ゲルマニウムは地殻中に 6.7 ppm、つまり百万分の 1 の割合で分布しています。ヨーロッパや北アメリカの一部では、硫化物として、または鉛、銅、亜鉛の鉱物として見られるのが一般的です。これが際立っているのは、産業においてさまざまな用途に使用される半導体金属であるためです。このメタロイドについてもう少し詳しく知りましょう。
ゲルマニウムとは何ですか？
これは、周期表の半金属または半金属の一部である化学元素です。これは要素の間に対角線上に位置し、金属とそうでない要素を分離します。さらに、それは灰白色の硬くて結晶性の脆い固体であり、室温で特徴的な光沢を示します。
ゲルマニウムのシンボル
Geその名前は、発見されたドイツを意味するラテン語のゲルマニアに由来しています。その存在はメンデレーエフによって周期表に記されました。その後、ドイツのウィンクラーがその化学的特性を実証し、彼の母国の名前にちなんで命名しました。
ゲルマニウムの特徴
ゲルマニウムという元素は二価または四価であり、化合物によっては二価以上の場合もあります。金属的な外観を持ち、融点の状態が安定しているため、優れた半導体となります。さらに、ゲルマニウムには次のような特徴があります。
- 状態: 固体、未加工の結晶から形成されます。
- 色: 明るい灰白色。
- 味と匂い：苦く、独特の臭いはありません。
- 溶解性: 水、硫化物、フッ化水素酸に溶けます。
- 毒性: 低い。大量に摂取した場合にのみ有毒になります。
- 反応性: 600℃以上で酸化すると反応性があり、ハロゲン化物、アルカリ、硝酸と反応します。
- 構造: 結晶質、ダイヤモンド形。
- 組成: ゲルマニウムの原子構造は 32 個の陽子と 32 個の電子です。
ゲルマニウムの化学的および物理的性質
- 原子番号: 32
- 期間：4
- ブロック：P
- グループ: 14
- 共有結合半径 (Å): 122 pm
- 電子配置: [Ar] 3d10 4 s² 4p2
- 原子量 (g/mol): 72.64 u
- 密度: 5323 kg/m3
- 沸点: 2820 ℃
- 融点： 938℃
- 原子半径: 125
- 平均半径: 125h
- シェルあたりの電子数: 2、8、18、4
- 電気陰性度: 2.01
- 比熱： 320J/(Kkg)
- 酸化物：両性。
- 第一イオン化ポテンシャル eV: 762 kJ/mol
- 酸化状態: 4、3、2、1、-1、-2、-3、-4
- 熱伝導率： 59.9W/(Km)
- 導電率： 1.45S/m
ゲルマニウムの起源
化学元素ゲルマニウムは 1871 年にメンデレーエフによって初めて発見され、この元素との類似性から彼はそれにエカシリコンという名前を与えました。その後、1886 年に科学者クレメンス ウィンクラーは、ドイツのアルギロダイトと呼ばれる鉱物からそれを単離することで、その化学的特性を確認しました。彼はなんとか純粋なサンプルを入手し、それを周期表に載せることに成功しました。
ゲルマニウムは何に使われますか?
この元素のサンプルは高価ですが、化学、医療、工業分野で使用されています。有機ゲルマニウム化合物は、ソーラーパネルの製造や空港の放射性物質の検出剤として使用されています。さらに、ポリマー合成の主触媒としても使用されます。さらに、この半金属の他の用途は次のとおりです。
- 光ファイバーの製造。
- エレキギター用のアンプとレーダーの設計。
- ゲルマニウム酸シリコン合金は高速回路設計に使用されます。
- 暗視機構や分光器機構に最適な、金属のような赤外線光学部品の製造。
- レンズや顕微鏡の製造に使用されます。
- この元素の他のタイプの合金は、貴金属を強化するために金細工に使用されます。
- 化学分野では、スズ、マグネシウム、アルミニウムの硬化剤として使用されます。磁石を作るときにも使われます。
- 医療分野では、化学療法に使用されます。
ゲルマニウムはどのようにして得られるのでしょうか？
自然の状態では、この元素は銅、銀、亜鉛の堆積物および石炭の燃焼プロセスから得られます。さらに、ゲルマニウム、ガーニエライト、アルギロダイトなどの鉱物からも抽出されます。純粋なサンプルを取得した後、蒸留四塩化物を通過させ、水素で元素の形に還元します。
半導体としてのゲルマニウム
自然な状態では、この元素はシリコンと比較して優れた半導体です。その理由は、特定の温度でより多くの電子を放出し、より多くの導電性を与えるためです。したがって、いくつかの用途があります。
たとえば、原子番号が高く、完全なエネルギー分解能を持ち、これらの線の相互作用が増加するため、ガンマ線分光法で使用されます。さらに、ゲルマニウム半導体は、電気回路、光ダイオード、トランジスタ、マイクロチップの製造にも使用されます。
つまり、この半金属は固体であり、脆く、光沢があり、高温を維持します。半導体特性が際立っているため、化学、医療、工業分野で使用されています。