Le germanium est distribué dans la croûte terrestre à un taux de 6,7 ppm ou parties par million. Il est courant de le voir sous forme de sulfures ou dans des minéraux de plomb, de cuivre et de zinc dans certaines régions d’Europe et d’Amérique du Nord. Il se distingue par le fait qu’il s’agit d’un métal semi-conducteur ayant différentes applications dans l’industrie. Apprenez donc à connaître ce métalloïde d’un peu plus près.
Qu’est-ce que le germanium ?
C’est un élément chimique qui fait partie des métalloïdes ou semi-métaux du tableau périodique. Il est situé en diagonale entre les éléments qui sépare les métaux de ceux qui ne le sont pas. De plus, c’est un solide dur, cristallin et cassant de couleur blanc grisâtre, qui présente un éclat caractéristique à température ambiante.
Symbole du germanium
Ge Son nom dérive du latin germania , qui signifie Allemagne, où il a été découvert. Son existence a été notée par Mendeleïev dans le tableau périodique. Plus tard, l’Allemand Winkler démontra ses propriétés chimiques et lui donna le nom de son pays natal.
Caractéristiques du germanium
L’élément Germanium est divalent ou tétravalent, avec 2 ou plusieurs valences selon le composé. Il présente un aspect métallique avec des conditions stables à son point de fusion, ce qui en fait un excellent semi-conducteur. De plus, les autres caractéristiques du Germanium sont :
- Condition : Solide, formé de cristaux bruts.
- Couleur : Blanc grisâtre brillant.
- Goût et odeur : Amer et n’a pas d’odeur distinctive.
- Solubilité : Il est soluble dans l’eau, les sulfures et l’acide fluorhydrique.
- Toxicité : Faible. Il ne devient toxique qu’en grande quantité.
- Réactivité : Il est réactif lorsqu’il est oxydé à plus de 600º C et réagit avec les halogénures, les alcalis et l’acide nitrique.
- Structure : Cristalline en forme de diamant.
- Composition : La structure atomique du Germanium est de 32 protons et 32 électrons.
Propriétés chimiques et physiques du Germanium
- Numéro atomique : 32
- Période : 4
- Bloc : P
- Groupe : 14
- Rayon covalent (Å) : 122 pm
- Configuration électronique : [Ar] 3d10 4 s² 4p2
- Masse atomique (g/mol) : 72, 64 u
- Densité : 5323 kg/m³
- Point d’ébullition : 2820 °C
- Point de fusion : 938°C
- Rayon atomique : 125
- Rayon moyen : 125h
- Électrons par coque : 2, 8, 18, 4
- Électronégativité : 2,01
- Chaleur spécifique : 320 J / (K kg)
- Oxyde : Amphotère.
- Premier potentiel d’ionisation eV : 762 kJ/mol
- État d’oxydation : 4, 3, 2, 1, -1, -2, -3, -4
- Conductivité thermique : 59,9 W/(Km)
- Conductivité électrique : 1,45 S/m
Origine du germanium
L’élément chimique Germanium a été découvert pour la première fois par Mendeleïev en 1871 et il lui a donné le nom d’eka-silicium en raison de sa similitude avec cet élément. Plus tard, en 1886, le scientifique Clemens Winkler confirma ses propriétés chimiques en l’isolant d’un minéral appelé Argyrodite en Allemagne. Il a réussi à en obtenir un échantillon pur et à le placer sur le tableau périodique.
A quoi sert le germanium ?
Bien que les échantillons de cet élément soient coûteux, ils sont utilisés dans les secteurs chimique, médical et industriel. Les composés organiques du germanium sont utilisés dans la production de panneaux solaires et comme agent de détection d’objets radioactifs dans les aéroports. De plus, il est utilisé comme catalyseur principal dans la synthèse des polymères. De plus, d’autres utilisations de ce métalloïde sont :
- Fabrication de fibres optiques.
- Conception d’amplificateurs et de radars pour guitares électriques.
- Les alliages de germanate de silicium sont utilisés dans la conception de circuits à grande vitesse.
- Fabrication d’optiques infrarouges comme un métal, idéales dans les mécanismes de vision nocturne et spectroscope.
- Il est utilisé dans la création de lentilles et de microscopes.
- D’autres types d’alliages de l’élément sont utilisés en orfèvrerie pour valoriser les métaux précieux.
- Dans le secteur chimique, il est utilisé comme durcisseur pour l’étain, le magnésium et l’aluminium. Il est également utilisé dans la création d’aimants.
- Dans le domaine médical, il est utilisé dans les traitements de chimiothérapie.
Comment obtient-on le germanium ?
À l’état naturel, cet élément est obtenu à partir de gisements de Cuivre, d’Argent, de Zinc et du processus de combustion du Charbon. De plus, il est extrait de minéraux tels que la Germanite, la Garniérite et l’Argirodite. Après avoir obtenu un échantillon pur, il est passé dans du tétrachlorure distillé et réduit sous forme d’élément avec de l’hydrogène.
Le germanium comme semi-conducteur
A l’état naturel, cet élément est un semi-conducteur par excellence, comparé au Silicium. La raison en est qu’à une certaine température, il libère plus d’électrons, ce qui lui confère plus de conductivité. Il a donc plusieurs applications.
Par exemple, il est utilisé en spectroscopie des rayons gamma, car il possède un numéro atomique élevé, avec une résolution énergétique parfaite et augmente l’interaction de ces rayons. De plus, les semi-conducteurs au germanium sont utilisés dans la fabrication de circuits électriques, de diodes lumineuses, de transistors et de micropuces.
Bref, ce métalloïde est solide, cassant, brillant et maintient des températures élevées. Il se distingue par ses propriétés semi-conductrices et est donc utilisé dans les secteurs chimique, médical et industriel.