Germanium

Germanium
[Ar] 3d104s24p2 74 Ge 32
↓ Periodická tabulka ↓
Obecné
Název,značka,číslo	Germanium, Ge, 32
Cizojazyčné názvy	lat.Germanium
Skupina,perioda,blok	14. skupina,4. perioda,blok p
Chemická skupina	Polokovy
Koncentracevzemské kůře	5,4 až 7,0 ppm
Koncentracevmořské vodě	0,00007 mg/l
Vzhled	Šedobílý pevný kov
Identifikace
Registrační číslo CAS	7440-56-4
Atomové vlastnosti
Relativní atomová hmotnost	72,64
Atomový poloměr	122 pm
Kovalentní poloměr	122 pm
Van der Waalsův poloměr	211 pm
Iontový poloměr	53 pm
Elektronová konfigurace	[Ar] 3d104s24p2
Oxidační čísla	−IV, II, IV
Elektronegativita(Paulingova stupnice)	2,01
Ionizační energie
První	762 KJ/mol
Druhá	1537,5 KJ/mol
Třetí	3302,1 KJ/mol
Látkové vlastnosti
Krystalografická soustava	Krychlová
Molární objem	13,63×10−6m3/mol
Mechanické vlastnosti
Hustota	5,323 g/cm3
Skupenství	Pevné
Tvrdost	6,0
Tlak syté páry	100 Pa při 2023K
Rychlost zvuku	5400 m/s
Termické vlastnosti
Tepelná vodivost	60,2 W⋅m−1⋅K−1
Termodynamické vlastnosti
Teplota tání	938,25°C(1 211,4K)
Teplota varu	2832,85°C(3 106K)
Skupenské teplo tání	34,94 KJ/mol
Skupenské teplo varu	334 KJ/mol
Měrná tepelná kapacita	23,222 Jmol−1K−1
Elektromagnetické vlastnosti
Měrný elektrický odpor	1 Ω·m (20 °C)
Standardní elektrodový potenciál	0,247 V
Magnetickéchování	Diamagnetický
Bezpečnost
GHS02 GHS08 GHS09 Varování
R-věty	R11
S-věty	S9,S16,S29,S33
Izotopy
I V (%) S T1/2 Z E (MeV) P 68Ge umělý 270,93 dní ε 0,107 2 68Ga 69Ge umělý 39,05 hodin εβ+ 2,227 1 69Ga 70Ge 21,23% jestabilnís 38neutrony 71Ge umělý 11,43 dní ε 0,232 6 71Ga 72Ge 27,66% jestabilnís 40neutrony 73Ge 7,73% jestabilnís 41neutrony 74Ge 35,94% jestabilnís 42neutrony 75Ge umělý 82,78 minuty β− 1,177 75As 76Ge 7,44% 1,78×1021roku β−,β− - 76Se 77Ge umělý 11,30 hodiny β− 2,702 77As
Není-li uvedeno jinak, jsou použity jednotkySIaSTP(25 °C, 100 kPa).
Si ⋏ Gallium≺ Ge ≻Arsen ⋎ Sn

Germanium(chemická značkaGe,latinskyGermanium) je vzácný šedobílýpolokovovýprvek,nalézající největší uplatnění vpolovodičovémprůmyslu.

Charakteristika

Poměrně velmi řídce se vyskytující polokov, nalézající se obvykle jako příměs v rudáchzinkuastříbra.Germanium vytvářísloučeninyvmocenství:Ge⁻⁴,Ge²⁺a Ge⁴⁺.

Objevil jej roku1886německýchemikClemens A. Winklera pojmenoval jej podle své vlasti. Zajímavé je, že jeho existence byla předpovězena tvůrcemperiodické tabulky prvků,ruským chemikemDmitrijem Ivanovičem Mendělejevem,který jej nazývaleka-siliciuma poměrně přesně určil základní fyzikálně-chemické vlastnosti tohoto v té době ještě neznámého prvku.

V pevnémskupenstvíse germanium chová jako polovodič, a to jak v krystalické, tak vamorfnífázi.Naproti tomu vkapalnémskupenství je germaniumkovem,podobně jako např.rtuť.

Výskyt a výroba

Germanium je vzemské kůřeznačněvzácným prvkem.Průměrný obsah činí pouze 5–7ppm(mg/kg). V mořskévoděje jeho koncentrace mimořádně nízká, pouze 0,07mikrogramugermania v jednomlitru.Předpokládá se, že vevesmírupřipadá na jedenatomgermania přibližně 30 milionů atomůvodíku.

V horninách se vyskytuje vždy pouze jakopříměs v rudách zinku a stříbra,ale bývá obsaženo jako stopová příměs v mnoha ložiscíchuhlí.Z minerálů se velmi vzácně setkáme se směsným sulfidem, stříbra a germaniaargyroditemo složení Ag₈GeS₆.

Germanium se průmyslově získává ze zbytků po zpracování zinkových rud a z popele po spalování uhlí s jeho zvýšeným obsahem. Po vyredukování kovu s čistotou přibližně 99 % se germanium o vysoké čistotě připravuje metodouzonálního tavení.

Další metodou získávání vysoce čistého germania je frakčnídestilacetěkavéhochloridu germaničitéhoGeCl₄.

Využití

• Zájem o germanium nastal v 50. letech minulého století, kdy byly připravenyprvnítranzistorya další elektronické součástky na bázi vysoce čistého germania. Během dalších desetiletí bylo germanium nahrazeno křemíkem, jenž se vyskytuje v přírodě v daleko větší míře, pouze bylo nutno vyvinout postupy pro jeho průmyslovou výrobu v čistotě minimálně 99,9999 %. Germanium je však nadále používáno pro polovodičovédiody.

• I současné době se germanium používá v průmyslové výrobě polovodičů jakogermanid křemíku(SiGe) pro výrobuintegrovaných obvodůs vysokou rychlostí přenosu signálu. Je také součástí obvodů, které reagují na elektromagnetické vlnění v infračervené oblasti spektra. Využívá se tedy vradarovétechnice. Nyní toto použití poněkud klesá ve prospěch aplikací v optice.

• Důležité uplatnění má germanium při výroběsvětlovodné optiky,protože jeho přítomnost v materiáluoptických vlákenpodstatným způsobem zvyšujeindex lomumateriálu. Tato vlastnost se uplatní i ve výrobě speciálních optických součástek jako jsoučočkypro kamery s širokým úhlem záběru nebo optika prozpracování signáluvinfračervenéoblastispektra(např. v přístrojích pro noční vidění). Vysoký světelný lom dodává optickému sklu také oxid germaničitý GeO2.

• Velký význam má jakokatalyzátorpři výroběpolymerů(plastů), ale lze jej také nahradittitanem.

• Germaniové generátory mění teplo na elektrickou energii.

• Slitinygermania mají zajímavé vlastnosti – slitina se zlatem (tzv. klenotnická pájka) se při chladnutí roztahuje, slitina s mědí a zlatem je vhodná v zubním lékařství.

• Gadoliniovo-germaniové granátoidy (GGG) se používají vlaserovétechnice.

Odkazy

Literatura

• Cotton F.A., Wilkinson J.:Anorganická chemie, souborné zpracování pro pokročilé, ACADEMIA, Praha 1973
• Holzbecher Z.:Analytická chemie, SNTL, Praha 1974
• Dr. Heinrich Remy,Anorganická chemie1. díl, 1. vydání 1961
• N. N. Greenwood – A. Earnshaw,Chemie prvků1. díl, 1. vydání 1993ISBN80-85427-38-9

Externí odkazy

• Obrázky, zvuky či videa k tématugermaniumnaWikimedia Commons
• Slovníkové heslogermaniumve Wikislovníku

Autoritní data	NKC:ph927791 PSH:5798 BNF:cb122010330(data) GND:4135644-5 LCCN:sh85054449 LNB:000144454 NDL:00562424 NLI:987007565426605171

Portály:Chemie