Germanij
hemijski element sa simbolom Ge i atomskim brojem 32 / From Wikipedia, the free encyclopedia
Germanij (latinski: germanium) jeste hemijski element sa simbolom Ge i atomskim brojem 32. On je sjajni, tvrdi, sivo-bijeli polumetal iz grupe ugljika, hemijski sličan svojim komšijama iz IV glavne grupe periodnog sistema elemenata kalaju i siliciju. Čisti elementarni germanij je poluprovodnik, izgledom najviše sliči elementarnom siliciju. Poput silicija, germanij vrlo lahko reagira i sa kisikom iz prirode gradi komplekse. Za razliku od silicija, on je isuviše reaktivan da bi se prirodno našao na Zemlji u svom elementarnom stanju.
Germanij u periodnom sistemu | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Hemijski element, Simbol, Atomski broj | Germanij, Ge, 32 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Serija | Polumetali | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Grupa, Perioda, Blok | 14, 4, p | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Izgled | sivo bijel | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Zastupljenost | 5,6 · 10−4[1] % | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Atomske osobine | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Atomska masa | 72,63[2] u | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Atomski radijus (izračunat) | 125 (125) pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Kovalentni radijus | 122 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Van der Waalsov radijus | 211[3] pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Elektronska konfiguracija | [Ar] 3d104s24p2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Broj elektrona u energetskom nivou | 2, 8, 18, 4 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Izlazni rad | 5,0[4] eV | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1. energija ionizacije | 762 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2. energija ionizacije | 1537,5 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3. energija ionizacije | 3302,1 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
4. energija ionizacije | 4411 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Fizikalne osobine | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Agregatno stanje | čvrsto | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Mohsova skala tvrdoće | 6 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Kristalna struktura | dijamantna struktura | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Gustoća | 5323[5] kg/m3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Magnetizam | dijamagnetičan ( = −7,1 · 10−5)[6] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Tačka topljenja | 1211,4 K (938,3 °C) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Tačka ključanja | 3103[7] K (2830 °C) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Molarni volumen | 13,63 · 10−6 m3/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Toplota isparavanja | 330[7] kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Toplota topljenja | 31,8 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Pritisak pare | 7,46 · 10−5 Pa pri 1210 K | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Brzina zvuka | 5400 m/s pri 293,15 K | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Specifična toplota | 308,3[1] J/(kg · K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Specifična električna provodljivost | 2,1 S/m | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Toplotna provodljivost | 60 W/(m · K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Hemijske osobine | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Oksidacioni broj | −4, 2, 4 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Oksid | GeO2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Elektrodni potencijal | 0,247 V (Ge2+ + 2e− → Ge) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Elektronegativnost | 2,01 (Pauling-skala) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Izotopi | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Sigurnosno obavještenje | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Oznake upozorenja Prah | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Obavještenja o riziku i sigurnosti | R: 11 S: 9-16-29-33 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ako je moguće i u upotrebi, koriste se osnovne SI jedinice. Ako nije drugačije označeno, svi podaci dobijeni su mjerenjima u normalnim uvjetima. |
Pošto postoji vrlo mali broj minerala koji ga sadrže u visokim koncentracijama, germanij je otkriven relativno kasno u historiji hemije. Među elementima po rasprostranjenosti u Zemljinoj kori, on se nalazi približno na 50. mjestu. Ruski hemičar Dmitrij Mendeljejev je 1869. godine predvidio njegovo postojanje i neke od njegovih osobina na osnovu položaja u periodnom sistemu kojeg je Mendeljejev kreirao. Dao mu je ime ekasilicij. Gotovo dvije decenije kasnije, 1886. godine, Clemens Winkler je otkrio novi element, kao pratioca srebra i sumpora u rijetkom mineralu nazvanom argirodit. Mada je novi element izgledom na neki način imao sličnosti sa arsenom i antimonom, njegovi kombinirani odnosi u spojevima novog elementa su bili u saglasnosti sa Mendeljejevijim predviđanjima u odnosu na silicij. Winkler je novom elementu dao ime po imenu svoje domovine, Njemačke. Danas se germanij uglavnom izdvaja iz sfalerita (osnovne rude cinka), mada se često industrijski izdvaja i iz ruda srebra, olova i bakra.
Metalni germanij (izolirani elementarni) se koristi kao poluprovodnik u tranzistorima i različitim elektronskim uređajima. U prošlosti, cijela generacija prvobitnih elektronskih poluprovodnika je potpuno bila zasnovana na germaniju. Međutim, danas na njegovu proizvodnju u svrhu poluprovodnika otpada vrlo mali udio (2%) umjesto ultra čistog silicija, koji je uglavnom zamijenio germanij. U današnje doba, glavni potrošači germanija su sistemi za optička vlakna, optički uređaji za infracrveni dio spektra i aplikacije za solarne ćelije. Spojevi germanija se koriste kao katalizatori za reakcije polimerizacije a odnedavno se koriste i za proizvodonju nanožica. Ovaj element gradi veliki broj organometalnih spojeva, kao što je tetraetilgermanij, vrlo koristan u organometalnoj hemiji. Germanij se ne smatra da je neophodan element za bilo koji živi organizam. Neki kompleksni organo-germanijevi spojevi su bili istraživani kao mogući preparati u farmaciji, međutim nijedan se nije pokazao uspješnim. Slično kao i silicij i aluminij, prirodni spojevi germanija su većinom nerastvorljivi u vodi, te stoga nisu isuviše otrovni. Međutim, sintetički dobijene rastvorljive soli germanija su se pokazale da djeluju kao nefrotoksin, dok su vještački, hemijski reaktivni spojevi germanija sa halogenim elementima i vodikom iritirajući i otrovni.