Kritik Madenlerden Germanyum Nedir?

Germanyum; yerkabuğunda nadir bulunan stratejik ve kritik hammaddeler arasında yer alır. Elektriksel özellikleriyle dikkat çeken bir elementtir.

Germanyum, nadir bulunan elementlerden ve kritik madenlerden biridir. Geleceğin stratejik madenleri arasında yer alan germanyumun önemi ve kullanım alanları her geçen gün artıyor. Elektriksel özellikleriyle özellikle elektronik sektörü için stratejik önemde olan germanyum, insan sağlığına katkıları ile de dikkat çeken bir element. Göz hastalıklarına karşı etkin rolü olan germanyumun optik sistemler, objektifler, kameralar gibi gözle bağlantılı ürünlerde kullanılması da manidar. Her tür kanser hücresi üzerinde de olumlu sonuçlar alınmıştır. Adını pek duymadığımız germanyumun, stratejik ve kritik olmasının sebeplerini anlatalım.

Tarihçesi

Germanyum, 130 yıldır bilinen bir element. Rus kimyager ve mucit Dimitri Mendeleyev, 1871 yılında element tablosundaki boşluklardan hareketle varlığını tahmin ettiği germanyumun “ekokardiyum” olabileceğini öne sürdü. Daha sonra bu elementin silikona benzerliği dikkate alınarak “ekasilikon” olduğu görüşleri ileri sürüldü.

1886 yılında Alman kimyager Clemens Winkler, sülfitli mineral olan argirodit üzerindeki deneyleri sırasında germanyumu keşfetti. Winkler, argirodit üzerindeki analizlerinde birkaç ay boyunca mineral üzerinde saflaştırma teknikleri uyguladı ve germanyumu izole ederek saf germanyum elde etti. Aynı yıl içinde keşfi ile ilgili sonuçları yayınladı. Winkler’in keşfi, Mendeleyev’in tahminlerini de doğru çıkardı ve tahmin edilen özelliklerde bir element daha keşfedilmiş oldu. Winkler, doğduğu ülke Almanya’ya atfen keşfettiği metalin ismini Latince “Germania” sözcüğünden türeyen “germanyum” olarak belirledi.

Keşfedilmesinin ardından 1940’lı yıllara kadar önemi pek bilinmeyen germanyum, 1945 yılından itibaren önem kazanmaya başladı. 1960’ların sonlarına doğru da televizyonlarda, radyolarda, bilgisayarlarda ve ses cihazlarında kullanılmaya başlandı. Günümüzde ise, stratejik maden olarak birçok teknolojide kullanılıyor.

Kimyasal Özellikleri

Germanyum; kimyasal sembolü “Ge”, atom numarası 32, atom ağırlığı 72,64 olan bir elementtir. Periyodik tabloda 4-A grubunda yer alır. Silisyum ve kalay ile aynı gruptadır. Erime noktası 938, kaynama noktası 2833 derecedir. 600-700 derecelik havada oksitlenir. Metaloid element serisinde olan germanyum, gümüş grisi rengindedir. Kristal yapısı, elmasa benzer. Ametaller ile metaller arasında yarı metal özellikler gösterir. Bu sebeple yarı iletkendir. Organik formaları toksik değildir; ancak inorganik formları zehir içerir. Bu sebeple sağlık alanında organik formları kullanılabilir. Elektriksel özellikleri dikkat çekici düzeydedir. Normal atmosferik şartlarda oldukça karalıdır. Halojenlerle şiddetli reaksiyonlara girer. Nitrik asit ve derişik sülfürik asitle çözünür. Su, klorür asidi, seyreltik alkalilerle çözünmez. Saf germanyum, düşük sıcaklıklarda yalıtkandır. Oda sıcaklığında zayıf iletkenlik özelliği gösterir. İnce tozu klor ve kromla yanarak birleşir. Germanyumun iki önemli bileşiği; germanyum tetraklorür ve germanyum -4- oksittir. Organik bileşikler de oluşturabilir.

Doğada nadir bulunur. Mikro mineral olarak tuz halinde bulunabilir. En çok bulunan elementler arasında 36. sıradadır. Yerkabuğunda yüzde 0,0004-0,0007 arasındaki oranlarda germanyum içeriği bulunduğu tahmin edilmektedir. Doğada serbest olarak bulunmaz. Germanyum üretiminin büyük bölümü sülfürlü çinko cevherlerinden sağlanmaktadır. Çinkonun saflaştırılması sırasında ve yumuşak katranlı maden kömürünün yakılması sırasında yan ürün olarak elde edilir. Bu yöntemlerle uzun işlemler sonucu elde edilebilmektedir. Germanyumun ekonomik olarak kullanılabilmesi için içeriğindeki yabancı madde oranının 1108’in altına indirilmesi gerekiyor.

Ekonomik germanyum konsantrasyonları hidrotermal sülfit formasyonları ve sedimanter kayaçlardır. Germanyum içeriği en fazla olan mineraller şunlardır; germanit (yüzde 8-9), itoit (yüzde 7), argirodit (yüzde 6-7), fleischerit (yüzde 6-7), renierit (yüzde 5-7).

Kütle numaraları 70-76 arasında 5 kararlı izotopu vardır. Radyoaktif izotopları da 9 adettir ve kütle numaraları 65-78 arasındadır. Yapay izotopları da bulunmaktadır.

Germanyumun Bazı Özellikleri

• Germanyum normal ışığa karşı şeffaf değilken, kızılötesi ışınlara karşı oldukça şeffaftır. Yani görünür dalga boylarını geçirmez, kızılötesi dalga boylarını geçirir.
  
• Germanyum oksit bileşiği optik aletlerin özelliklerini değiştirebilir.
  
• Donma noktasının altında katılaştıkça hacmi genişler.
  
• Transistörler ve diyotlar gibi elektronik sistemlerde düşük güç kullanımı ve ortama az ısı yayması özellikleri vardır.
  
• Germanyum bileşikleri bazı bakterilere karşı etkilidir.
  
• Yanıcı özelliği vardır, tozu kolayca tutuşur.
  

Nerelerde Kullanılır?

Elektriksel özellikleri sebebiyle elektrik ve elektronik sektörü için çok önemli bir elementtir. Transistörler ve diyotlarda çok önemli rol oynar. Germanyum içeriği bulunan camların kimyasal dirençleri artmaktadır. Arsenik, galyum gibi diğer elementlerle elektronik uygulamaların önemli bir parçasıdır. Yarı iletken olarak kullanımı yaygındır. Manyetik özellikleri sebebiyle bilekliklerde de kullanılabilmektedir.

Germanyumun saf ve bileşik olarak kullanıldığı bazı sektör ve ürünler şunlardır; transistörlü aletler, diyotlar, optik parçalar ve aletler, kamera ve mikroskop mercekleri, kızılötesi kameralar, spektroskoplar, dedektörler ve lensler, kemoterapi ve vitamin ilaçları, florasan lambalar, projektörler,

Sağlığa Faydaları

Germanyumun organik formları bazı sağlık sorunlarının tedavisinde kullanılıyor. İlaç veya bazı gıdalarla vücuda alınan germanyumun organik formları, kolayca emilip vücut dışına atılabilir. Yüzde 85’i idrar yoluyla vücuttan atılır. Vücuda alınan germanyum içerikleri 7 gün içinde tamamen vücuttan atılabilir. Germanyumun organik ve inorganik formları dışında yapay sentetik formları da vardır. “Ge-132” formu yapay sentetik formlarındandır. Germanyum dioksit, oldukça toksik özellikli inorganik formudur. Sodyum germanat, germanyumun sodyum tuzudur. Sanumgerman ve spirogermanium ise, germanyumun organik bileşikleridir. Yüksek kalitede organik germanyum, yüzde 99,7 oranında germanyum içerir. Organik germanyumun saflık derecesine göre faydası ve güvenliği değişmektedir.

Germanyumun sağlığa bazı faydalarını şöyle sıralayabiliriz;

• Organik germanyum, vücudun doğal savunmasını güçlendirir.
  
• Bağışıklık sistemini canlandırarak kansere karşı direnç kazandırır.
  
• Göz hastalıklarına karşı etkilidir. Kataraktın ilerlemesini engeller.
  
• Lens dokuları ve retina rahatsızlıklarında etkilidir.
  
• Hücre zarlarını stabilize eder.
  
• HIV virüsünün yayılmasını engeller.
  
• Zararlı küflerin büyümesini engeller.
  
• Alerjik durumların iyileşmesinde faydaları görülmüştür.
  
• Kolon, akciğer, karaciğer kanserleri ve lösemi gibi hastalıklarda olumlu etkileri vardır.
  
• Kemik rahatsızlılarında faydaları görülmüştür.
  
• Tansiyon ve damar rahatsızlıklarında dengeleyici rolü vardır.
  
• Kangren riskini azaltır, kan dolaşımını geliştirir.
  
• Antioksidan özellikleri vardır.
  
• Vücudun oksijenden yararlanmasını geliştirir, glütasyon seviyesini artırır.
  
• Epilepsi ve Parkinson gibi fonksiyonel rahatsızlıklara karşı iyileştirici etkisi vardır.
  
• Manyetik germanyum bileklikler, strese karşı etkilidir.
  

Germanyum içeriği bulunan bazı gıdalar şunlardır; sebzeler, sarımsak, tere, soğan, yosun, aloevera, karakafesotu, ginseng, sumak, mantar, chlorella, ton balığı, domates suyu…

Hangi Ülkelerde Rezervi Bulunur?

Dünyadaki toplam germanyum rezervleri hakkında kesin bilgiler bulunmuyor. Kanada’da 700 bin ton, ABD’de 450 bin ton, Zaire’de 200 bin ton civarında rezerv bulunurken, Avrupa ülkelerindeki toplam germanyum rezervinin yaklaşık 800 bin ton olduğu tahmin edilmektedir.

Germanyum üretimi yapılan ülkeler şunlardır; ABD (Alaska), Kanada (British Colombia), Avustralya, Çin, Meksika, Belçika, Rusya (Sibirya), Güney Afrika, Zaire… Dünyadaki yıllık toplam germanyum üretimi 135 bin ton civarındadır. Germanyum üretiminde yüzde 70’lik dilimle Çin başı çekiyor. Rusya (% 4), ABD (% 2,5) ve diğer ülkeler (% 23) oranında üretim yapmaktadır.

Türkiye’de germanyum rezervi araştırması ve üretimi herhangi bir çalışma yapılmıyor. Kayseri’deki bir çinko tesisinde bazı cevherlerden germanyum içeriği çıkarılsa da ekonomik anlamda germanyum üretimi yapılmamaktadır. Türkiye’deki rezerv durumu da henüz bilinmiyor.