Det periodiske system›Grundstoffer›Germanium

Grundstof · referenceark

32Ge

Germanium

Germanium (Ge) er grundstof 32, et halvmetal i gruppe 14, periode 4 og p-blokken. Elektronkonfigurationen [Ar] 3d10 4s2 4p2 hjælper med at forklare binding og reaktivitet; referencetilstanden ved stuetemperatur er fast stof.

Atomnummer32

Standardatomvægt72.630(8)

Gruppe14

Periode4

Blokp

Elektronkonfiguration[Ar] 3d10 4s2 4p2

Elektronstruktur

Hvad styrer kemien?

Grundstofferne i gruppe 14 har fire valenselektroner. Hos de lettere medlemmer dominerer kovalente bindinger; længere nede i gruppen bliver den metalliske karakter tydeligere.

For germanium viser konfigurationen [Ar] 3d10 4s2 4p2, hvor mange yderste elektroner der kan indgå i binding. Forskelle i struktur og oxidationstrin kan derfor give meget forskellige materialer og forbindelser.

Kemiske former

Forbindelser, ioner og materialer

Kemien omfatter kovalente netværk og molekylære forbindelser, oxider, halogenider og — for de tungere grundstoffer — tydeligt metalliske materialer. Oxidationstrinnene +4 og +2 er vigtige i forskellig grad.

Fysisk adfærd

Tilstand og faseændringer

Referencetilstanden ved stuetemperatur er fast stof. Den angivne massefylde er 5.323 g/cm³. Smeltepunktet er angivet til 1 211 K (938.3 °C). Kogepunktet er angivet til 3 106 K (2 833 °C). Tryk, renhed, allotropi og krystalstruktur kan forskyde målte fysiske værdier.

Forekomst og anvendelser

Hvor germanium findes og bruges

I praksis møder man germanium blandt andet i sammenhænge som fiberoptik, halvledere og infrarød optik.

I praksis

Konkrete anvendelser

Fiberoptik

Germanium spiller en rolle i fiberoptik. Den relevante egenskab afhænger af den kemiske form, sammensætningen og det materiale eller den proces, hvor grundstoffet indgår.

Halvledere

Germanium spiller en rolle i halvledere. Den relevante egenskab afhænger af den kemiske form, sammensætningen og det materiale eller den proces, hvor grundstoffet indgår.

Infrarød optik

Germanium spiller en rolle i infrarød optik. Den relevante egenskab afhænger af den kemiske form, sammensætningen og det materiale eller den proces, hvor grundstoffet indgår.

Placering i det periodiske system

Hvad naboelementerne fortæller

Germanium ligger i periode 4, gruppe 14 og p-blokken. Det viste nabolag omfatter blandt andet Aluminium, Silicium, Phosphor, Gallium. Sammenligning med disse grundstoffer gør det lettere at følge tendenser i atomstørrelse, ioniseringsenergi, elektronegativitet og binding.

Referencedata

Fysiske og atomare egenskaber

Klassifikationhalvmetal

Tilstand ved stuetemperaturfast stof

Elektronskaller2 · 8 · 18 · 4

Massefylde5.323 g/cm³

Smeltepunkt1 211 K (938.3 °C)

Kogepunkt3 106 K (2 833 °C)

Pauling-elektronegativitet2.01

Første ioniseringsenergi762 kJ/mol

Elektronaffinitet118.9 kJ/mol

Værdierne beskriver grundstoffet eller det neutrale atom, hvor det er relevant. Fysiske data kan afhænge af allotropi, tryk, renhed og målebetingelser.

Historie

Opdagelse og identifikation

Opdagelsen af germanium forbindes i denne historiske registrering med Clemens Winkler. Anerkendelse som grundstof, isolering af en ren prøve og den senere definition via atomnummer skete ikke nødvendigvis samtidig.

Isotoper

Hvordan isotopsammensætningen ændrer tallene

Standardatomvægten er 72.630(8). Værdien beskriver den naturlige isotopsammensætning i terrestrisk materiale og er ikke massen af ét bestemt atom.

Germanium har mindst én stabil isotop. Isotoper har samme antal protoner og er derfor samme grundstof, men de har forskelligt antal neutroner og forskellig atommasse.

Sikkerhed

Håndtering og eksponering

Risikoen ved germanium afhænger af kemisk form, dosis og eksponeringsvej. Grundstoffet, dets ioner og dets forbindelser kan have meget forskellige biologiske og miljømæssige virkninger; sikkerhedsdata skal derfor vurderes for det konkrete stof.