Germanium

Germanium is 'n chemiese element in die periodieke tabel met die simbool Ge en atoomgetal van 32. Dit is 'n glansende, harde silwerwit metaalagtige element met chemiese eienskappe soortgelyk aan silikon. Germanium vorm 'n groot aantal organometaalverbindings en is 'n belangrike halfgeleiermateriaal wat in transistors gebruik word.

79 gallium ← germanium → arseen Si ↑ Ge ↓ Sn Periodieke tabel
Algemeen
Naam, simbool, getal	germanium, Ge, 79
Chemiese reeks	metaalagtiges
Groep, periode, blok	14, 4, p
Voorkoms
Atoommassa	72.64 (1) g/mol
Elektronkonfigurasie	[Ar] 3d10 4s2 4p2
Elektrone per skil	2, 8, 18, 4
Fisiese eienskappe
Toestand	vastestof
Digtheid (naby k.t.)	5.323 g/cm³
Vloeistof digtheid teen s.p.	5.60 g/cm³
Smeltpunt	1211.40 K (938.25 °C)
Kookpunt	3106 K (2833 °C)
Smeltingswarmte	36.94 kJ/mol
Verdampingswarmte	334 kJ/mol
Warmtekapasiteit	(25 °C) 23.222 J/(mol·K)
Dampdruk P/Pa 1 10 100 1 k 10 k 100 k teen T/K 1644 1814 2023 2287 2633 3104
Atoomeienskappe
Kristalstruktuur	kubies vlakgesentreerd
Strukturbericht-kode	A4
Oksidasietoestande	4 (amfoteriese oksied)
Elektronegatiwiteit	2.01 (Skaal van Pauling)
Ionisasie-energieë	1ste: 762 kJ/mol
	2de: 1537.5 kJ/mol
	3de: 3302.1 kJ/mol
Atoomradius	125 pm
Atoomradius (ber.)	125 pm
Kovalente radius	122 pm
Diverse
Magnetiese rangskikking	geen data
Termiese geleidingsvermoë	(300 K) 60.2 W/(m·K)
Termiese uitsetting	(25 °C) 6.0 µm/(m·K)
Spoed van klank (dun staaf)	(20 °C) 5400 m/s
Mohs se hardheid	6.0
CAS-registernommer	7440-56-4
Vernaamste isotope
Isotope van germanium iso NV halfleeftyd VM VE (MeV) VP 68Ge sin 270.8 d ε - 68Ga 70Ge 21.23% Ge is stabiel met 38 neutrone 71Ge sin 11.26 d ε - 71Ga 72Ge 27.66% Ge is stabiel met 40 neutrone 73Ge 7.73% Ge is stabiel met 41 neutrone 74Ge 35.94% Ge is stabiel met 42 neutrone 76Ge 7.44% Ge is stabiel met 44 neutrone
Portaal Chemie

Kenmerkende eienskappe

Germanium is 'n harde, gryswit element met 'n metaalglans en dieselfde kristalstruktuur as diamant. Verder is dit belangrik om kennis te neem dat germanium 'n halfgeleier is met elektriese eienskappe tussen dié van 'n metaal en 'n isoleerder. In sy suiwer toestand is hierdie metaalagtige 'n bros kristallyne materiaal wat sy glans in lug by kamertemperatuur behou. Soneraffineringstegnieke het dit moontlik gemaak om kristallyne germanium vir halfgeleiers te vervaardig met 'n onsuiwerheid so laag soos een deel per 10¹⁰.

Geskiedenis

In 1871 was germanium (Latyn Germania) een van die elemente wat deur Dmitri Mendelejef voorspel is as 'n vermiste element (ekasilikon) uit die silikon-groep. Die bestaan van die element is deur Clemens Winkler in 1886 bevestig. Die ontdekking was 'n belangrike bevestiging van Mendeleyev se idee van die periodieke aard van die elemente.

Germanium bak

Vergelyking van Mendelejev se voorspelling en die werklike eienskappe.
Eienskap	Ekasilikon	Germanium
atoommassa	72	72.59
digtheid(g/cm3)	5.5	5.35
smeltpunt (°C)	hoog	947
kleur	grys	grys

Die ontwikkeling van die germanium-transistor het die weg gebaan vir ontelbare toepassings van vastetoestand elektronika. Vanaf 1950 tot die vroeë sewentigs was hierdie 'n groeiende afsetmark vir germanium totdat hoë suiwerheid silikon germanium in transistors, diodes en gelykrigters vervang het. Silikon het meerderwaardige elektriese eienskappe maar verg 'n baie hoër suiwerheid wat nie vroeër moontlik was om kommersieel te vervaardig nie. Die vraag na germanium vir gebruik in optiese vesel kommunikasienetwerke, infrarooi nagsigtoerusting en polimerisasiekatalisatore het intussen dramaties verhoog. Hierdie gebruike het ongeveer 85% van die wêreldwye verbruik van germanium in die jaar 2000 verteenwoordig.

Gebruike

Anders as die meeste halfgeleiers het germanium 'n klein bandgaping, wat dit toelaat om effektief op infrarooilig te reageer. Dit word daarom gebruik in infrarooi spektroskope en ander optiese toerusting wat uiters sensitiewe infrarooi detektors vereis. Die oksied van germanium se brekingsindeks en verstrooiïngseienskappe maak germanium nuttig vir gebruik in wyehoeklense in kameras en in mikroskope se lense.

Die legering silikongermanied (SiGe) is vinnig besig om 'n uiters belangrike halfgeleiermateriaal vir gebruik in hoëspoed geïntegreerde stroombane te word. Stroombane wat die eienskappe van Si-SiGe brûe benut is baie vinniger as dié wat slegs silikon gebruik.

Ander gebruike:

• Legerings;
• Fosfor in fluoresserende lampe
• As 'n katalisator
• Hoë suiwerheid germaniumkristaldetektors kan gebruik word om die presiese bron van straling vas te stel (bv. vir lugvaartveiligheid)

Sekere verbindings van germanium het 'n lae giftigheid vir soogdiere maar is giftig vir sekere bakterieë. Dit maak germanium nuttig as 'n chemoterapeutiese middel.

Verspreiding

Die metaal word gevind in argirodiet ('n sulfied van germanium en silwer), steenkool, germaniet, sinkertse en ander minerale.

Germanium word kommersieel ontgin vanuit sinkerts deur die stof uit smeltoonde te behandel en uit die verbrandingsprodukte van sekere soorte steenkool.

Hierdie metaalagtige kan ontgin word vanuit ander metale deur fraksionele distillasie van die vlugtige tetrachloried. Hierdie tegniek maak die vervaardiging van ultra-hoë suiwerheid germanium moontlik.

In 1997 was die koste van germanium ongeveer $3 per gram (V.S.A). Die sluitingsprys vir die jaar 2000 van germanium was $1 150 per kilogram (of $1.15 per gram).

Verbindings

• Germaniumtetrahidried (GeH₄),
• Germaniumtetrachloried (GeCl₄)
• Germaniumdioksied (germania) (GeO₂)

Verwysings

• Los Alamos National Laboratory – Artikel oor Germanium

Eksterne skakels

• Wikiwoordeboek het 'n inskrywing vir germanium.

Wikimedia Commons bevat media in verband met Germanium.

• WebElements.com – Artikel oor Germanium

H

He

Li

Be

B

C

N

O

F

Ne

Na

Mg

Al

Si

P

S

Cl

Ar

K

Ca

Sc

Ti

V

Cr

Mn

Fe

Co

Ni

Cu

Zn

Ga

Ge

As

Se

Br

Kr

Rb

Sr

Y

Zr

Nb

Mo

Tc

Ru

Rh

Pd

Ag

Cd

In

Sn

Sb

Te

I

Xe

Cs

Ba

La

Ce

Pr

Nd

Pm

Sm

Eu

Gd

Tb

Dy

Ho

Er

Tm

Yb

Lu

Hf

Ta

W

Re

Os

Ir

Pt

Au

Hg

Tl

Pb

Bi

Po

At

Rn

Fr

Ra

Ac

Th

Pa

U

Np

Pu

Am

Cm

Bk

Cf

Es

Fm

Md

No

Lr

Rf

Db

Sg

Bh

Hs

Mt

Ds

Rg

Cn

Nh

Fl

Mc

Lv

Ts

Og

Alkalimetale

Aardalkalimetale

Lantaniede

Aktiniede

Oorgangsmetale

Hoofgroepmetale

Metalloïde

Niemetale

Halogene

Edelgasse

Chemie onbekend