Germaniu

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Germaniu
 

32
GE
 
        
        
                  
                  
                                
                                
  

galiu ← germaniu → arsenic

Aspect
Aspectul elementului
alb-cenușiu
Generalitate
Numele, simbolul, numărul atomic germaniu, Ge, 32
Serie semimetal
Group , perioada , bloc 14 (TVA) , 4 , p
Densitate 5 323 kg / m³
Duritate 6.0
Configurare electronică
Configurare electronică
Termen spectroscopic 3 P 0
Proprietăți atomice
Greutate atomica 72,64
Raza atomică (calc.) 125 (125) pm
Raza covalentă 122 pm
Configurare electronică [ Ar ] 3d 10 4s 2 4p 2
și - pentru nivelul de energie 2, 8, 18, 4
Stări de oxidare 4 ( amfoteric ), 2, 0, -4
Structură cristalină cubic centrat pe față
Proprietăți fizice
Stare a materiei solid
Punct de fuziune 1 211,4 K (938,3 ° C )
Punct de fierbere 3 093 K (2820 ° C)
Volumul molar 13,63 × 10 −6 m³ / mol
Entalpia vaporizării 330,9 kJ / mol
Căldura de fuziune 36,94 kJ / mol
Presiunea de vapori 74,6 μPa la 1 210 K.
Viteza sunetului 5 400 m / s la 293,15 K
Alte proprietăți
numar CAS 7440-56-4
Electronegativitate 2.01 ( scara Pauling )
Căldura specifică 320 J / (kg K)
Conductibilitate electrică 1,45 / (m Ω )
Conductivitate termică 59,9 W / (m K)
Energia primei ionizări 762 kJ / mol
A doua energie de ionizare 1 537,5 kJ / mol
A treia energie de ionizare 3 302,1 kJ / mol
Energia celei de-a patra ionizări 4 411 kJ / mol
A cincea energie de ionizare 9 020 kJ / mol
Izotopi mai stabili
iso N / A TD DM DE DP
70 Ge 20,52% Ge este stabil cu 38 de neutroni
72 Ge 27,45% Ge este stabil cu 40 de neutroni
73 Ge 7,76% Ge este stabil cu 41 de neutroni
74 Ge 36,52% Ge este stabil cu 42 de neutroni
76 Ge 7,75% 1,78 × 10 ^ 21 in
ISO: izotop
NA: abundență în natură
TD: timp de înjumătățire
DM: modul de descompunere
DE: energia de descompunere în MeV
DP: produs de descompunere

Germaniul este elementul chimic cu numărul atomic 32 și simbolul său este Ge . Este un semimetal strălucitor, dur, de culoare alb-argintiu, cu un comportament chimic similar cu cel al staniu ; la fel, formează un număr mare de compuși organometalici . În trecut, a fost utilizat pe scară largă pentru fabricarea tranzistoarelor , datorită proprietăților sale semiconductoare .

Caracteristici

Germaniul are un aspect metalic strălucitor, are aceeași structură cristalină ca diamantul și este un semiconductor . În stare pură, germaniu este cristalin, fragil și își păstrează aspectul de luciu atunci când este expus la aer la temperatura camerei. Tehnicile de rafinare a zonelor au permis crearea de germaniu cristalin pentru semiconductori cu o singură parte din 10 milioane de impurități.

Istorie

Bol de germaniu.

În 1871 germaniul (din latina Germania ) a fost unul dintre elementele a căror existență a prezis-o Dmitri Mendeleev ; întrucât cutia analogică de siliciu era goală în tabelul său periodic , el a prezis că va fi găsit un nou element pe care l-a numit provizoriu ekasilicon . Elementul în cauză a fost descoperit ulterior de Clemens Winkler în 1886. Această descoperire a fost o confirmare importantă a ideii lui Mendeleev despre periodicitatea elementelor.

Proprietate Ekasilicius Germaniu
masă atomică 72,00 72,59
densitate (g / cm³) 5,50 5.35
punctul de topire (° C) înalt 947
culoare gri gri

Dezvoltarea tranzistorului cu germaniu a deschis ușa multor aplicații ale electronicii în stare solidă : din 1950 până în jurul anului 1970 piața germaniului pentru semiconductori a crescut constant. În anii 1970 a fost înlocuit treptat de siliciu , a cărui performanță ca semiconductor este superioară, chiar dacă necesită cristale mult mai pure, care nu au putut fi fabricate cu ușurință în primii ani de după război. Între timp, cererea de germaniu pentru fibre optice pentru rețelele de comunicații, pentru sistemele de viziune nocturnă cu infraroșu și catalizatori pentru reacțiile de polimerizare a crescut dramatic; aceste trei utilizări au reprezentat 85% din consumul mondial de germaniu în 2000.

Aplicații

Spre deosebire de majoritatea semiconductoarelor, germaniu are o gamă mică de bandgap, care îi permite să răspundă eficient chiar și la lumina infraroșie. Prin urmare, este utilizat în spectroscopie în infraroșu și în alte echipamente optice care necesită detectoare de infraroșu extrem de sensibile. Cele mai notabile caracteristici fizice ale oxidului de germaniu (GeO 2) sunt indicele său ridicat de refracție și dispersia sa optică redusă, făcându-l util în special în obiectivele obiectivului unghi larg al camerelor , în microscopie și în nucleul central ( nucleu ) a fibrelor optice .

Tranzistoarele de germaniu sunt încă utilizate în construcția unor efecte de pedală pentru chitara electrică (atribuibile în principal categoriei Fuzz ) de către muzicieni care doresc să recreeze caracterul autentic al anumitor sunete rock tipice din anii șaizeci și șaptezeci .

Aliajul de siliciu-germaniu (SiGe) devine rapid un important material semiconductor pentru utilizarea în circuite integrate de mare viteză: circuitele integrate bazate pe joncțiuni Si-SiGe pot fi mult mai rapide decât cele care utilizează doar siliciu. O aplicație curentă de germaniu este în contextul amintirilor de schimbare de fază , ca element principal al unui aliaj de calcogenură numit GST .

Alte utilizări:

Unii compuși de germaniu au o toxicitate scăzută pentru mamifere și foarte mare pentru anumite bacterii : prin urmare, au fost create medicamente bazate pe acești compuși.

Izotopi

Germaniul apare în mod natural în cinci izotopi : 70 Ge, 72 Ge, 73 Ge, 74 Ge, 76 Ge. Dintre acestea, 76 Ge este foarte slab radioactiv: se descompune prin dublă decădere beta și are un timp de înjumătățire de 1,78 × 10 21 ani. 74 Ge este cel mai comun izotop cu o abundență relativă de aproximativ 36%; cel mai puțin frecvent este 76 Ge cu 7%. [1] Când izotopul 72 Ge este bombardat cu particule alfa, acesta generează nuclee stabile de 77 Se prin emiterea de electroni de mare energie în acest proces. [2] Din acest motiv, este utilizat împreună cu radonul în bateriile nucleare. [2]

Au fost sintetizați cel puțin 27 de radioizotopi cu mase atomice de la 58 la 89. Cel mai stabil este 68 Ge care se descompune prin captarea electronilor și are un timp de înjumătățire de 270,95 zile. Cel mai puțin stabil este de 60 Ge cu un timp de înjumătățire de 30 ms . Deși majoritatea germaniu izotopilor degradare prin dezintegrare beta , 61 Ge și 64 Ge degradare prin emisie de pozitroni, și izotopii 84 Ge 87 Ge au de asemenea dezintegrare căi prin dezintegrarea beta și emisia de neutroni intarziata. Β - .

Disponibilitate

Germaniul se găsește în argirodit (germaniu și sulfură de argint ), cărbune , germanită , minereuri de zinc și alte minerale .

Germaniul este obținut comercial din praful rezultat din prelucrarea minereurilor de zinc și din subprodusele de ardere ale anumitor tipuri de cărbune. O mare rezervă de germaniu este constituită de minele de cărbune.

De asemenea, poate fi extras din alte minerale prin distilarea fracționată a tetraclorurii sale volatile. Această tehnică permite producerea de germaniu ultrapur. În 1997, costul comercial al germaniei a fost de 3 dolari pe gram . În 2000, prețul germaniului era de 1,15 dolari pe gram (sau 1 150 dolari pe kilogram ).

Notă

  1. ^ G. Audi, Nubase2003 Evaluation of Nuclear and Decay Properties , în Nuclear Physics A , vol. 729, nr. 1, Atomic Mass Data Center, 2003, pp. 3–128, Bibcode : 2003NuPhA.729 .... 3A , DOI :10.1016 / j.nuclphysa.2003.11.001 .
  2. ^ a b Alpha Fusion Electrical Energy Valve ( PDF ), la nuenergy.org , Nu Energy Research Institute. Adus la 10 septembrie 2008 (arhivat din original la 1 octombrie 2008) .

Bibliografie

Elemente conexe

Alte proiecte

linkuri externe

Controlul autorității Tesauro BNCF 21205 · LCCN (EN) sh85054449 · GND (DE) 4135644-5 · BNF (FR) cb122010330 (dată) · NDL (EN, JA) 00.562.424
Chimie Portalul chimiei : portalul științei compoziției, proprietăților și transformărilor materiei