K čemu je dobré – germanium?

Stříbřitý kov byl zpočátku jen chimérou. Poté potvrdil existenci jednoho z nejdůležitějších zákonů chemie. Dnes je nepostradatelný. Tento blog čtete díky germaniu, zabudovanému do elektronických součástek vašeho i mého počítače.

Zdroje germania

Germanium se vyskytuje, stejně jako většina chemických prvků, v zemské kůře. Jeho průměrná koncentrace se pohybuje kolem 1,5 g na tunu horniny. Koncentrovanější žíly se vyskytují jen v Africe, například v Namibii.

Germanium se získává jako vedlejší produkt při těžbě zinku a hliníku. Nachází se v minerálech argyroditu, canfielditu, germanitu a renieritu. Podobně jako je tomu u vzácných zemin, produkuje dnes většinu germania Čína. Roční objem produkce opravdu není velký, pohybuje se kolem 165 tun. Pokud byste si ho chtěli koupit, stojí germanium na dnešním trhu kolem 2000 dolarů za kilogram. Cena neustále stoupá.

Phytomining – šance do budoucnosti?

Zajímavé je, že některé rostliny umí germanium vstřebávat a koncentrují ho ve svých tkáních. Teoreticky je tedy možné získávat germanium i z biomasy. Této proceduře se říká phytomining. Zbohatnout se na ní ale nedá. Z deseti tun řepky se dá získat jen kolem 10 až  100 gramů germania.

Objev gemania

Nejspíš i kvůli nízké koncentraci v přírodě patří germanium k prvkům, které nebyly objeveny přímou cestou. Jeho existenci předpověděl  v roce 1871 ruský vědec Mendělejev. Skládal právě dohromady svůj periodický systém prvků a všiml si zvláštní proluky vedle jiného polokovu, křemíku. Předvídal existenci neznámého prvku, který nazval eka-siliciem. Předpověděl také jeho vlastnosti a vlastnosti jeho sloučenin. Tehdejší vědecká obec ovšem jeho předpoklady odmítla.

Situace se změnila až o patnáct let později. V roce 1886 objevil Mendělejevův vytoužený prvek Clemens Winkler, který pracoval s kobaltovým sklem ve Freibergské akademii. Nazval ho na počest své rodné země „germanium“.

Objev germania tak zároveň potvrdil správnost Mendělejevových úvah. Periodický systém došel konečně zaslouženého uznání. Vychází z něj i dnešní moderní chemie, popisuje totiž vztahy všech prvků, předpovídá jejich vlastnosti a vysvětluje i vlastnosti jejich sloučenin.

Díky periodickému systému víme, že známe všechny chemické prvky, které ve vesmíru existují. Dnes jsou proluky periodické tabulky zaplněny, není v ní místo pro další překvapení.

K čemu je dobré germanium?

Několik desítek let bylo germanium v podstatě zbytečným prvkem. To se navždy změnilo v padesátých letech minulého století. V té době byly vynalezeny první tranzistory. Byly vyrobeny právě z našeho původně zbytečného prvku – germania. Dnes už se s ním v elektronice v čisté podobě nejspíš nesetkáte. Germaniové součástky by totiž byly příliš drahé. Jeho roli postupně převzal daleko rozšířenější křemík. Má podobné vlastnosti ale příznivější cenu. 

Germanium se dnes využívá hlavně při výrobě polovodičů.

Kromě toho patří k těm prvkům, které dovedou přímo převést světelná kvanta na elektrickou energii díky tzv. fotovoltaickému jevu. Germaniové generátory umí přeměnit teplo na elektřinu. Je také součástí obvodů, které reagují na elektromagnetické vlnění v infračervené oblasti spektra. Jevu se využívá v radarové technice.

Ve sklech zvyšuje germanium (respektive jeho oxid GeO2) index lomu, používá se tedy k výrobě skleněných speciálních optických součástek. Vysoký index lomu se uplatní například ve vnitřní části optického vlákna.

Optické vlákno je tvořeno dvěma různými druhy skla, které se odlišují indexem lomu. Pokud do vlákna vpustíme na jedné straně světelný paprsek, odráží se na hranici těchto dvou skelných materiálů daleko efektivněji, než by tomu bylo hranici mezi vláknem a vzduchem. Tímto způsobem je umožněn dokonalejší přenos informace vláknem.

Další využití germania znáte nejspíše z přístrojů pro noční vidění. Využívají se v ní optická skla, tzv. chalkogenidová skla, která jsou propustná v infračervené části světelného spektra.

Germanium je kromě toho výborný katalyzátor a používá se například při výrobě PET lahví. Jeho oxid GeO2 totiž usnadňuje vznik některých polyesterových vláken a granulátů (zde polyethylentereftalát). 

Germanium se používá i v oblastech, kde byste ho možná nečekali. Slitina germania se zlatem se při ochlazovaní nesmršťuje, jako je tomu u většiny známých sloučenin, ale naopak zvětšuje svůj objem. Toho se využívá v klenotnictví ale například i v zubní technice.

V jednom z minulých blogů jsem zmiňovala neodymový laser, využívající krystal granátu, dotovaný neodymem. Podobně se dá využít i gadolinio-germaniový granátoid s názvem GGG.

Germanium v rukou lékařů a léčitelů          

Ačkoliv se germanium někdy nabízí jako doplněk při léčbě různých vážných nemocí (rakovina, chronická únava, AIDS, vysoký tlak, artritida) není jeho účinek doložen a prokázán.

Germanium nesmí být přidáváno v zemích Evropské Unie do potravin a ve většině zemí ani do potravinových doplňků. Poměrně oblíbené Ge-132, organická sloučenina germania, které léčitelé připisují bájné vlastnosti, může ve skutečnosti zdraví spíše nalomit, shodují se lékaři.

Homeopatika se stupněm rozředění D4 a vyšším jsou už neškodná. Využívají di-kalium-germanium-citrat-laktát a díky vysokému zředění nepatrná až mizivá množství organické sloučeniny germania.

Toxicita

Germanium a jeho sloučeniny mají relativně  malou toxicitu. Stopy germania se dají nalézt i v potravinách,  hlavně ve fazolích, rajčatové šťávě, rybách a v česneku.

Přesto se můžete germaniem otrávit. Otravy nastávají spíše po požití neorganických germaniových sloučenin, ty se totiž v organismu na rozdíl od organických kumulují. Pozor tedy na „potravinové doplňky“, obsahující neorganické sloučeniny germania. První znaky otravy jsou nechutenství a ztráta tělesné hmotnosti. V případě, že chcete zhubnout, by se vám mohly tyto následky dokonce i líbit. To, co bude následovat, se vám ale jistě líbit už nebude. Otrava se dál projeví celkovým vyčerpáním a oslabením práce svalstva. Následují poruchy práce ledvin, které mohou být tak silné, že dojde k jejich úplnému selhání. V těch případech, kdy pacienti otravu germaniem přežili, byly jejich ledviny navždy poškozené.

Po náhodném nebo úmyslném požití organických sloučenin germania budou následky mírnější. Na pokusných zvířatech byl pozorován úbytek hmotnosti a ztráta červených krvinek. Mechanismus, jakým germanium působí na živý organismus, není zatím úplně jasný. Víme jen, že způsobuje patologické změny na mitochodnriích ledvin a nervových buněk.

Germanium nemá v těle žádnou biologickou funkci. Rozhodně neexistují žádná onemocnění, která by byla spojována s nedostatkem germania v organismu.

Pokud vám nebo vašim blízkým nějaký léčitel objeví „nedostatek germania“,můžete se spolehnout na to, že je to šarlatán.