Germani

Gal·li - Germani - Arsènic Si Ge Sn       Taula completa
General
Nom, símbol, nombre	Germani, Ge, 32
Sèrie química	Metal·loides
Grup, període, bloc	14, 4 , p
Densitat, duresa Mohs	5323 kg/m3, 6
Aparença	Blanc grisenc
Propietats atòmiques
Pes atòmic	72,64 uma
Radi mitjà†	125 pm
Radi atòmic calculat	125 pm
Radi covalent	122 pm
Radi de Van der Waals	Sense dades
Configuració electrònica	[Ar]3d10 4s2 4p2
Estats d'oxidació (òxid)	4 (amfòter)
Estructura cristal·lina	Cúbica centrada en les cares
Propietats físiques
Estat de la matèria	Sòlid
Punt de fusió	1211,4 K
Punt d'ebullició	3093 K
Entalpia de vaporització	330,9 kJ/mol
Entalpia de fusió	36,94 kJ/mol
Pressió de vapor	0,0000746 Pa a 1210 K
Velocitat del so	5400 m/s a 293,15 K
Informació diversa
Electronegativitat	2,01 (Pauling)
Calor específica	320 J/(kg·K)
Conductivitat elèctrica	1,45 m-1·ohm-1
Conductivitat tèrmica	59,9 W/(m·K)
1er potencial de ionització	762 kJ/mol
2on potencial de ionització	1537,5 kJ/mol
3er potencial de ionització	3302,1 kJ/mol
4t potencial de ionització	4411 kJ/mol
5è potencial de ionització	9020 kJ/mol
Isòtops més estables
iso. AN Període de semidesintegració CD ED MeV PD 70Ge 21,23% Ge és estable amb 38 neutrons 72Ge 27,66% Ge és estable amb 40 neutrons 73Ge 7,73% Ge és estable amb 41 neutrons 74Ge 35,94% Ge és estable amb 42 neutrons
Valors en el SI d'unitats i en CNPT (0º C i 1 atm), excepte quan s'indica el contrari.

El germani és un element químic de nombre atòmic 32, i símbol Ge pertanyent al grup 14 de la taula periòdica dels elements.

Característiques principals

És un metal·loide sòlid dur, cristal·lí, de color blanc grisenc llustrós, que conserva la brillantor a temperatures ordinàries. Presenta la mateixa estructura cristal·lina que el diamant i resistix als àcids i àlcalis.

Forma gran nombre de compostos organometàl·lics i és un important material semiconductor utilitzat en transistors i fotodetectors. A diferència de la majoria de semiconductors, el germani té una petita banda prohibida (band gap) pel que respon de forma eficaç a la radiació infraroja i pot usar-se en amplificadors de baixa intensitat.

Aplicacions

Les aplicacions del germani es veuen limitades pel seu elevat cost i en molts casos s'investiga la seua substitució per materials més econòmics.

• Fibra òptica.
• Electrònica: Radars i amplificadors de guitarres elèctriques usats per músics nostàlgics del so de la primera època del rock & roll; aliatges SiGe en circuits integrats d'alta velocitat.
• Òptica d'infraroigs: Espectroscopis, sistemes de visió nocturna i altres equips.
• Lents, amb alt índex de refracció, d'angle ample i per a microscopis.
• En joieria s'usa l'aliatge Au amb un12% de germani.
• Com a element enduridor de l'alumini, magnesi i estany.
• En Quimioteràpia.
• El tratraclorur de germani (GeCl₄) s'usa com catalitzador en la síntesi de polímers (PET).

Història

Bol de Germani

La propietats del germani (del llatí Germania, Alemanya) van ser predites el 1871 per Dmitri Mendeléiev en funció de la seua posició a la taula periòdica, element a què va anomenar eka-silici. L'alemany Clemens Alexander Winkler va demostrar el 1886 l'existència d'aquest element, descobriment que va servir per a confirmar la validesa de la taula periòdica tenint en compte les similituds entre les propietats predites i les observades:

Propietat	Ekasilici	Germani
	(Predites, 1871)	(Observades, 1886)
Massa atòmica	72	72,59
Densitat (g/cm³)	5,5	5,35
Calor específica (J/kg·K)	0,31	0,32
Punt de fusió (ºC)	alt	960
Fórmula de l'òxid	RO2	GeO2
Fórmula del clorur	RCl4	GeCl4
Densitat de l'òxid (g/cm³)	4,7	4,70
Punt d'ebullició del clorur (ºC)	100	86
Color	gris	gris

Abundància i obtenció

Els únics minerals rendibles per a l'extracció del germani són la germanita (69% de Ge) i ranierita (7-8% de Ge); a més està present en el carbó, la argirodita i altres minerals. La major quantitat, en forma d'òxid (GeO₂), s'obté com a subproducte en l'obtenció del zinc o de processos de combustió de carbó (a Rússia i Xina es troba el procés en desenvolupament).

Amb puresa del 99,99%, per a usos electrònics s'obté per refinat per mitjà de fusió per zones resultant cristalls de 25 a 35 mm usats en transistors i díodes; amb aquesta tècnica les impureses es poden reduir fins a 0,0001 ppm.

El desenvolupament dels transistors de germani va obrir la porta a nombroses aplicacions electròniques que avui són quotidianes. Entre 1950 i els primers 70, l'electrònica va constituir el gros de la creixent demanda de germani fins que va començar a substituir-se pel silici per les seves superiors propietats elèctriques. Actualment la gran part del consum es destina a fibra òptica (prop de la meitat), equips de visió nocturna i catàlisi en la polimerització de plàstics, encara que s'investiga la seva substitució per catalitzadors més econòmics. En el futur és possible que s'estenguen les aplicacions electròniques dels aliatges silici-germani en substitució de l'arseniür de gal·li (GaAs) especialment en les telecomunicions sense cable.

El preu del germani era el 1997 d'uns 3 US$ per gram. A finals del 2000 havia baixat fins als 1.15 $ per gram.

Precaucions

Alguns compostos de germani, com el germà (GeH₄) tenen una certa toxicitat en els mamífers però són letals per a algunes bacteries.

Referències

• Enciclopèdia lliure (castellà)
• USGS - Estadístiques sobre el germani (producció, consum i preus) (anglès)