Buurelementen

{| border=1 bgcolor=#F9FFFF |----- |Al |Si |P |----- |Ga |Ge |As |----- |In |Sn |Sb |}

Germanium is een scheikundig element met symbool Ge en atoomnummer 32.

Het is een hard, grijswit metalloide uit de koolstofgroep met een metalen luister. Het is stabiel aan de lucht.

Ontdekking

Toen het periodiek systeem eerst werd voorgesteld was het element nog niet bekend. Mendelejev voorspelde dat er een element zou zijn op de plaats onder Silicium met een atoommassa net onder die van Arseen. Hij noemde het eka-Silicium. Clemens Winkler bewees in 1886 dat de voorspelling op waarheid berustte en volgens de tradities van de wetenschap maakte hij van het voorrecht gebruik de provisorische naam door een permanente te vervangen. Als een rechtgeaarde Duitser noemde hij het naar zijn vaderland. De atoommassa bleek 72,64, inderdaad net minder dan de 74,92 van Arseen. Dit was een belangrijke overwinning voor de geloofwaardigheid van het periodiek systeem. Voor het buurelement gallium geldt hetzelfde verhaal.

Voorkomen

Germanium komt voor in het mineraal argyrodiet (een zilvergermaniumsulfide) en germaniet maar vooral ook ook in koolafzettingen en zink ertsen. Het wordt voornamelijk als bijprodukt gewonnen bij de zink productie en de verbranding van bepaalde koolsoorten. Het kan gezuiverd worden door fractionele destillatie van het vluchtige tetrachloride GeCl₄.

Eigenschappen

Germanium is een halfgeleider met de diamantstruktuur en een bandgap van 0,9eV. Door zone-refining kunnen grote kristallen met hoge zuiverheid (1 vreemd atoom per 10¹⁰) gegroeid worden.

Toepassingen

Germanium kan gedoopt werden met 5-waardige elementen zoals fosfor, arseen en antimoon (N-type) of 3-waardige elementen als boor, aluminium, gallium en indium voor (P-type) en vindt wijdverspreid toepassing als halfgeleider. Voordat ultra-zuivere ënënkristallen van silicium beschikbaar werden in de jaren 70 was het zelfs dé halfgeleider in het transistor tijdperk. Omdat silicium goedkoper is en een wat grotere bandgap heeft, heeft dit element het nadien voor een deel verdrongen, maar er zijn nog steeds veel toepassingen. Germanium kan men vinden in legeringen, nachtzichtcamera's, glasvezeloptiek en de katalyse van polymerisatiereacties. Het oxide heeft een hoge brekingsindex en wordt toegepast in wijdhoeklenzen en objectief lenzen in microscopen. Het element is transparant voor een groot gedeelte van het infrarode deel van het elektromagnetische spectrum en het wordt veel in IR technologie toegepast, bijvoorbeeld als venstermateriaal in de spectroscopie. Ook als element voor totale interne reflectie spectroscopie (ATR-FTIR) wordt het gebruikt. Deze vorm van IR spectroscopie is vooral veelbelovend voor het onderzoek van biologische materialen zoals eiwitten in H₂O zonder iotoopvervanging. (Gewoon water is een moeilijk medium omdat het zelf sterk een deel van het IR gebied absorbeert, tenzij men het met deuteriumoxide vervangt)

Sommige germaniumverbindingen vertonen weinig toxiciteit voor zoogdieren maar zijn wel dodelijk voor bacterië. Zij worden daarom wel toegepast in de chemotherapie.

Germaniumchemie

Omdat germanium in de koolstofgroep thuishoort is er een groot aantal organogermanium verbindingen en verbindingen die analoog zijn aan de siliciumverbindingen. Het vormt een verbinding GeH₄ (germaan) die analoog is aan methaan, maar bekender zijn het oxide GeO₂ analoog aan SiO₂ en germanaten analoog aan de silicaten. Het element heeft met de zwaardere leden van de groep gemeen dat het Ge²⁺ ionen kan vormen, maar het oxidatiegetal 4+ is toch algemener.

Zie ook:

• Scheikunde
• Periodiek systeem
  • Standaard
  • Alternatief
• Isotopen tabel
  • Complete tabel
  • Tabel in delen
• Lijst met elementen
  • Gesorteerd op naam
  • Gesorteerd op symbool
  • Gesorteerd op nummer
• Naburige elementen
  • Lager atoomnummer is Gallium
  • Hoger atoomnummer is Arsenicum

• EnvironmentalChemistry.com - Germanium
• WebElements.com - Germanium