Germanium

Germanium on kemiallinen alkuaine, jonka kemiallinen merkki on Ge (lat. germanium), järjestysluku 32 ja CAS-numero 7440-56-4. Tämä kova hopeanvalkoinen puolimetalli on kemiallisesti tinan kaltainen. Germanium muodostaa laajan joukon organometalliyhdisteitä ja on tärkeä puolijohdemateriaali transistoreissa. Germaniumin tiheys on 5,35 g/cm³. Sulamispiste on 1 211 K (938 °C) ja kiehumispiste 3 093 K (2 820 °C).

Germaniumia

Gallium ← Germanium → Arseeni Si ↑ Ge ↓ Sn       Koko taulukko
Yleistä
Nimi	Germanium
Tunnus	Ge
Järjestysluku	32
Luokka	puolimetalli
Lohko	p
Ryhmä	14, hiiliryhmä
Jakso	4
Tiheys	5,323 · 103 kg/m3
Kovuus	6,0 (Mohsin asteikko)
Löytövuosi
Atomiominaisuudet
Atomipaino (Ar)	72,630(8)[1]
Atomisäde, mitattu (laskennallinen)	125 pm
Kovalenttisäde	122 pm
Orbitaalirakenne	[Ar] 3d10 4s2 4p2
Elektroneja elektronikuorilla	2, 8, 18, 4
Hapetusluvut	+II, +IV
Kiderakenne	Kuutiollinen, timanttirakenne
Fysikaaliset ominaisuudet
Olomuoto	kiinteä
Sulamispiste	1 211,40 K (938,25 °C)
Kiehumispiste	3 106 K (2 833 °C)
Höyrystymislämpö	334 kJ/mol
Sulamislämpö	36,94 kJ/mol
Muuta
Elektronegatiivisuus	1,8 (Paulingin asteikko)
Ominaislämpökapasiteetti	0,320 kJ/(kg K)
Sähkönjohtavuus	2×103 S/m
Lämmönjohtavuus	60,2 W/(m·K)
CAS-numero	7440-56-4
Tiedot normaalilämpötilassa ja -paineessa

Vuonna 1871 germanium oli yksi alkuaineista, joita Dimitri Mendelejev ennusti olevan olemassa puuttuvana piin ryhmän analogiana ("ekasilicon"). Tämän alkuaineen olemassaolon osoitti Clemens Winkler vuonna 1886, ja se oli tärkeä varmistus Mendelejevin jaksollisen järjestelmän idealle.

Germaniumia löytyy argyrodiitista (germaniumin ja hopean sulfidista), kivihiilestä, germaniitista (Cu₂₆Fe₄Ge₄S₃₂), sinkkimalmeista ja muista mineraaleista.

Isotoopit

Germaniumilla on viisi pysyvää isotooppia. Ne ja niiden keskinäiset osuudet luonnossa esiintyvästä germaniumista ovat seuraavat: ⁷⁰Ge (20,57 %), ⁷²Ge (27,45 %), ⁷³Ge (7,75 %), ⁷⁴Ge (36,50 %) ja ⁷⁶Ge (7,73 %). Germaniumista tunnetaan yli 20 radioaktiivista isotooppia. Niistä pitkäikäisin on ⁶⁸Ge, jonka puoliintumisaika on 270,95 päivää.^[2]

Käyttö

AU113 on germaniumtransistori.

Germanium on sopiva infrapunasovelluksiin, sitä käytetään infrapunaspektroskoopeissa ja muissa optisissa laitteissa, joissa tarvitaan äärimmäisen herkkiä infrapunadetektoreita. Germaniumdioksidin taitekerroin ja dispersio-ominaisuudet tekevät germaniumin käyttökelpoiseksi laajakulmaisiin kameran linsseihin ja mikroskooppien objektiivilinsseihin.

Germaniumtransistoreita käytetään edelleen mm. sähkökitaroiden vahvistimissa. Pii-germanium-lejeerinki on nopeasti tulossa tärkeäksi puolijohdemateriaaliksi hyvin nopeissa integroiduissa piireissä. Germaniumia käytetään lejeerinkinä, fosforisoivana aineena loistevalaisimissa ja katalyyttinä.