороза). Германий се предлага от някои лекари и в други случаи: отравяне с тежки метали, включително отравяне с живак и кадмий; депресия; рак; хранителни алергии; вирусни инфекции; увеличаване на кръвообращението в мозъка; поддържане на имунната система и т.н.
Странични ефекти
Въпреки това е широко прието, че употребата не германий може да доведе до различни странични ефекти. Даже през 1989 правителството на Англия предупреждава да не се използват хранителни добавки с елемента, защото те могат да доведат до проблеми с бъбреците, анемия, отслабване на мускулите, липса на координация, завишени чернодробни ензими. Приемането на чиста форма на германий през устата, както и на някои други форми като германиев оксид и германиев лактат-цитрат не са безопасни. Има над 30 документирани случая за бъбречна недостатъчност и смърт, свързани с използването на тези форми на германий. Те се натрупват в тялото и може да увредят жизненоважни органи като бъбреците. Може да предизвика анемия, мускулна слабост, нервни проблеми и други странични ефекти.
Опасност
Германиевият хидрид и германиевият тетрахидрид са изключително запалими и дори експлозивни, когато се смесят с въздух. При вдишване може да доведат до коремни спазми, парещо усещане, кашлица, кожно зачервяване, болки, раздразнение и зачервяване на очите. Тази форма може да се приеме и да навреди на организма чрез вдишване.
Германий не трябва да се използва от бременни или кърмещи жени, защото не е безопасен.
В никакъв случай не трябва да се употребяват форми на германий в свеоволни количества и без консултация с лекар.
Дозиране на германий
Подходящите дози германий зависят от няколко фактора като възрастта, здравното състояние и наличието на заболявания. Засега няма конкретни научни информации, които да могат да определят точна доза на германий. Като цяло се счита, че количеството около 0,5 милиграма и по-малко (количеството налично в нормалния прием на храна) е безопасно. Други наръчници съветват да не се надвишава доза от около 1 милиграм. Все пак тези твърдения нямат сериозна научна база.
Заключение
Германият е елемент от 14-та група в периодичната таблица. Като цяло той не подлежи на сериозно оксидиране при нормална температура, но въпреки това е сериозно разпръснат в околната среда. Изключително трудно и рядко се намират руди на германий, като елементът най-често се набавя за промишлеността при добив на други елементи като калай и силиций. За да се изведе в чистия си вид и да се използва като полупроводник, елементът преминава сериозна преработка и ред вторични процеси. Елементът става ценен като полупроводник близко до Втората Световна война, като той има сходни качества с тези на силиций и употребата му при транзисторите е много важна. Често срещани са приложенията му в детектори и фотоклетки. Освен това има обещаващи научни разработки за още по-мащабни ползи от употребата на германий като преносител на голямо количество обем информация по ефективен начин.
Германият и здравето са тема, която подлежи на още много значителни проучвания и разработки. Засега се използва при лекуването на сърдечно-съдови болести, астма, артрит и редица други заболявания, но има много проучвания, които показват, че може да доведе до странични ефекти. Една от най-често разискваните теми е дали може да се използва като алтернативно лечения на рак, но отговорът е, че засега не се счита за безопасен и ефектът, който има е съвсем минимален. От друга страна, употребата на някои форми на германий води до натрупването му в жизненоважни органи, като бъбреците, като има документирани случаи на бъбречна недостатъчност и дори смърт в следствие на това. Затова приложението му е все още под въпрос.
DetoxiFive
ДетоксиФайв: за детоксикация, антиоксидантна защита и пречистване от токсичните ефекти на тежките метали от околната среда: https://botanic.cc/products/detoxifive/
