Germanium ist in der Erdkruste mit einer Rate von 6,7 ppm oder Teilen pro Million verteilt. In Teilen Europas und Nordamerikas findet man es häufig als Sulfide oder in den Mineralien Blei, Kupfer und Zink. Es zeichnet sich dadurch aus, dass es sich um ein Halbleitermetall mit unterschiedlichen Anwendungen in der Industrie handelt. Lernen Sie dieses Metalloid also etwas näher kennen.
Was ist Germanium?
Es ist ein chemisches Element, das Teil der Metalloide oder Halbmetalle des Periodensystems ist. Es befindet sich diagonal zwischen den Elementen und trennt Metalle von denen, die es nicht sind. Darüber hinaus ist es ein harter, kristalliner, spröder Feststoff von grauweißer Farbe, der bei Raumtemperatur einen charakteristischen Glanz aufweist.
Germanium-Symbol
Ge Sein Name leitet sich vom lateinischen germania ab, was Deutschland bedeutet, wo es entdeckt wurde. Seine Existenz wurde von Mendelejew im Periodensystem vermerkt. Später demonstrierte der Deutsche Winkler seine chemischen Eigenschaften und benannte es nach seinem Heimatland.
Eigenschaften von Germanium
Das Element Germanium ist zweiwertig oder vierwertig, mit zwei oder mehr Wertigkeiten, je nach Verbindung. Es hat ein metallisches Aussehen und einen stabilen Schmelzpunkt, was es zu einem hervorragenden Halbleiter macht. Darüber hinaus sind die weiteren Eigenschaften von Germanium:
- Zustand : Fest, aus rohen Kristallen gebildet.
- Farbe : Helles Grauweiß.
- Geschmack und Geruch : Bitter und hat keinen besonderen Geruch.
- Löslichkeit : Es ist in Wasser, Sulfiden und Flusssäure löslich.
- Toxizität : Niedrig. Erst in großen Mengen wird es giftig.
- Reaktivität : Es ist reaktiv, wenn es über 600 °C oxidiert wird und reagiert mit Halogeniden, Alkalien und Salpetersäure.
- Struktur : Kristallin, rautenförmig.
- Zusammensetzung : Die Atomstruktur von Germanium besteht aus 32 Protonen und 32 Elektronen.
Chemische und physikalische Eigenschaften von Germanium
- Ordnungszahl : 32
- Zeitraum : 4
- Block : P
- Gruppe : 14
- Kovalenter Radius (Å): 122 Uhr
- Elektronische Konfiguration: [Ar] 3d10 4 s² 4p2
- Atommasse (g/mol): 72,64 u
- Dichte: 5323 kg/m³
- Siedepunkt: 2820 °C
- Schmelzpunkt: 938°C
- Atomradius: 125
- Durchschnittlicher Radius: 125h
- Elektronen pro Schale: 2, 8, 18, 4
- Elektronegativität: 2,01
- Spezifische Wärme: 320 J / (K kg)
- Oxid: Amphoter.
- Erstes Ionisationspotential eV: 762 kJ/mol
- Oxidationsstufe: 4, 3, 2, 1, -1, -2, -3, -4
- Wärmeleitfähigkeit: 59,9 W/(Km)
- Elektrische Leitfähigkeit: 1,45 S/m
Herkunft von Germanium
Das chemische Element Germanium wurde erstmals 1871 von Mendelejew entdeckt und er gab ihm aufgrund seiner Ähnlichkeit mit diesem Element den Namen Eka-Silizium. Später, im Jahr 1886, bestätigte der Wissenschaftler Clemens Winkler seine chemischen Eigenschaften, indem er es aus einem Mineral namens Argyrodit in Deutschland isolierte. Es gelang ihm, eine reine Probe zu erhalten und sie in das Periodensystem einzutragen.
Wofür wird Germanium verwendet?
Obwohl Proben dieses Elements teuer sind, werden sie in der Chemie, Medizin und Industrie eingesetzt. Organische Germaniumverbindungen werden bei der Herstellung von Solarpaneelen und als Nachweismittel für radioaktive Objekte auf Flughäfen eingesetzt. Darüber hinaus wird es als Hauptkatalysator bei der Synthese von Polymeren verwendet. Darüber hinaus gibt es weitere Verwendungsmöglichkeiten dieses Metalloids:
- Herstellung von optischen Fasern.
- Design von Verstärkern und Radargeräten für E-Gitarren.
- Siliziumgermanatlegierungen werden im Hochgeschwindigkeitsschaltungsdesign verwendet.
- Herstellung von Infrarotoptiken wie Metall, ideal für Nachtsicht- und Spektroskopmechanismen.
- Es wird bei der Herstellung von Linsen und Mikroskopen verwendet.
- Andere Arten von Legierungen des Elements werden in der Goldschmiedekunst zur Veredelung von Edelmetallen verwendet.
- Im chemischen Bereich wird es als Härter für Zinn, Magnesium und Aluminium eingesetzt. Es wird auch zur Herstellung von Magneten verwendet.
- Im medizinischen Bereich wird es bei Chemotherapie-Behandlungen eingesetzt.
Wie wird Germanium gewonnen?
In seinem natürlichen Zustand wird dieses Element aus Kupfer-, Silber- und Zinkvorkommen und dem Verbrennungsprozess von Kohle gewonnen. Darüber hinaus wird es aus Mineralien wie Germanit, Garnierit und Argirodit gewonnen. Nach Erhalt einer reinen Probe wird diese durch destilliertes Tetrachlorid geleitet und mit Wasserstoff zur elementaren Form reduziert.
Germanium als Halbleiter
In seinem natürlichen Zustand ist dieses Element im Vergleich zu Silizium ein Halbleiter schlechthin. Der Grund dafür ist, dass es ab einer bestimmten Temperatur mehr Elektronen abgibt und dadurch eine höhere Leitfähigkeit erhält. Es gibt daher mehrere Anwendungen.
Beispielsweise wird es in der Gammastrahlenspektroskopie eingesetzt, da es eine hohe Ordnungszahl mit perfekter Energieauflösung aufweist und die Wechselwirkung dieser Strahlen verstärkt. Darüber hinaus werden Germaniumhalbleiter bei der Herstellung von elektrischen Schaltkreisen, Leuchtdioden, Transistoren und Mikrochips verwendet.
Kurz gesagt, dieses Metalloid ist fest, spröde, glänzend und hält hohen Temperaturen stand. Es zeichnet sich durch seine Halbleitereigenschaften aus und wird daher in der Chemie, Medizin und Industrie eingesetzt.