Chemisches Element · Referenzseite

32Ge

Germanium

Germanium ist Element 32 (Ge) in Periode 4, Gruppe 14 und im p-Block. Bei Raumtemperatur ist der Referenzzustand fest. Die Elektronenkonfiguration lautet [Ar] 3d10 4s2 4p2.

Ordnungszahl32

Standard-Atomgewicht72.630(8)

Gruppe14

Periode4

Blockp

Elektronenkonfiguration[Ar] 3d10 4s2 4p2

Elektronenstruktur

Was seine Chemie bestimmt

Die Elemente der Gruppe 14 besitzen vier Valenzelektronen. Die leichteren Vertreter zeigen ausgeprägte kovalente Bindungen, während der metallische Charakter innerhalb der Gruppe nach unten zunimmt.

Die Konfiguration [Ar] 3d10 4s2 4p2 ordnet Germanium in diese Familie ein. Materialstruktur und Oxidationsstufe bestimmen anschließend viele Eigenschaften der elementaren Form und ihrer Verbindungen.

Chemische Formen

Verbindungen, Ionen und Materialien

Bei Germanium sind Oxide, Halogenide, Hydride und weitere kovalente Verbindungen wichtig. Innerhalb der Gruppe verändert sich das Verhältnis zwischen Netzwerkstrukturen, Molekülverbindungen und metallischer Bindung deutlich.

Physikalisches Verhalten

Aggregatzustand und Phasenübergänge

Der Referenzzustand von Germanium bei Raumtemperatur ist fest. Zu den angegebenen Stoffdaten gehören Dichte: 5.323 g/cm³; Schmelzpunkt: 1 211 K (938.3 °C); Siedepunkt: 3 106 K (2 833 °C). Messwerte können von Reinheit, Druck, Kristallstruktur oder allotroper Form abhängen.

Vorkommen und Anwendungen

Wo Germanium vorkommt und wofür es verwendet wird

Germanium kommt in natürlichen Rohstoffen, Mineralen oder chemischen Verbindungen vor und wird technisch unter anderem in Bereichen wie Glasfasertechnik, Halbleiter und Infrarotoptik eingesetzt.

In der Praxis

Konkrete Anwendungsbeispiele

Glasfasertechnik

Verbindungen oder Ionen von Germanium werden in Glasfasermaterialien eingesetzt, um Brechungsindex, Transmission oder optische Verstärkung zu beeinflussen.

Halbleiter

Germanium ist Bestandteil bestimmter Halbleitermaterialien. Deren elektrische Eigenschaften lassen sich über Reinheit, Kristallstruktur und Dotierung gezielt einstellen.

Infrarotoptik

Im Bereich „Infrarotoptik“ wird Germanium in einer geeigneten chemischen Form oder als Werkstoff eingesetzt. Welche Eigenschaft genutzt wird, hängt vom konkreten Material und vom technischen Zweck ab.

Position im Periodensystem

Was die Nachbarelemente zeigen

Germanium steht in Periode 4, Gruppe 14 und im p-Block. Im dargestellten Ausschnitt liegen links davon Phosphor, Gallium; rechts davon Arsen, Indium. Solche Vergleiche zeigen, welche Eigenschaften sich innerhalb einer Periode oder Gruppe regelmäßig verändern und welche Besonderheiten das Element selbst besitzt.

Referenzdaten

Physikalische und atomare Eigenschaften

KlassifikationHalbmetall

Aggregatzustand bei RaumtemperaturFest

Elektronenschalen2 · 8 · 18 · 4

Dichte5.323 g/cm³

Schmelzpunkt1 211 K (938.3 °C)

Siedepunkt3 106 K (2 833 °C)

Pauling-Elektronegativität2.01

Erste Ionisierungsenergie762 kJ/mol

Elektronenaffinität118.9 kJ/mol

Die Werte beziehen sich, soweit anwendbar, auf das Element oder das neutrale Atom. Stoffdaten können von allotroper Form, Druck, Reinheit und Messbedingungen abhängen.

Geschichte

Entdeckung und Identifizierung

Die Entdeckung beziehungsweise Identifizierung von Germanium wird mit Clemens Winkler verbunden. Entdeckung, Isolierung einer reinen Probe und Einordnung über die moderne Ordnungszahl erfolgten historisch nicht immer im selben Schritt.

Isotope und Atomgewicht

Wie die Isotopenzusammensetzung die Zahlen verändert

Das Standard-Atomgewicht beträgt 72.630(8). Es beschreibt die mittlere natürliche Isotopenzusammensetzung terrestrischen Materials und nicht die Masse eines einzelnen Atoms.

Isotope von Germanium besitzen dieselbe Protonenzahl, unterscheiden sich aber in der Zahl der Neutronen. Dadurch ändern sich Atommasse und bei radioaktiven Isotopen auch Kernstabilität und Halbwertszeit.

Sicherheit

Umgang und Exposition

Die Gefährdung durch Germanium hängt von chemischer Form, Dosis und Aufnahmeweg ab. Element, Ionen und Verbindungen können biologisch sehr unterschiedlich wirken; maßgeblich sind die Sicherheitsdaten der tatsächlich verwendeten Substanz.