Гунар Нордберг

Појава и употреба

Германијум (Ге) се увек налази у комбинацији са другим елементима и никада у слободном стању. Међу најчешћим минералима који садрже германијум су аргиродит (Аг₈ГеС₆), који садржи 5.7% германијума и германита (ЦуС·ФеС·ГеС₂), који садржи до 10% Ге. Екстензивна налазишта минерала германијума су ретка, али је елемент широко распрострањен у структури других минерала, посебно у сулфидима (најчешће у цинк сулфиду и у силикатима). Мале количине се такође налазе у различитим врстама угља.

Највећа крајња употреба германијума је производња инфрацрвених сензорских и идентификационих система. Његова употреба у оптичким системима се повећала, док је потрошња полупроводника наставила да опада због напретка у технологији силицијумских полупроводника. Германијум се такође користи у галванизацији и производњи легура, од којих се једна, германијум-бронза, одликује високом отпорношћу на корозију. Германијум тетрахлорид (ГеЦл₄) је интермедијер у припреми германијум диоксида и органогерманијум једињења. Германијум диоксид (Гео₂) користи се у производњи оптичког стакла и у катодама.

Хазардс

Здравствени проблеми на раду могу настати услед дисперзије прашине током пуњења концентрата германијума, разбијања и пуњења диоксида за редукцију у метални германијум и пуњења прашкастог германијума за топљење у инготе. У процесу производње метала, током хлорисања концентрата, дестилације, ректификације и хидролизе германијум тетрахлорида, испарења германијум тетрахлорида, хлора и производа пиролизе германијум хлорида такође могу представљати опасност по здравље. Други извори опасности по здравље су производња топлоте зрачења из цевних пећи за ГеО₂ редукција и током топљења праха германијума у ​​инготе и формирање угљен моноксида током ГеО₂ редукција угљеником.

Производња монокристала германијума за производњу полупроводника доводи до високих температура ваздуха (до 45 ºЦ), електромагнетног зрачења јачине поља веће од 100 В/м и магнетног зрачења већег од 25 А/м и загађења ваздух на радном месту са металним хидридима. Приликом легирања германијума са арсеном, арсин се може формирати у ваздуху (1 до 3 мг/м³), а при легирању антимоном може бити присутан стибин или антимон хидрид (1.5 до 3.5 мг/м³). Германијум хидрид, који се користи за производњу германијума високе чистоће, такође може бити загађивач ваздуха на радном месту. Често потребно чишћење вертикалних пећи изазива стварање прашине, која осим германијума садржи и силицијум диоксид, антимон и друге материје.

Машинска обрада и млевење кристала германијума такође ствара прашину. Концентрације до 5 мг/м³ су мерене током суве обраде.

Апсорбовани германијум се брзо излучује, углавном урином. Мало је информација о токсичности неорганских једињења германијума за људе. Германијум тетрахлорид може изазвати иритацију коже. У клиничким испитивањима и другим дуготрајним оралним излагањима кумулативним дозама које прелазе 16 г спирогерманијум, органогерманијумски антитуморски агенс или друга једињења германијума су се показала као неуротоксична и нефротоксична. Такве дозе се обично не апсорбују у радном окружењу. Експерименти на животињама о ефектима германијума и његових једињења показали су да прашина од метални германијум германијум диоксид изазива опште оштећење здравља (инхибиција повећања телесне тежине) када се удише у високим концентрацијама. Плућа животиња показала су морфолошке промене типа пролиферативних реакција, као што су задебљање алвеоларних преграда и хиперплазија лимфних судова око бронхија и крвних судова. Германијум диоксид не иритира кожу, али ако дође у контакт са влажном коњунктивом формира германску киселину, која делује као иритант за очи. Продужена интраабдоминална примена у дозама од 10 мг/кг доводи до промена у периферној крви.

Ефекти прашине концентрата германијума нису последица германијума, већ низа других састојака прашине, посебно силицијум диоксида (СиО₂). Прашина концентрата има изражено фиброгено дејство што резултира развојем везивног ткива и формирањем чворова у плућима сличних онима који се примећују код силикозе.

Најштетнија једињења германијума су германијум хидрид (ГеХ₄) и германијум хлорид. Хидрид може изазвати акутно тровање. Морфолошким прегледима органа животиња које су угинуле у акутној фази утврђени су поремећаји циркулације и дегенеративне промене ћелија у паренхиматозним органима. Стога се чини да је хидрид мултисистемски отров који може утицати на нервне функције и периферну крв.

Германијум тетрахлорид је јак иритант респираторног система, коже и очију. Његов праг иритације је 13 мг/мXNUMX³. У овој концентрацији депримира реакцију плућних ћелија код експерименталних животиња. У јачим концентрацијама доводи до иритације горњих дисајних путева и коњуктивитиса, као и до промене брзине и ритма дисања. Животиње које преживе акутно тровање развијају катарално-десквамативни бронхитис и интерстицијалну пнеумонију неколико дана касније. Германијум хлорид такође има опште токсичне ефекте. Морфолошке промене су примећене у јетри, бубрезима и другим органима животиња.

Мере безбедности и здравља

Основне мере приликом производње и употребе германијума треба да буду усмерене на спречавање контаминације ваздуха прашином или испарењима. У производњи метала препоручљив је континуитет процеса и затварање апарата. Адекватну издувну вентилацију треба обезбедити у областима где је распршена прашина металног германијума, диоксида или концентрата. Локалну издувну вентилацију треба обезбедити у близини пећи за топљење током производње полупроводника, на пример на пећима за зонску рафинацију, и током чишћења пећи. Процес производње и легирања монокристала германијума треба да се одвија у вакууму, након чега следи евакуација формираних једињења под сниженим притиском. Локална издувна вентилација је неопходна у операцијама као што су суво сечење и млевење кристала германијума. Издувна вентилација је такође важна у просторијама за хлорисање, ректификацију и хидролизу германијум тетрахлорида. Апарати, прикључци и арматуре у овим просторијама треба да буду од материјала отпорног на корозију. Радници треба да носе одећу и обућу отпорну на киселине. Током чишћења апарата треба носити респираторе.

Радници изложени прашини, концентрованој хлороводоничкој киселини, германијум-хидриду и германијум-хлориду и производима његове хидролизе треба да се подвргавају редовним лекарским прегледима.

Назад