German

German (Ge, łac. germanium) – pierwiastek chemiczny z bloku p układu okresowego. Jest twardym, błyszczącym, srebrzystoszarym półmetalem o właściwościach chemicznych podobnych do innych węglowców, przede wszystkim krzemu i cyny. Tworzy wiele związków organicznych.

Ten artykuł dotyczy pierwiastka. Zobacz też: inne znaczenia słowa German.

German

gal ← german → arsen
Si ↑ Ge ↓ Sn 32 Ge
Wygląd
srebrzystoszary
Widmo emisyjne germanu
Ogólne informacje
Nazwa, symbol, l.a.	german, Ge, 32 (łac. germanium)
Grupa, okres, blok	14, 4, p
Stopień utlenienia	II, IV
Właściwości metaliczne	półmetal
Właściwości tlenków	amfoteryczne
Masa atomowa	72,630 ± 0,008[1]
Stan skupienia	stały
Gęstość	5323 kg/m³
Temperatura topnienia	938,25 °C[2]
Temperatura wrzenia	2833 °C[2]
Numer CAS	7440-56-4
PubChem	6326954
Właściwości atomowe Promień • atomowy • walencyjny 125 (obl. 125) pm 122 pm Konfiguracja elektronowa [Ar]4s23d104p2 Zapełnienie powłok 2, 8, 18, 4 (wizualizacja powłok) Elektroujemność • w skali Paulinga • w skali Allreda 2,01 2,02 Potencjały jonizacyjne I 762 kJ/mol II 1537,5 kJ/mol III 3302,1 kJ/mol
Właściwości fizyczne Ciepło parowania 330,9 kJ/mol Ciepło topnienia 36,94 kJ/mol Ciśnienie pary nasyconej 7,46×10−5 Pa (1210 K) Konduktywność 2,17×106 S/m Ciepło właściwe 320 J/(kg·K) Przewodność cieplna 59,9 W/(m·K) Układ krystalograficzny regularny ściennie centrowany Twardość • w skali Mohsa 6 Prędkość dźwięku 5400 m/s (293,15 K) Objętość molowa 13,63×10−6 m³/mol
Najbardziej stabilne izotopy izotop wyst. o.p.r. s.r. e.r. MeV p.r. 68Ge {syn.} 270,8 dni w.e. 0,106 68Ga 70Ge 21,23% stabilny izotop z 38 neutronami 72Ge 27,66% stabilny izotop z 40 neutronami 73Ge 7,73% stabilny izotop z 41 neutronami 74Ge 35,94% stabilny izotop z 42 neutronami 76Ge 7,82% 1,78×1021 lat β−β− 76Se
Niebezpieczeństwa Karta charakterystyki: dane zewnętrzne firmy Sigma-Aldrich [dostęp 2011-10-02] Globalnie zharmonizowany system klasyfikacji i oznakowania chemikaliów Na podstawie podanej karty charakterystyki Niebezpieczeństwo Zwroty H H228 Zwroty P P210 NFPA 704 Na podstawie podanego źródła[3] 0 0 3
Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą warunków normalnych (0 °C, 1013,25 hPa)

Odkrycie

Renieryt, minerał zawierający german: (Cu,Zn)₁₁Fe₄(Ge,As)₂S₁₆

Mimo że występuje w skorupie ziemskiej w stosunkowo dużych ilościach (ok. 0,0007% wagowo, w postaci 5 trwałych izotopów)^[4], został odkryty późno, ponieważ niewiele minerałów zawiera go w dużym stężeniu. W 1869 roku Dymitr Mendelejew przewidział jego istnienie i niektóre właściwości na podstawie luki, jaka istniała w jego układzie okresowym (podobnie przewidział istnienie skandu i galu). Nazwał go ekakrzemem. Prawie 20 lat później, w 1886 roku, Clemens Winkler (profesor akademi górniczej we Freibergu) odkrył nowy pierwiastek, badając minerał argirodyt, (z gr. argyros - srebro) i nadał mu nazwę german (od łacińskiej nazwy swojego kraju ojczystego – Niemiec). Właściwości chemiczne i fizyczne germanu pokrywały się z dużą dokładnością z właściwościami ekakrzemu – hipotetycznego pierwiastka, przewidzianego przez Mendelejewa na podstawie sformułowanego przez niego prawa okresowości^[5].

German posiada kilkanaście izotopów z przedziału mas 64–83, z czego 5 trwałych występuje w naturalnej mieszaninie.

Zastosowania

German jest ważnym półprzewodnikiem, wykorzystywanym do produkcji tranzystorów, diod i innych elementów elektronicznych. Jego pasmo wzbronione ma szerokość 0,67 eV, jest więc węższe niż w przypadku krzemu. Podobnie jak w przypadku galu, sole germanu – zwłaszcza fluorki i arsenki – wykazują własności półprzewodnikowe i elektroluminescencyjne, jednak ze względu na większą dostępność galu, związki te nie są praktycznie wykorzystywane.

German jest również stosowany do produkcji światłowodów i katalizatorów polimeryzacji. Pozyskuje się go głównie z zanieczyszczeń w minerale sfalerycie, a także z zanieczyszczeń rud cynku, ołowiu, miedzi i srebra.

Reaktywność

Nie reaguje z wodą, powietrzem, a nawet z kwasami i zasadami, oprócz kwasu azotowego. Czasami domieszkuje się nim krzem stosowany przy produkcji elementów elektronicznych, jednak ze względu na małą dostępność tego pierwiastka zwykle jest on zastępowany galem. Szkło domieszkowane germanem jest przezroczyste dla promieniowania podczerwonego.

Jego znaczenie biologiczne jest nieznane; niektóre związki germanu, takie jak germanowodór czy chlorek germanu, mają działanie drażniące.

Odmiany alotropowe

W 2014 dwa zespoły naukowców, chiński i europejski otrzymały germanen – materiał tworzony przez płaską strukturę atomów germanu, o budowie analogicznej do grafenu i silicenu. Atomy germanu tworzą w nim jednoatomowej grubości warstwę, połączone są w sześciokąty na podobieństwo plastra miodu^[6].