Germanium wordt in de aardkorst verspreid met een snelheid van 6,7 ppm of delen per miljoen. Het is gebruikelijk om het te zien als sulfiden of in mineralen van lood, koper en zink in delen van Europa en Noord-Amerika. Het valt op omdat het een halfgeleidermetaal is met verschillende toepassingen in de industrie. Leer dit metalloïde dus een beetje beter kennen.
Wat is germanium?
Het is een chemisch element dat deel uitmaakt van de metalloïden of halfmetalen van het periodiek systeem. Het bevindt zich diagonaal tussen de elementen en scheidt metalen van de metalen die dat niet zijn. Bovendien is het een harde, kristallijne, brosse vaste stof met een grijsachtig witte kleur, die bij kamertemperatuur een karakteristieke glans vertoont.
Germanium-symbool
Ge De naam is afgeleid van het Latijnse germania , wat Duitsland betekent, waar het werd ontdekt. Het bestaan ervan werd door Mendelejev opgemerkt in het periodiek systeem. Later demonstreerde de Duitser Winkler zijn chemische eigenschappen en vernoemde het naar zijn geboorteland.
Kenmerken van germanium
Het element Germanium is tweewaardig of vierwaardig, met 2 of meer valenties, afhankelijk van de verbinding. Het heeft een metaalachtig uiterlijk met stabiele omstandigheden bij het smeltpunt, waardoor het een uitstekende halfgeleider is. Daarnaast zijn de andere kenmerken van Germanium:
- Conditie : Vast, gevormd uit ruwe kristallen.
- Kleur : Helder grijsachtig wit.
- Smaak en geur : Bitter en heeft geen kenmerkende geur.
- Oplosbaarheid : Het is oplosbaar in water, sulfiden en fluorwaterstofzuur.
- Toxiciteit : Laag. Het wordt pas in grote hoeveelheden giftig.
- Reactiviteit : Het is reactief bij oxidatie boven 600ºC en reageert met halogeniden, alkaliën en salpeterzuur.
- Structuur : Kristallijn, ruitvormig.
- Samenstelling : De atomaire structuur van Germanium is 32 protonen en 32 elektronen.
Chemische en fysische eigenschappen van Germanium
- Atoomnummer : 32
- Periode : 4
- Blok : P
- Groep : 14
- Covalente straal (Å): 122 pm
- Elektronische configuratie: [Ar] 3d10 4 s² 4p2
- Atoommassa (g/mol): 72,64 u
- Dichtheid: 5323 kg/m³
- Kookpunt: 2820 °C
- Smeltpunt: 938°C
- Atoomstraal: 125
- Gemiddelde straal: 125 uur
- Elektronen per schil: 2, 8, 18, 4
- Elektronegativiteit: 2,01
- Soortelijke warmte: 320 J / (K kg)
- Oxide: amfoteer.
- Eerste ionisatiepotentiaal eV: 762 kJ/mol
- Oxidatietoestand: 4, 3, 2, 1, -1, -2, -3, -4
- Thermische geleidbaarheid: 59,9 W/(Km)
- Elektrische geleidbaarheid: 1,45 S/m
Oorsprong van germanium
Het chemische element Germanium werd voor het eerst ontdekt door Mendelejev in 1871 en hij gaf het de naam eka-silicium vanwege de gelijkenis met dit element. Later, in 1886, bevestigde wetenschapper Clemens Winkler de chemische eigenschappen ervan door het te isoleren van een mineraal genaamd Argyrodite in Duitsland. Hij slaagde erin een zuiver monster te verkrijgen en dit op het periodiek systeem te plaatsen.
Waar wordt germanium voor gebruikt?
Hoewel monsters van dit element duur zijn, worden ze gebruikt in de chemische, medische en industriële sectoren. Organische germaniumverbindingen worden gebruikt bij de productie van zonnepanelen en als detectiemiddel voor radioactieve objecten op luchthavens. Bovendien wordt het gebruikt als de belangrijkste katalysator bij de synthese van polymeren. Bovendien zijn andere toepassingen van deze metalloïde:
- Vervaardiging van optische vezels.
- Ontwerp van versterkers en radars voor elektrische gitaren.
- Siliciumgermanaatlegeringen worden gebruikt bij het ontwerpen van hogesnelheidscircuits.
- Productie van infraroodoptiek zoals een metaal, ideaal voor nachtkijkers en spectroscoopmechanismen.
- Het wordt gebruikt bij het maken van lenzen en microscopen.
- Andere soorten legeringen van het element worden bij goudsmeden gebruikt om edele metalen te verbeteren.
- In de chemische sector wordt het gebruikt als verharder voor tin, magnesium en aluminium. Het wordt ook gebruikt bij het maken van magneten.
- Op medisch gebied wordt het gebruikt bij chemotherapiebehandelingen.
Hoe wordt germanium verkregen?
In zijn natuurlijke staat wordt dit element verkregen uit afzettingen van koper, zilver, zink en het verbrandingsproces van steenkool. Bovendien wordt het gewonnen uit mineralen zoals Germaniet, Garnieriet en Argirodite. Nadat een zuiver monster is verkregen, wordt het door gedestilleerd tetrachloride geleid en met waterstof tot elementaire vorm gereduceerd.
Germanium als halfgeleider
In zijn natuurlijke staat is dit element een halfgeleider bij uitstek, vergeleken met silicium. De reden is dat het bij een bepaalde temperatuur meer elektronen vrijgeeft, waardoor het meer geleidbaarheid krijgt. Het kent dan ook meerdere toepassingen.
Het wordt bijvoorbeeld gebruikt bij gammastralingsspectroscopie, omdat het een hoog atoomnummer heeft, een perfecte energieresolutie heeft en de interactie van deze stralen vergroot. Bovendien worden germaniumhalfgeleiders gebruikt bij de vervaardiging van elektrische circuits, lichtdiodes, transistors en microchips.
Kortom, dit metalloïde is stevig, bros, glanzend en handhaaft hoge temperaturen. Het valt op door zijn halfgeleidereigenschappen en wordt daarom gebruikt in de chemische, medische en industriële sectoren.