Germanium

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Skočit na: Navigace, Hledání

Si

Ge

Sn

GalliumGermaniumArsen

[Ar] 3d10 4s2 4p2

74 Ge
32
↓Periodická tabulka prvků↓
Obecné
Název (lat.), značka, číslo Germanium (Germanium), Ge , 32
Registrační číslo CAS 7440-56-4
Umístění v PSP 14 skupina,

4. perioda, blok p

Char. skupina Polokovy
Hmotnostní zlomekzem. kůře 5,4 až 7,0 ppm
Konc. v mořské vodě 0,00007 mg/l
Počet přírodních izotopů 5
Vzhled Šedobílý pevný kov
Germanium
[[Soubor:|255px|Emisní spektrum]]
Atomové vlastnosti
Rel. at. hmotnost 72,64
Atomový poloměr 122 pm
Kovalentní poloměr 122 pm
van der Waalsův poloměr 211 pm
Elektronová konfigurace [Ar] 3d10 4s2 4p2
Elektronů v hladinách 2, 8, 18, 4
Oxidační číslo -IV, II, IV
Fyzikální vlastnosti
Skupenství Pevné
Krystalová struktura Krychlová
Hustota 5,323 g/cm3
Kritická hustota {{{kritická hustota}}} g cm−3
Tvrdost 6,0 (Mohsova stupnice)
Magnetické chování Diamagnetický
Měrná magnetická susceptibilita {{{magnetická susceptibilita}}}
Teplota tání 938,25 °C (1211,40 K)
Teplota varu 2832,85 °C (3106 K)
Kritická teplota {{{kritická teplota c}}} °C ({{{kritická teplota k}}} K)
Teplota trojného bodu {{{teplota trojného bodu c}}} °C ({{{teplota trojného bodu k}}} K)
Teplota přechodu do supravodivého stavu {{{teplota supravodivosti}}}
Teplota změny krystalové modifikace {{{teplota změny modifikace}}}
Tlak trojného bodu {{{tlak trojného bodu}}} kPa
Kritický tlak {{{kritický tlak}}} kPa
Molární objem 13,63 · 10−6 m3/mol
Dynamický viskozitní koeficient {{{dynamický viskozitní koef.}}}
Kinematický viskozitní koeficient {{{kinematický viskozitní koef.}}}
Tlak nasycené páry 100 Pa při 2023K
Rychlost zvuku 5400 m/s
Index lomu {{{index lomu}}}
Relativní permitivita {{{relativní permitivita}}}
Elektrická vodivost S·m−1
Měrný elektrický odpor 1 Ω·m (20 °C)
Teplotní součinitel el. odporu {{{součinitel elektrického odporu}}}
Tepelná vodivost 60,2 W·m−1·K−1
Povrchové napětí {{{povrchové napětí}}}
Termodynamické vlastnosti
Skupenské teplo tání 34,94 KJ/mol
Specifické teplo tání {{{spec. teplo tání}}}
Skupenské teplo varu 334 KJ/mol
Specifické teplo varu {{{spec. teplo varu}}}
Molární atomizační entalpie {{{molární atomizační entalpie}}}
Entalpie fázové přeměny modifikace {{{entalpie fázové přeměny modifikace}}}
absolutní entropie {{{absolutní entropie}}}
Měrná tepelná kapacita 23,222 Jmol-1K-1
Molární tepelná kapacita {{{molární tepelná kapacita}}}
Spalné teplo na m³
Spalné teplo na kg
Různé
Van der Waalsovy konstanty {{{van der Waalsovy konstanty}}}
Teplotní součinitel délkové roztažnosti {{{součinitel délkové roztažnosti}}}
Redoxní potenciál 0,247 V
Elektronegativita 2,01 (Paulingova stupnice)
Ionizační energie 1: 762 KJ/mol
2: 1537,5 KJ/mol
3: 3302,1 KJ/mol
Iontový poloměr 53 pm
Izotopy
izo výskyt t1/2 rozpad en. MeV prod.
68Ge umělý 270,8 dní ε 0,106 68Ga
69Ge umělý 39,05 dní ε 2,227 69Ga
70Ge 21,23% je stabilní s 38 neutrony
71Ge umělý 11,26 dní ε 0,229 71Ga
72Ge 27,66% je stabilní s 40 neutrony
73Ge 7,73% je stabilní s 41 neutrony
74Ge 35,94% je stabilní s 42 neutrony
75Ge umělý 82,78 minuty β 1,177 75As
76Ge 7,44% 1,78 × 1021 roku β , β - 76Se
77Ge umělý 11,30 hodiny β 2,702 77As
Bezpečnost


R-věty R11
S-věty S9, S16, S29, S33
Není-li uvedeno jinak, jsou použity jednotky SI a STP.

Germanium, chemická značka Ge, (lat. Germanium) je vzácný polokovový prvek, nalézající největší uplatnění v polovodičovém průmyslu.

Charakteristika[editovat | editovat zdroj]

Poměrně velmi řídce se vyskytující polokov, nalézající se obvykle jako příměs v rudách zinku a stříbra. Germanium vytváří sloučeniny v mocenství: Ge-4, Ge+2 a Ge+4 .

Objevil jej roku 1886 německý chemik Clemens A. Winkler a pojmenoval jej podle své vlasti. Zajímavé je, že jeho existence byla předpovězena tvůrcem periodické tabulky prvků, ruským chemikem Dmitrijem Ivanovičem Mendělejevem, který jej nazýval eka-silicium a poměrně přesně určil základní fyzikálně-chemické vlastnosti tohoto v té době ještě neznámého prvku.

V pevném skupenství se germanium chová jako polovodič, a to jak v krystalické tak v amorfní fázi. Naproti tomu v kapalném skupenství je germanium kovem, podobně jako např. rtuť.

Výskyt a výroba[editovat | editovat zdroj]

Germanium je v zemské kůře značně vzácným prvkem. Průměrný obsah činí pouze 5–7 ppm (mg/kg). V mořské vodě je jeho koncentrace mimořádně nízká, pouze 0,07 mikrogramu germania v jednom litru. Předpokládá se, že ve vesmíru připadá na jeden atom germania přibližně 30 milionů atomů vodíku.

V horninách se vyskytuje vždy pouze jako příměs v rudách zinku a stříbra, ale bývá obsaženo jako stopová příměs v mnoha ložiscích uhlí. Z minerálů se velmi vzácně setkáme se směsným sulfidem, stříbra a germania argyroditem o 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 metodou zonálního tavení (viz křemík).

Další metodou získávání vysoce čistého germania je frakční destilace těkavého chloridu germaničitého GeCl4.

Využití[editovat | editovat zdroj]

  • Zájem o germanium nastal v 50. letech minulého století, kdy byly připraveny první tranzistory a 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 %.Avšak germanium je nadále používáno pro polovodičové diody
  • I současné době se germanium používá v průmyslové výrobě polovodičů jako germanid křemíku (SiGe) pro výrobu integrovaných obvodů s vysokou rychlostí přenosu signálu. Je také součástí obvodů, které reagují na elektromagnetické vlnění v infračervené oblasti spektra. Využívá se tedy v radarové technice. Nyní tato použití poněkud klesá ve prospěch aplikací v optice.
  • Důležité uplatnění má germanium při výrobě světlovodné optiky, protože jeho přítomnost v materiálu optických vláken podstatným způsobem zvyšuje index lomu materiálu. Tato vlastnost se uplatní i ve výrobě speciálních optických součástek jako jsou čočky pro kamery s širokým úhlem záběru nebo optika pro zpracování signálu v infračervené oblasti spektra (např. v přístrojích pro noční vidění). Vysoký světelný lom dodává optickému sklu také oxid germaničitý GeO2.
  • Germaniové generátory mění teplo na elektrickou energii.
  • Slitiny germania 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 v laserové technice.

Literatura[editovat | editovat zdroj]

  • 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 chemie 1. díl, 1. vydání 1961
  • N. N. Greenwood – A. Earnshaw, Chemie prvků 1. díl, 1. vydání 1993 ISBN 80-85427-38-9

Externí odkazy[editovat | editovat zdroj]

  • Slovníkové heslo germanium ve Wikislovníku
Logo Wikimedia Commons
Wikimedia Commons nabízí obrázky, zvuky či videa k tématu



Periodická tabulka chemických prvků
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
H (přehled) He
Li Be B C N O F Ne
Na Mg Al Si P S Cl Ar
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
Cs Ba * Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
Fr Ra ** Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Uut Fl Uup Lv Uus Uuo
 
*Lanthanoidy  La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
**Aktinoidy  Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr
 
Skupiny prvků: Kovy · Nekovy · Polokovy | Blok s · Blok p · Blok d · Blok f