Germaniu

De la Wikipedia, enciclopedia liberă
Salt la: Navigare, căutare
Germaniu
Germanium element.jpg
GaliuGermaniuArsen
Siliciu
   
72,63
32
Ge
 
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               
Ge
Staniu
Tabelul completTabelul extins
Informații generale
Nume, Simbol, Număr Germaniu, Ge, 32
Serie chimică metaloizi
Grupă, Perioadă, Bloc 14, 4, p
Densitate 5,32 kg/m³
Culoare alb-cenușiu
Număr CAS 7440-56-4
Număr EINECS
Proprietăți atomice
Masă atomică 72,59 u
Rază atomică 122 pm
Rază de covalență 122 pm
Rază van der Waals 211 pm
Configurație electronică [Ar] 3d10 4s2 4p2
Electroni pe nivelul de energie 2, 8, 18, 4
Număr de oxidare 4, 3, 2, 1, 0, -1, -2, -3, -4
Oxid
Structură cristalină diamant cubic
Proprietăți fizice
Fază ordinară solid
Punct de topire 938,25 °C, 1.211,40 K
Punct de fierbere 2833 °C, 3.106,15 K
Energie de fuziune 36,94 kJ/mol
Energie de evaporare 334 kJ/mol
Temperatură critică  K
Presiune critică  Pa
Volum molar 23,322 m³/kmol
Presiune de vapori
Viteza sunetului m/s la 20 °C
Forță magnetică
Informații diverse
Electronegativitate (Pauling) 1,8
Căldură specifică J/(kg·K)
Conductivitate electrică 1 S/m
Conductivitate termică 60,2 W/(m·K)
Prima energie de ionizare 762 kJ/mol
A 2-a energie de ionizare 1537,5 kJ/mol
A 3-a energie de ionizare 3302,1 kJ/mol
A 4-a energie de ionizare {{{potențial_de_ionizare_4}}} kJ/mol
A 5-a energie de ionizare {{{potențial_de_ionizare_5}}} kJ/mol
A 6-a energie de ionizare {{{potențial_de_ionizare_6}}} kJ/mol
A 7-a energie de ionizare {{{potențial_de_ionizare_7}}} kJ/mol
A 8-a energie de ionizare {{{potențial_de_ionizare_8}}} kJ/mol
A 9-a energie de ionizare {{{potențial_de_ionizare_9}}} kJ/mol
A 10-a energie de ionizare {{{potențial_de_ionizare_10}}} kJ/mol
Cei mai stabili izotopi
Simbol AN T1/2 MD Ed PD
MeV
68Ge sintetic 270,8 zile ε - 68Ga
70Ge 21,23 % stabil - - - stabil cu 38 neutroni
71Ge sintetic 11,26 zile ε -
72Ge 27,66 % stabil - - - stabil cu 40 neutroni
73Ge 7,73 % stabil - stabil cu 41 neutroni
74Ge 35,94 % stabil - - - stabil cu 42 neutroni
76Ge 7,44 % 1,78 × 1021 zile β-β- - 76Se
Precauții
NFPA 704
Unitățile SI și condiții de temperatură și presiune normale dacă nu s-a specificat altfel.

Germaniul este un element chimic, notat cu simbolul Ge, al cărui număr atomic este 32. Este un metaloid lucios, dens, de culoare gri, ce posedă proprietăți chimice similare cu staniul și siliciul. Germaniul pur este un semiconductor, având un aspect similar cu siliciul. Germaniul reacționează cu oxigenul, formând numeroși compuși, fiind astfel mult prea reactiv pentru a fi găsit în stare nativă pe Pământ.

Datorită concentrației sale reduse în componența mineralelor, descoperirea germaniului a avut loc târziu. Germaniul ocupă locul 50 ca și abundență în compoziția scoarței terestre. In 1869, Dmitri Mendeleev a prezis existența elementului, precum și unele proprietăți ale acestuia pe baza poziției sale in Tabelul periodic, numindu-l ekasiliciu. Aproape două decenii mai târziu, Clemens Winkler descoperă germaniul (alături de argint si sulf), în argirodit. Deși acest element semăna cu arseniul și stibiul ca și aspect, proprietățile sale chimice de combinare confirmau proprietățile similare cu siliciul, confirmând astfel predicția lui Mendeleev. Winkler va numit elementul după țara sa, Germania. În zilele noastre, germaniul este extras în principal din sfalerit (principalul minereu al zincului), cu toate că germaniul mai poate fi extras din minereuri de argint, plumb și cupru.

Germaniul metalic este utilizat ca și semiconductor în tranzistori, precum și alte dispozitive electronice. Primul deceniu al electronicii s-a bazat pe utilizarea germaniului ca și element constituent al tranzistorilor. Cu toate acestea, în prezent, doar 2% din producția de germaniu este alocată acestui domeniu, unde siliciul de puritate înaltă este preponderent utilizat. Utilizările curente ale germaniului includ încorporarea sa în sistemele de fibră optică și celule solare. Compușii germanici sunt de asemenea utilizați ca și catalizatori, precum și materiale pentru nanofire. Acest element formează o gamă largă de compuși organometalici, precum tetraetilgermanul, de asemenea util în chimia organometalică.

Acest element nu are o funcție vitală pentru organisme, iar unii compuși organici ai germaniului au fost testați ca și posibile produse farmaceutice, însă fără nici un rezultat. Similar cu siliciul și aluminiul, compușii germanici tind să fie insolubili în apă, având astfel un potențial scăzut de toxicitate orală. Cu toate acestea, sărurile sintetice de germaniu sunt compuși nefrotoxici, iar compușii sintetici ai germaniului cu halogenii și hidrogenul devin toxine și au proprietăți iritante.

Istoric[modificare | modificare sursă]

Mostre de compuşi ai germaniului preparate de descoperitorul elementului, Clemens Winkler

În raportul său Legea Periodică a Elementelor Chimice din 1869, chimistul rus Dmitri Ivanovich Mendeleev a prezis existența unor elemente chimice necunoscute, inclusiv cea a unui element care ar fi completat un loc vacant în grupa carbonului din Tabelul Periodic al Elementelor, plasat între siliciu și staniu.[1] Datorită poziției în Tabelul Periodic, Mendeleev a numit elementul ekasilicon (Es), estimându-i greutatea atomică la valoarea de 72.0.

La mijlocul anului 1885, la o mină aflată lângă Freiberg, Saxony, un nou mineral a fost descoperit, fiind numit argirodit datorită conținutului înalt de argint.[n 1] Chimistul Clemens Winkler a analizat acest nou mineral, care s-a dovedit a fi o combinație de argint, sulf și un nou element; acesta va fi izolat de Winkler în 1886, determinându-se caracteristici similare cu cele ale antimoniului.[3][4] Înainte de publicarea rezultatelor privind noul element, Winkler a decis ca elementul să fie numit neptunium, din moment ce recenta descoperire a planetei Neptun în 1846 a fost anunțată de predicții matematice.[n 2] Cu toate acestea, numele de "neptuniu" a fost deja stabilit unui alt element (cu toate că nu este adresat elementului ce poartă numele de neptuniu, descoperit în 1940).[n 3] Ca urmare, Winkler numește noul element germanium (din latinescul Germania) în onoarea țării sale.[4] Argiroditul a fost dovedit empiric a avea formula Ag8GeS6.

Deoarece acest nou element prezenta anumite similarități cu arsenul și antimoniul, se avea în vedere plasarea acestuia la locul său potrivit, dar similaritățile cu "ekasilicon" a confirmat acel loc.[4][11] Pe baza a 500 kg de minereu din minele Saxoniei, Winkler a reușit să confirme proprietățile chimice ale noului element în 1887.[3][4][12] Totodată a determinat masa atomică de 72.32 prin analiza tetraclorurii de germaniu (GeCl
4
), în timp ce Lecoq de Boisbaudran a ajuns la valoarea de 72.3 pe baza comparației liniior spectrale ale elementului.[13]

Winkler a reușit să prepare câțiva compuși noi ai germaniului, inclusiv fluoruri, cloruri, sulfuri, dioxid de germaniu și tetraetilgerman (Ge(C2H5)4), primul organogerman.[3] Informațiile fizice ale acestor compuși - care echivalau cu predicțiile lui Mendeleev- au făcut ca această descoperire să fie o validare importantă a ideii lui Mendeleev de periodicitate a elementelor. Mai jos, se poate observa o comparație între informațiile prezise și cele stabilite de Winkler:[3]

Proprietate Ekasilicon Germaniu
masa atomică 72.64 72.59
densitate (g/cm3) 5.5 5.35
punct de topire (°C) înalt 947
culoare gri gri
tipul de oxid dioxid refractor dioxid refractor
densitatea oxidului (g/cm3) 4.7 4.7
activitatea oxidului ușor bazică ușor bazică
punctul de fierbere al clorurii (°C) sub 100 86 (GeCl4)
densitatea clorurii (g/cm3) 1.9 1.9

Structură atomică[modificare | modificare sursă]

Izotopi[modificare | modificare sursă]

Proprietăți[modificare | modificare sursă]

Proprietăți fizice[modificare | modificare sursă]

Proprietăți chimice[modificare | modificare sursă]

Compușii elementului[modificare | modificare sursă]

Compuși organici[modificare | modificare sursă]

Răspândire[modificare | modificare sursă]

Producere[modificare | modificare sursă]

Preparare în laborator[modificare | modificare sursă]

Producere la scară industrială[modificare | modificare sursă]

Utilizare[modificare | modificare sursă]

Medicină[modificare | modificare sursă]

Alte aplicații[modificare | modificare sursă]

Rolul elementului în biologie[modificare | modificare sursă]

Măsuri de protecție chimică[modificare | modificare sursă]

Toxicitate[modificare | modificare sursă]

Note[modificare | modificare sursă]

  1. ^ Kaji, Masanori (2002). „D. I. Mendeleev's concept of chemical elements and The Principles of Chemistry” (PDF). Bulletin for the History of Chemistry 27 (1): 4–16. http://www.scs.uiuc.edu/~mainzv/HIST/awards/OPA%20Papers/2005-Kaji.pdf. Accesat la 20 august 2008. 
  2. ^ Argyrodite—Ag
    8
    GeS
    6
    , Mineral Data Publishing. (raport). Accesat la 2008-09-01.
  3. ^ a b c d Winkler, Clemens (1887). „Mittheilungen über des Germanium. Zweite Abhandlung” (în German). J. Prak. Chemie 36 (1): 177–209. doi:10.1002/prac.18870360119. http://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k90799n/f183.table. Accesat la 20 august 2008. 
  4. ^ a b c d Winkler, Clemens (1887). „Germanium, Ge, a New Nonmetal Element” (în German). Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft 19 (1): 210–211. doi:10.1002/cber.18860190156. http://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k90705g/f212.chemindefer.  English translation la Wayback Machine (archived December 7, 2008)
  5. ^ Adams, J. C. (13 noiembrie 1846). „Explanation of the observed irregularities in the motion of Uranus, on the hypothesis of disturbance by a more distant planet”. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (Blackwell Publishing) 7: 149–152. doi:10.1093/mnras/7.9.149. Bibcode1846MNRAS...7..149A. 
  6. ^ Challis, Rev. J. (13 noiembrie 1846). „Account of observations at the Cambridge observatory for detecting the planet exterior to Uranus”. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (Blackwell Publishing) 7: 145–149. doi:10.1093/mnras/7.9.145. Bibcode1846MNRAS...7..145C. 
  7. ^ Sears, Robert (1 iulie 1877). „Scientific Miscellany”. The Galaxy (Columbus, O[hio]: Siebert & Lilley) 24 (1): 131. ISBN 0-665-50166-8. OCLC 16890343. 
  8. ^ Editor's Scientific Record”. Harper's new monthly magazine 55 (325): 152–153. 1 iunie 1877. http://cdl.library.cornell.edu/cgi-bin/moa/moa-cgi?notisid=ABK4014-0055-21. 
  9. ^ van der Krogt, Peter. „Elementymology & Elements Multidict: Niobium. http://elements.vanderkrogt.net/element.php?sym=Nb. Accesat la 20 august 2008. 
  10. ^ Westgren, A. (1964). „The Nobel Prize in Chemistry 1951: presentation speech”. Nobel Lectures, Chemistry 1942–1962. Elsevier. http://nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/1951/press.html 
  11. ^ Germanium, a New Non-Metallic Element”. The Manufacturer and Builder: 181. 1887. http://cdl.library.cornell.edu/cgi-bin/moa/pageviewer?frames=1&coll=moa&view=50&root=%2Fmoa%2Fmanu%2Fmanu0018%2F&tif=00187.TIF. Accesat la 20 august 2008. 
  12. ^ Brunck, O. (1886). „Obituary: Clemens Winkler” (în German). Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft 39 (4): 4491–4548. doi:10.1002/cber.190603904164. 
  13. ^ de Boisbaudran, M. Lecoq (1886). „Sur le poids atomique du germanium” (în French). Comptes rendus 103: 452. http://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k3059r/f454.table. Accesat la 20 august 2008. 

Vezi și[modificare | modificare sursă]

Bibliografie[modificare | modificare sursă]

  • D. Marian, Metale de înaltă puritate, Editura Tehnică, 1988

Bibliografie suplimentară[modificare | modificare sursă]

Legături externe[modificare | modificare sursă]


Eroare la citare: Etichete <ref> există pentru un grup numit „n”, dar nu și o etichetă <references group="n"/> ori o etichetă </ref> de final lipsește