게르마늄은 6.7ppm 또는 백만분율의 비율로 지각에 분포합니다. 유럽과 북미 지역에서는 황화물이나 납, 구리, 아연의 광물로 보는 것이 일반적입니다. 산업 분야에서 다양한 용도로 사용되는 반도체 금속이기 때문에 눈에 띕니다. 그러니 이 준금속에 대해 좀 더 자세히 알아보세요.
게르마늄이란 무엇입니까?
주기율표의 준금속 또는 반금속의 일부인 화학 원소입니다. 금속과 그렇지 않은 금속을 구분하는 요소 사이에 대각선으로 위치합니다. 또한, 이는 단단하고 결정성이 있으며 부서지기 쉬운 회백색 고체로 실온에서 특징적인 광택을 나타냅니다.
게르마늄 기호
Ge 이름은 그것이 발견된 독일을 의미하는 라틴어 게르마니아 에서 유래되었습니다. 그 존재는 주기율표에서 멘델레예프에 의해 기록되었습니다. 나중에 독일인 Winkler는 그 화학적 특성을 입증하고 그의 모국의 이름을 따서 명명했습니다.
게르마늄의 특성
게르마늄 원소는 2가 또는 4가이며, 화합물에 따라 2개 이상의 원자가를 갖습니다. 녹는점에서 안정한 상태의 금속성 외관을 갖고 있어 우수한 반도체입니다. 또한 게르마늄의 다른 특성은 다음과 같습니다.
- 상태 : 고체, 원시 결정으로 형성됨.
- 색상 : 밝은 회백색.
- 맛과 냄새 : 맛은 쓰고 특유의 냄새가 없다.
- 용해도 : 물, 황화물, 불화수소산에 용해됩니다.
- 독성 : 낮음. 대량으로만 독성이 됩니다.
- 반응성 : 600°C 이상에서 산화되면 반응성이 있으며 할로겐화물, 알칼리 및 질산과 반응합니다.
- 구조 : 결정질, 다이아몬드 모양.
- 구성 : 게르마늄의 원자 구조는 32개의 양성자와 32개의 전자로 이루어져 있습니다.
게르마늄의 화학적, 물리적 성질
- 원자번호 : 32
- 기간 : 4
- 블록 : P
- 그룹 : 14
- 공유결합 반경(Å): 122pm
- 전자 구성: [Ar] 3d10 4 s² 4p2
- 원자 질량(g/mol): 72.64 u
- 밀도: 5323kg/m3
- 끓는점: 2820 ℃
- 융점: 938°C
- 원자 반경: 125
- 평균 반경: 125h
- 껍질당 전자 수: 2, 8, 18, 4
- 전기음성도: 2.01
- 비열 : 320 J / (K kg)
- 산화물: 양쪽성.
- 1차 이온화 전위 eV: 762 kJ/mol
- 산화 상태: 4, 3, 2, 1, -1, -2, -3, -4
- 열전도율: 59.9W/(Km)
- 전기 전도도: 1.45S/m
게르마늄의 유래
화학 원소 게르마늄은 1871년 멘델레예프에 의해 처음 발견되었으며, 이 원소와 유사하기 때문에 에카실리콘이라는 이름을 붙였습니다. 그 후 1886년에 과학자 클레멘스 윙클러(Clemens Winkler)가 독일의 Argyrodite라는 광물에서 이 물질을 분리하여 화학적 특성을 확인했습니다. 그는 순수한 표본을 얻어 그것을 주기율표에 올려 놓았습니다.
게르마늄은 어떤 용도로 사용되나요?
이 원소의 샘플은 비싸지만 화학, 의료 및 산업 분야에서 사용됩니다. 유기 게르마늄 화합물은 태양광 패널 생산과 공항의 방사성 물질 탐지제로 사용됩니다. 또한 고분자 합성의 주요 촉매로 사용됩니다. 또한 이 준금속의 다른 용도는 다음과 같습니다.
- 광섬유 제조.
- 일렉트릭 기타용 앰프 및 레이더 설계.
- 실리콘 게르마네이트 합금은 고속 회로 설계에 사용됩니다.
- 야간 투시 및 분광기 메커니즘에 이상적인 금속과 같은 적외선 광학 장치 제조.
- 렌즈와 현미경을 만드는 데 사용됩니다.
- 다른 유형의 원소 합금은 귀금속을 강화하기 위해 금세공에 사용됩니다.
- 화학 부문에서는 주석, 마그네슘, 알루미늄의 경화제로 사용됩니다. 자석을 만드는 데에도 사용됩니다.
- 의료 분야에서는 화학 요법 치료에 사용됩니다.
게르마늄은 어떻게 얻나요?
자연 상태에서 이 원소는 구리, 은, 아연의 퇴적물과 석탄의 연소 과정에서 얻어집니다. 또한 Germanite, Garnierite 및 Argirodite와 같은 광물에서 추출됩니다. 순수한 샘플을 얻은 후 증류된 사염화물을 통과하고 수소와 함께 원소 형태로 환원됩니다.
반도체로서의 게르마늄
자연 상태에서 이 요소는 실리콘에 비해 탁월한 반도체입니다. 그 이유는 특정 온도에서 더 많은 전자를 방출하여 더 많은 전도성을 제공하기 때문입니다. 따라서 여러 가지 응용 프로그램이 있습니다.
예를 들어 감마선 분광학에서는 원자 번호가 높고 에너지 분해능이 완벽하며 광선의 상호 작용을 증가시키기 때문에 사용됩니다. 또한 게르마늄 반도체는 전기 회로, 광 다이오드, 트랜지스터 및 마이크로칩 제조에 사용됩니다.
간단히 말해서, 이 준금속은 단단하고 부서지기 쉽고 반짝이며 높은 온도를 유지합니다. 이는 반도체 특성이 뛰어나 화학, 의료 및 산업 분야에서 사용됩니다.