Dopajul cu germaniu în materialul de bază crește ușor RI în comparație cu RI de acoperire, rezultând propagarea luminii de către TIR.

Prezentare generală

Termeni asociați:

  • Dioxid de siliciu
  • Aliaj
  • Arsenic
  • Bor
  • Toxicitate
  • Litiu

Descărcați în format PDF

Despre această pagină

Germaniu

1 Tehnologie

Germaniul nu apare în cantități comerciale ca minereu nativ, dar este produs în principal ca un produs secundar al prelucrării zincului, cu o cantitate mai mică din prelucrarea cuprului. Zincul metalic care conține germaniu este mai întâi distilat în condiții neoxidante. Reziduul, care conține germaniu, este levigat cu apă cu clor pentru a acoperi germaniul în tetraclorură de germaniu. Tetraclorura este hidrolizată în oxid de germaniu, care poate fi apoi redus la germaniu metalic. Germaniul policristalin impur este apoi purificat prin rafinarea zonei, în care o serie de zone topite sunt determinate să se deplaseze de-a lungul lingoului, purtând impuritățile împreună cu ele, pentru a se acumula la un capăt. Rezistența lingoului purificat poate fi controlată prin doparea acestuia cu oricare dintre mai multe impurități, cum ar fi indiu sau antimoniu. În această tehnică, un dopant este introdus într-un capăt al lingoului și este măturat de-a lungul unei singure zone topite. Ceea ce lasă un depozit uniform în urma sa.

Germaniu

4.1.2 Plante, produse pescărești și organisme microbiene

Germaniul este un component al diferitelor plante medicinale și microorganisme (Park și Han, 1979; Slaw-son și colab., 1992; Staufer, 1980). Ge a fost raportat în sargassum și epifitele sale la concentrații de până la 4,2 μg/kg (Johnson și Braman, 1975). De asemenea, s-a constatat că germaniu se acumulează într-o varietate de microorganisme. Rata de acumulare a germaniei depinde de pH-ul mediului, temperatura și concentrația de acid silicic din celulă. Inhibarea creșterii de către GeO2 a fost mai pronunțată la drojdie decât la bacterii (Lee și colab., 1990). Urme de Ge există de obicei în sol, plante și țesuturi animale; cu toate acestea, concentrații mari (2-9 ppm) de Ge pot fi găsite în fasole, suc de roșii, stridii, ton, usturoi, aloe vera, ginseng, ciuperci de raft și ceai verde. Nivelurile de țesuturi mai mari de 5 ppm sunt toxice pentru majoritatea plantelor.

Germaniu

Tractului urinar

Expunerea profesională la compuși anorganici de germaniu poate provoca o ușoară afectare a funcției renale [2]. Cu toate acestea, au fost descrise reacții nefrotoxice severe și a devenit clar că acestea pot apărea atât cu compuși anorganici cât și cu compuși organici ai germaniei [3, 4].

Un bărbat de 58 de ani a dezvoltat greață, vărsături, anorexie și scădere în greutate [5]. Luase citrat de lactan de germaniu, cumpărat ilegal într-o farmacie, recomandat ca remediu natural antioxidant, anticancerigen și imunostimulator. A luat o doză totală de 426 g pe cale orală timp de 6 luni și a dezvoltat insuficiență renală și proteinurie, implicând leziuni tubulare. S-au crescut TSH seric, glucoza în repaus alimentar, hemoglobina glicozilată și peptida C. Ecografia abdominală a prezentat rinichi normali. Ecografia cardiacă a arătat un revărsat pericardic. O electrocardiogramă a arătat o tahicardie sinusală. Studiile de conducere nervoasă și electromiografia au arătat activitate musculară spontană patologică și descărcare miotonică. Viteza de conducere neuronală a fost normală în nervul median și întârziată în nervul peroneu. A primit hrană intravenoasă, insulină și electroliți. Revărsatul pericardic a regresat, dar tahicardia sinusală a continuat. Disfuncția renală și polineuropatia au persistat.

O femeie de vârstă mijlocie care luase lactat-citrat de germaniu timp de cel puțin un an (cu o doză cumulativă estimată de 32,1 g de germaniu) a dezvoltat insuficiență renală cu un clearance al creatininei de 10 ml/minut, a crescut activitatea creatin kinazei și a crescut moderat enzime hepatice. Biopsia a arătat citoplasmă foarte vacuolată în celulele epiteliale ale tubilor renali distali și steatoza microvesiculară și macrovesiculară a hepatocitelor centrilobulare. După retragerea germaniului, valorile de laborator s-au normalizat, dar insuficiența renală moderat severă a persistat [6].

Elemente ultratrace

Germaniu

S-a constatat că un aport scăzut de germaniu modifică compoziția mineralelor osoase și hepatice și scade ADN-ul tibial la șobolani. Germaniul inversează, de asemenea, modificările la șobolani cauzate de privarea de siliciu și este susținut ca având proprietăți anticancerigene, deoarece unele complexe organice de germaniu pot inhiba formarea tumorii la modelele animale.

Dacă oamenii au o cerință de germaniu, pe baza studiilor privării animalelor, este probabil mai mică de 0,5 mg zi -1. Toxicitatea germaniului depinde de forma sa. Unele forme organice de germaniu sunt mai puțin toxice decât formele anorganice. Toxicitatea anorganică a germaniei duce la deteriorarea rinichilor. Unele persoane care consumă cantități mari de suplimente organice de germaniu contaminate cu germaniu anorganic au murit din cauza insuficienței renale. Deși s-a crezut mult timp că germaniu are o ordine de toxicitate scăzută datorită stării sale difuzibile și a eliminării rapide din organism, până când se obțin mai multe cunoștințe despre aporturile la care germaniul devine toxic, probabil că acestea nu ar trebui să le depășească cu mult pe cele găsite într-o dietă. Un aport de cel mult 5,0 mg pe zi-1 ar satisface orice posibilă necesitate de germaniu și cel mai probabil va fi sub nivelul constatat că are consecințe toxicologice.

Metale specifice

7.1.3.2 Suplimentele alimentare cu germaniu

Substanțele care conțin germaniu au fost promovate ca protejând sănătatea umană, iar studiile abordate în această secțiune au fost efectuate pentru a aborda beneficiile pentru sănătate, de ex. ca suplimente de sănătate sau tratamente pentru cancer. Cu toate acestea, după publicarea acestor studii, atât Societatea Americană a Cancerului (ACS, 2011), cât și FDA au concluzionat că compușii de germaniu sunt dăunători, iar FDA (1995, 2004, 2011) nu mai permite importul lor.

În 1988, FDA a acceptat utilizarea sesquioxidului de germaniu ca aditiv alimentar, dar în 1995 au emis o alertă de import pentru eliminarea aditivului alimentar pe baza toxicității sale renale (FDA, 1995). În octombrie 2003, FDA a refuzat o intrare de 20 kg de sesquioxid în vrac în suplimentele alimentare umane, deoarece germanul a cauzat nefrotoxicitate (leziuni la rinichi) și moarte atunci când a fost utilizat în mod cronic de oameni, chiar și la nivelurile recomandate de utilizare (FDA, 2004).

În 2011, FDA a constatat că produsele care conțin germaniu erau încă etichetate pentru uz uman și importate, chiar dacă erau recunoscute pentru a induce efecte asupra sănătății la dozele recomandate de furnizori. O astfel de etichetare nu a fost considerată adecvată, iar FDA nu a emis nicio nouă cerere de droguri sau aplicații noi de investigație pentru produse de germaniu. Din aceste motive, FDA a relansat Alerta importantă 54-07 pentru a informa personalul de teren al FDA de ce și cum să rețină orice produs din germaniu „dacă produsul susține că este util în diagnosticul, vindecarea, atenuarea, tratamentul sau prevenirea bolilor”. Exemplele acestor produse includ sesquioxidul de germaniu, GE-132, GE-OXY-132, Vitamina „O”, Pro-Oxigen, Nutrigel 132, Immune Multiple și Germax (FDA, 2011), dintre care unele au făcut obiectul studiilor abordate in acest capitol. Substanțe de germaniu pentru uz neuman, de ex. în semiconductori, sunt scutiți.

În mod similar, ACS a concluzionat că suplimentele de germaniu pot fi dăunătoare oamenilor și pot interfera cu medicamentele. ACS recomandă împotriva utilizării lor și avertizează că utilizarea germaniului „singur tratament și evitarea sau întârzierea îngrijirilor medicale convenționale pentru cancer poate avea consecințe grave asupra sănătății” (ACS, 2011).

Cristale unice de germaniu, creștere de

7.2 Oxigen

RAFINAREA ZONEI

Semiconductori elementari

Germaniul a fost utilizat pe scară largă pentru diode și tranzistoare semiconductoare. Șase zone trec printr-un lingou de cel mai pur germanium disponibil pentru a reduce concentrația de impurități la 1 atom în 10 10 atomi de germaniu.

Siliciul ultrapur nu este important doar pentru tranzistoare, este necesar și pentru bateriile solare. Rafinarea în zone a siliciului utilizând o barcă de cuarț nu poate elimina ultimele urme de bor, cu excepția cazului în care se aplică simultan o purificare chimică. Reactivitatea siliciului topit creează probleme de contaminare cu oxigenul. Pentru o puritate mai mare, tehnica zonei plutitoare a fost utilizată pentru a cuantifica concentrația de bor, un acceptor de electroni și fosfor, un donator de electroni. Conductivitatea electrică măsurată în funcție de distanța de-a lungul tijei se găsește proporțională cu diferența de concentrație de bor și fosfor; concentrația lor după rafinare este de ordinul a 10 3 atomi cm −3 .

Impuritatea cuprului în seleniu este legată de un centru de captare în CdSe. După mai mult de opt treceri, cuprul se acumulează la un capăt. Concentrația sa la celălalt capăt era sub limita detectabilă; k pentru cupru este

Spectroscopie RMN, Heteronuclei, Ge, Sn, Pb

Proprietățile nucleelor

Proprietățile nucleare sunt rezumate în Tabelul 1 .

Tabelul 1. Proprietățile RMN a izotopilor magnetici ai germaniului, staniului și plumbului

NucleusSpinNA (%) R H R C γ (10 7 rad T −1 s −1) Ξ (MHz) Q (10 - 28 m 2)
73 Ge 9 2 7.761,08 × 10 −4 0,622−0.93323.488 315−0,17
115 Sn 1 2 0,351,24 × 10 −4 0,705−8.79232.718 780-
117 Sn 1 2 7.513,49 × 10 −3 19.8−9.57835.632 295-
119 Sn 1 2 8.584,51 × 10 −3 25.6−10.02137.290 662-
207 Pb 1 2 22,6 b 2,1 × 10 −3 11.95.626420.920 597-

Germaniul posedă un singur izotop magnetic. 73 Ge, cu rotire 9 2. Acest nucleu prezintă o combinație de proprietăți nefavorabile studiilor de rezonanță magnetică, astfel încât numai o gamă limitată de molecule poate fi studiată: abundența naturală este de 7,76%, raportul giromagnetic este foarte mic (γ = −0,9332 × 10 7 rad T −1 s −1), iar cvadrupolul nuclear este moderat de mare. Sensibilitatea față de 1 H la abundența naturală și câmpul constant este de 1,08 × 10 −4. Deoarece relaxarea cvadrupolară domină, relaxarea dipol-dipol și efectele nucleare Overhauser (NOE) nu sunt importante, iar compușii nesimetrici ai germaniei dau deseori semnale foarte largi de 73 Ge RMN.

Staniu posedă trei izotopi de staniu activi magnetic cu spin I = 1 2 (Sn 115, Sn 117, Sn 119). Două dintre ele, 117 Sn (7,51%) și 119 Sn (8,58%), au o abundență naturală semnificativă și receptivități ∼20 și respectiv de 25 de ori mai mari decât cea de 13 C. Abundența naturală scăzută face ca rezonanța 115 Sn să fie nefavorabilă . Frecvențele de rezonanță de bază pentru 115 Sn, 117 Sn și 119 Sn sunt 98,16, 106,90 și 111,87 MHz pe un spectrometru care funcționează la o intensitate a câmpului de 7,05 T cu 1 H RMN la 300 MHz.

În experimentele RMN din staniu, raportul giromagnetic negativ poate duce la un comportament NOE dezavantajos, care poate fi suprimat prin decuplarea inversă a porții sau prin utilizarea aditivilor de îmbunătățire a ratei de relaxare. Această problemă nu este prezentă în RMN al compușilor de plumb: de fapt 207 Pb, singurul izotop de plumb cu spin 1 2 (abundența naturală este de ∼22% și sensibilitatea la detectare este de 0,09% din cea a protonului), are o raport giromagnetic pozitiv. Maximul de 207 Pb- < 1 H>efectul Overhauser nuclear este de 350%.

Strategie și cercetare în domeniul drogurilor

2.16.6.1.7 Câteva cuvinte despre izosteria C/Si/Ge

În anii 1980, germaniu a fost listat ca un posibil medicament anticancer și chiar s-au vândut spirogermanil și Ge-132 (Figura 78). Cu toate acestea, un deceniu de studii clinice la om nu a reușit să demonstreze în mod concludent un beneficiu. 239 Problema majoră a compușilor organogermanieni este puritatea lor, deoarece este extrem de dificil să separați compușii finali de sarea de germaniu utilizată ca materie primă, iar sărurile de germaniu sunt cunoscute ca fiind toxice. 240 Unele exemple de SAR-uri cu molecule care conțin germaniu sunt disponibile în literatura de specialitate, 241–243, iar rezultatele lor biologice indică un puternic bioizosterism printre carbon, siliciu și germaniu.

Figura 78. Substanțe active organogermaniu.