ゲルマニウム

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ガリウム ゲルマニウム ヒ素
Si

Ge

Sn
Element 1: 水素 (H), 非金属
Element 2: ヘリウム (He), 希ガス
Element 3: リチウム (Li), アルカリ金属
Element 4: ベリリウム (Be), 卑金属
Element 5: ホウ素 (B), 金属
Element 6: 炭素 (C), 非金属
Element 7: 窒素 (N), 非金属
Element 8: 酸素 (O), 非金属
Element 9: フッ素 (F), ハロゲン
Element 10: ネオン (Ne), 希ガス
Element 11: ナトリウム (Na), アルカリ金属
Element 12: マグネシウム (Mg), 卑金属
Element 13: アルミニウム (Al), 卑金属
Element 14: ケイ素 (Si), 金属
Element 15: リン (P), 非金属
Element 16: 硫黄 (S), 非金属
Element 17: 塩素 (Cl), ハロゲン
Element 18: アルゴン (Ar), 希ガス
Element 19: カリウム (K), アルカリ金属
Element 20: カルシウム (Ca), アルカリ土類金属
Element 21: スカンジウム (Sc), 遷移金属
Element 22: チタン (Ti), 遷移金属
Element 23: バナジウム (V), 遷移金属
Element 24: クロム (Cr), 遷移金属
Element 25: マンガン (Mn), 遷移金属
Element 26: 鉄 (Fe), 遷移金属
Element 27: コバルト (Co), 遷移金属
Element 28: ニッケル (Ni), 遷移金属
Element 29: 銅 (Cu), 遷移金属
Element 30: 亜鉛 (Zn), 卑金属
Element 31: ガリウム (Ga), 卑金属
Element 32: ゲルマニウム (Ge), 金属
Element 33: ヒ素 (As), 金属
Element 34: セレン (Se), 非金属
Element 35: 臭素 (Br), ハロゲン
Element 36: クリプトン (Kr), 希ガス
Element 37: ルビジウム (Rb), アルカリ金属
Element 38: ストロンチウム (Sr), アルカリ土類金属
Element 39: イットリウム (Y), 遷移金属
Element 40: ジルコニウム (Zr), 遷移金属
Element 41: ニオブ (Nb), 遷移金属
Element 42: モリブデン (Mo), 遷移金属
Element 43: テクネチウム (Tc), 遷移金属
Element 44: ルテニウム (Ru), 遷移金属
Element 45: ロジウム (Rh), 遷移金属
Element 46: パラジウム (Pd), 遷移金属
Element 47: 銀 (Ag), 遷移金属
Element 48: カドミウム (Cd), 卑金属
Element 49: インジウム (In), 卑金属
Element 50: スズ (Sn), 卑金属
Element 51: アンチモン (Sb), 金属
Element 52: テルル (Te), 金属
Element 53: ヨウ素 (I), ハロゲン
Element 54: キセノン (Xe), 希ガス
Element 55: セシウム (Cs), アルカリ金属
Element 56: バリウム (Ba), アルカリ土類金属
Element 57: ランタン (La), ランタノイド
Element 58: セリウム (Ce), ランタノイド
Element 59: プラセオジム (Pr), ランタノイド
Element 60: ネオジム (Nd), ランタノイド
Element 61: プロメチウム (Pm), ランタノイド
Element 62: サマリウム (Sm), ランタノイド
Element 63: ユウロピウム (Eu), ランタノイド
Element 64: ガドリニウム (Gd), ランタノイド
Element 65: テルビウム (Tb), ランタノイド
Element 66: ジスプロシウム (Dy), ランタノイド
Element 67: ホルミウム (Ho), ランタノイド
Element 68: エルビウム (Er), ランタノイド
Element 69: ツリウム (Tm), ランタノイド
Element 70: イッテルビウム (Yb), ランタノイド
Element 71: ルテチウム (Lu), ランタノイド
Element 72: ハフニウム (Hf), 遷移金属
Element 73: タンタル (Ta), 遷移金属
Element 74: タングステン (W), 遷移金属
Element 75: レニウム (Re), 遷移金属
Element 76: オスミウム (Os), 遷移金属
Element 77: イリジウム (Ir), 遷移金属
Element 78: 白金 (Pt), 遷移金属
Element 79: 金 (Au), 遷移金属
Element 80: 水銀 (Hg), 卑金属
Element 81: タリウム (Tl), 卑金属
Element 82: 鉛 (Pb), 卑金属
Element 83: ビスマス (Bi), 卑金属
Element 84: ポロニウム (Po), 金属
Element 85: アスタチン (At), ハロゲン
Element 86: ラドン (Rn), 希ガス
Element 87: フランシウム (Fr), アルカリ金属
Element 88: ラジウム (Ra), アルカリ土類金属
Element 89: アクチニウム (Ac), アクチノイド
Element 90: トリウム (Th), アクチノイド
Element 91: プロトアクチニウム (Pa), アクチノイド
Element 92: ウラン (U), アクチノイド
Element 93: ネプツニウム (Np), アクチノイド
Element 94: プルトニウム (Pu), アクチノイド
Element 95: アメリシウム (Am), アクチノイド
Element 96: キュリウム (Cm), アクチノイド
Element 97: バークリウム (Bk), アクチノイド
Element 98: カリホルニウム (Cf), アクチノイド
Element 99: アインスタイニウム (Es), アクチノイド
Element 100: フェルミウム (Fm), アクチノイド
Element 101: メンデレビウム (Md), アクチノイド
Element 102: ノーベリウム (No), アクチノイド
Element 103: ローレンシウム (Lr), アクチノイド
Element 104: ラザホージウム (Rf), 遷移金属
Element 105: ドブニウム (Db), 遷移金属
Element 106: シーボーギウム (Sg), 遷移金属
Element 107: ボーリウム (Bh), 遷移金属
Element 108: ハッシウム (Hs), 遷移金属
Element 109: マイトネリウム (Mt), 遷移金属
Element 110: ダームスタチウム (Ds), 遷移金属
Element 111: レントゲニウム (Rg), 遷移金属
Element 112: コペルニシウム (Cn), 卑金属
Element 113: ウンウントリウム (Uut), 卑金属
Element 114: フレロビウム (Fl), 卑金属
Element 115: ウンウンペンチウム (Uup), 卑金属
Element 116: リバモリウム (Lv), 卑金属
Element 117: ウンウンセプチウム (Uus), ハロゲン
Element 118: ウンウンオクチウム (Uuo), 希ガス
32Ge
外見
銀白色
Polycrystalline-germanium.jpg
一般特性
名称, 記号, 番号 ゲルマニウム, Ge, 32
分類 半金属
, 周期, ブロック 14, 4, p
原子量 72.63(1) g·mol-1
電子配置 [Ar] 3d10 4s2 4p2
電子殻 2, 8, 18, 4(画像)
物理特性
固体
密度室温付近) 5.323 g·cm-3
融点での液体密度 5.60 g·cm-3
融点 1211.40 K, 938.25 °C, 1720.85 °F
沸点 3106 K, 2833 °C, 5131 °F
融解熱 36.94 kJ·mol-1
蒸発熱 334 kJ·mol-1
熱容量 (25 °C) 23.222 J·mol-1·K-1
蒸気圧
圧力 (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
温度 (K) 1644 1814 2023 2287 2633 3104
原子特性
酸化数 4, 3, 2, 1, 0, -1, -2, -3, -4
両性酸化物
電気陰性度 2.01(ポーリングの値)
イオン化エネルギー 第1: 762 kJ·mol-1
第2: 1537.5 kJ·mol-1
第3: 3302.1 kJ·mol-1
原子半径 122 pm
共有結合半径 122 pm
ファンデルワールス半径 211 pm
その他
結晶構造 ダイヤモンド構造
磁性 反磁性[1]
電気抵抗率 (20 °C) 1Ω·m
熱伝導率 (300 K) 60.2 W·m-1·K-1
熱膨張率 6.0 µm/(m·K)
音の伝わる速さ
(微細ロッド)
(20 °C) 5400 m/s
ヤング率 103[2] GPa
剛性率 41[2] GPa
体積弾性率 75[2] GPa
ポアソン比 0.26[2]
モース硬度 6.0
CAS登録番号 7440-56-4
バンドギャップ energy at 300 K 0.67 eV
最安定同位体
詳細はゲルマニウムの同位体を参照
同位体 NA 半減期 DM DE (MeV) DP
68Ge syn 270.8 d ε - 68Ga
70Ge 21.23 % 中性子38個で安定
71Ge syn 11.26 d ε - 71Ga
72Ge 27.66 % 中性子40個で安定
73Ge 7.73 % 中性子41個で安定
74Ge 35.94 % 中性子42個で安定
76Ge 7.44 % 1.78 × 1021 y β-β- - 76Se

ゲルマニウム英語: germanium[3])は原子番号32の元素元素記号Ge炭素族の元素の一つ。ケイ素より狭いバンドギャップ(約0.7 eV)を持つ半導体で、結晶構造は金剛石構造である。

目次

用途

初期のトランジスタにはゲルマニウムが使われ、安定性に優れるケイ素(シリコン)が登場するまでは主流だった。現在でも、電圧降下が小さいことからダイオードや、バンドギャップが比較的狭いことから光検出器に用いられる。

また、ガンマ線の放射線検出器(半導体検出器)にも用いられる。素子を液体窒素などで冷却する必要があるという欠点もあるが、エネルギー分解能に優れることから利用されている。

赤外線に対して透明で、赤外域で高い屈折率(約 n = 4)を示す材料として有用である。この性質を利用して石英を用いたレンズにゲルマニウムを添加すると屈折率が上がり、また赤外線を透過するようになるので、光学用途にも多用される。

歴史

エカケイ素Es と ゲルマニウムGeの性質
エカケイ素 ゲルマニウム
原子量 72 72.63
密度 (g/cm3) 約5.5 5.327
融点 高い 摂氏952度
灰色 灰色

ドミトリ・メンデレーエフは、自ら考案した周期表で当時知られていた元素(ケイ素)から、未発見の元素を "エカケイ素"(Ekasilicon, Es:周期表におけるケイ素のすぐ下の元素という意味)として予言した。1885年ドイツクレメンス・ヴィンクラーがアージロード鉱という銀鉱石からエカケイ素に当たる新元素を発見し、ドイツの古名ゲルマニア (germania) にちなんでゲルマニウムと命名した。メンデレーエフが周期表に基づいて予想したエカケイ素の性質とゲルマニウムの性質がよく一致し、メンデレーエフの周期表の完成度の高さを示す好例となった。

ゲルマニウムの化合物

  • 水素化ゲルマニウム (GeH4)
  • 一酸化ゲルマニウム (GeO)
  • 二酸化ゲルマニウム (GeO2)
  • ジゲルマン (Ge2H6)
  • トリゲルマン (Ge3H8)

同位体

人体への影響

健康効果に否定的な意見

日本においてはゲルマニウムを使った様々な健康器具類が販売されているが、ゲルマニウムが人体への健康効果を持つ科学的根拠は確認されていない[4][5][6][7]。また、これら健康器具類の購入者・使用者は、ゲルマニウムによる健康への効果を期待するべきではないとされている[5]。具体的に「貧血に効果がある」、「金属ゲルマニウム(主に無機ゲルマニウムが使用される)を身につけることで疲れが取れる」、「新陳代謝を活発にする」「に効く」などといった効能がうたわれることがあるが、ゲルマニウムにこのような効能、効果があることは医学的に証明されていないだけでなく、このような表示は薬事法に抵触する恐れがあることが国民生活センターによって指摘されている[5][6]

日本では薬事法に基づき承認や認証を得た「家庭用磁気治療器」等の医療機器の中に一部ゲルマニウムを用いているものがあるが、これらはゲルマニウムの治療効果によって承認・認証を得ているものではないため、ゲルマニウム自体が何らかの治療・予防・改善効果をもたらすと標榜することは当該品目の承認・認証内容を逸脱するため認められない。また、ゲルマニウムによる治療・予防・改善効果をうたうことができる医療機器は2010年現在日本国においては認められておらず、中には発売していた業者が逮捕されたケースもある[6][7]

ゲルマニウムを含む健康食品を摂取して死亡した例もある。無機ゲルマニウムは生死に関わるような副作用があるが、1970年代後半からのゲルマニウムブームにて、当初から無機ゲルマニウムの飲用は腎臓等に障害を発生させるとの研究結果がすでに報告されていたにも拘らず、一部の業者が無機ゲルマニウムを有機ゲルマニウムと偽って飲用として販売したために事故が発生し、1998年10月には厚生労働省が各都道府県に対しゲルマニウム含有食品についての注意喚起を行っている[8]

なお、たとえ有機ゲルマニウムであろうとも経口摂取による健康障害[9]や死亡例[10]が報告されているため、絶対的な安全性は確立されていない。有機ゲルマニウムの中で唯一医薬品として認められているものにプロパゲルマニウムがあるが、ウイルス性のB型慢性肝炎に対する有効性が認められるものの、前述のような健康障害や死亡などの危険性についての警告文が付されており、消化器系の各種症状(腹痛、下痢、口内炎等)、うつ月経異常、脱毛等の副作用がある[11]

ある有機ゲルマニウム製剤の経口投与によりに効果があるという研究もある[12]が、こちらも不明瞭な域を脱しているとは言えず、臨床試験に携わった多くの研究者達によって危険性を提示されている[13]

国立健康・栄養研究所は、「サプリメントとしての経口摂取はおそらく危険と思われ、末梢神経や尿路系の障害を起こし、重篤な場合には死に至ることがある」[14]として注意を呼びかけている。また、経口摂取によりこれまでに31例の腎臓への重大な疾患や死亡が報告されている[15]

参考資料

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  1. ^ Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds, in Handbook of Chemistry and Physics 81st edition, CRC press.
  2. ^ a b c d “Properties of Germanium”. Ioffe Institute. http://www.ioffe.ru/SVA/NSM/Semicond/Ge 
  3. ^ http://www.encyclo.co.uk/webster/G/23
  4. ^ ゲルマニウムブレスレット:健康効果を科学的に確認できず” (日本語). 毎日新聞 (2009年6月25日). 2009年6月25日閲覧。
  5. ^ a b c ゲルマニウムブレスレット「疲労和らぐ」根拠なし” (日本語). 読売新聞 (2009年6月25日). 2009年6月25日閲覧。
  6. ^ a b c 温熱治療器「がんに効く」と無許可販売容疑” (日本語). 読売新聞 (2010年1月6日). 2010年1月6日閲覧。
  7. ^ a b 「がんに効く」治療器無許可販売の元社長ら逮捕 容疑否認” (日本語). 産経新聞 (2010年1月6日). 2010年1月6日閲覧。
  8. ^ 保健機能食品・健康食品関連情報 ゲルマニウムを含有させた食品の取扱いについて - 厚生労働省
  9. ^ Hess B, Raisin J, Zimmermann A, Horber F, Bajo S, Wyttenbach A, Jaeger P. "Tubulointerstitial nephropathy persisting 20 months after discontinuation of chronic intake of germanium lactate citrate." Am J Kidney Dis. 21(5), 1993 May, pp548-52. PMID 8488824
  10. ^ Krapf R, Schaffner T, Iten PX. "Abuse of germanium associated with fatal lactic acidosis." Nephron. 62(3), 1992, pp351-6. PMID 1436351
  11. ^ 国立健康・栄養研究所 話題の食品成分の科学情報 - ゲルマニウム
  12. ^ Mainwaring MG, Poor C, Zander DS, Harman E. "Complete remission of pulmonary spindle cell carcinoma after treatment with oral germanium sesquioxide." Chest. 117(2), 2000 Feb, pp591-3. PMID 10669709
  13. ^ 監訳:国立健康・栄養研究所『健康食品データベース Pharmacist's Letter, Prescriber's Letterエディターズ編』第一出版 ISBN 9784804110967
  14. ^ 国立健康・栄養研究所. “「健康食品」の素材情報データベース - ゲルマニウム”. 「健康食品」の安全性・有効性情報. 2006年10月7日閲覧。
  15. ^ Tao S.H. and Bolger P.M. (June 1997). “Hazard Assessment of Germanium Supplements”. Regulatory Toxicology and Pharmacology 25 (3): 211-219. http://www.ingentaconnect.com/search/expand?pub=infobike://ap/rt/1997/00000025/00000003/art01098&unc=. 

関連項目

外部リンク

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