Germanium

Germanium
Atomové číslo	32
Atomová hmotnost	72,64 g/mol
Elektronová konfigurace	[Ar] 3d10 4s2 4p2
Skupenství	Pevné
Teplota tání	938 °C (1 211 K)
Teplota varu	2 820 °C (3 093K)
Hustota	5,323 g/cm3
Tvrdost	6 (Mohsova stupnice tvrdosti)
Přírodní nuklidy	70(20,51%), 72(27,43%), 73(7,76%), 74(36,54%), 76(7,76%)

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

[editovat] Charakteristika

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.

[editovat] Výskyt a výroba

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.

[editovat] Využití

• 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, jež 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.

• Velký význam má jako katalyzátor při výrobě polymerů (plastů), ale dá se nahradit titanem.

• 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.

[editovat] Literatura a webové stránky

1. Cotton F.A., Wilkinson J.:Anorganická chemie, souborné zpracování pro pokročilé, ACADEMIA, Praha 1973
2. Holzbecher Z.:Analytická chemie, SNTL, Praha 1974
3. Dr. Heinrich Remy, Anorganická chemie 1. díl, 1. vydání 1961
4. N. N. Greenwood - A. Earnshaw, Chemie prvků 1. díl, 1. vydání 1993 ISBN 80-85427-38-9
5. Periodická soustava a tabulka vlastností prvků [1]
6. Chemický vzdělávací portál [2]
7. WebElements (anglicky) [3]
8. Periodická tabulka prvků [4]

Wikimedia Commons nabízí obrázky, zvuky či videa k tématu

Germanium

Wikislovník obsahuje slovníkovou definici slova germanium.