German

pierwiastek chemiczny

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.

German
gal ← german → arsen
Wygląd
srebrzystoszary
German
Widmo emisyjne germanu
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[3]

Stan skupienia

stały

Gęstość

5323 kg/m³

Temperatura topnienia

938,25 °C[1]

Temperatura wrzenia

2833 °C[1]

Numer CAS

7440-56-4

PubChem

6326954

Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą
warunków normalnych (0 °C, 1013,25 hPa)

OdkrycieEdytuj

 
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 odkrył nowy pierwiastek, badając minerał argyrodyt, i nadał mu nazwę german (od łacińskiej nazwy swojego kraju ojczystego – Niemiec). Wyniki obserwacji Winklera potwierdziły przypuszczenia Mendelejewa[5].

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

ZastosowaniaEdytuj

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.

ReaktywnośćEdytuj

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 alotropoweEdytuj

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].

PrzypisyEdytuj

  1. a b David R. Lide (red.), CRC Handbook of Chemistry and Physics, wyd. 90, Boca Raton: CRC Press, 2009, s. 4-15, ISBN 978-1-4200-9084-0 (ang.).
  2. Germanium (nr 327395) (ang.) – karta charakterystyki produktu Sigma-Aldrich (Merck KGaA) na obszar Stanów Zjednoczonych. [dostęp 2011-10-02]. (przeczytaj, jeśli nie wyświetla się prawidłowa wersja karty charakterystyki)
  3. Thomas Prohaska i inni, Standard atomic weights of the elements 2021 (IUPAC Technical Report), „Pure and Applied Chemistry”, 94 (5), 2021, s. 573–600, DOI10.1515/pac-2019-0603 (ang.).
  4. Ryszard Szepke: 1000 słów o atomie i technice jądrowej. Wydawnictwo Ministerstwa Obrony Narodowej, 1982. ISBN 83-11-06723-6. (pol.)
  5. Ignacy Eichstaedt: Księga pierwiastków. Warszawa: Wiedza Powszechna, 1973, s. 240–241. OCLC 839118859.
  6. Graphene gets a ‘cousin’ in the shape of germanene (ang.). Institute of Physics, 10 września 2014. [dostęp 2014-09-28].