Élément chimique · fiche de référence

32Ge

Germanium

Le germanium est l’élément 32 (Ge), situé en période 4, groupe 14 et dans le bloc p. À température ambiante, son état de référence est solide. Sa configuration électronique est [Ar] 3d10 4s2 4p2.

Numéro atomique32

Poids atomique standard72,630(8)

Groupe14

Période4

Blocp

Configuration électronique[Ar] 3d10 4s2 4p2

Structure électronique

Ce qui gouverne sa chimie

Les éléments du groupe 14 possèdent quatre électrons de valence. Les liaisons covalentes sont particulièrement importantes pour les membres légers, tandis que le caractère métallique augmente en descendant dans le groupe.

Pour le germanium, la configuration [Ar] 3d10 4s2 4p2 fixe le nombre et l’énergie des électrons externes engagés dans les liaisons. La structure du solide ou du composé et l’état d’oxydation déterminent ensuite les propriétés observées.

Formes chimiques

Composés, ions et matériaux

Les familles courantes comprennent oxydes, halogénures et hydrures. Les membres légers peuvent construire des réseaux covalents ou des chaînes solides, tandis que le caractère métallique et l’importance de l’état d’oxydation +2 augmentent chez les éléments plus lourds.

Comportement physique

État et changements de phase

À température ambiante, l’état de référence est solide. La masse volumique indiquée est 5,323 g/cm³. Le point de fusion est 1 211 K (938,3 °C). Le point d’ébullition est 3 106 K (2 833 °C). La pression, la pureté et la structure cristalline peuvent modifier les valeurs mesurées.

Présence et applications

Présence, formes et usages

Le germanium est un métalloïde semi-conducteur, généralement récupéré comme sous-produit de certains minerais de zinc et de la combustion de certains charbons. Il est utilisé dans des fibres optiques, des optiques infrarouges, des détecteurs et certains dispositifs électroniques ou photovoltaïques.

Dans la pratique

Exemples d’utilisations concrètes

fibres optiques

Le germanium est utilisé dans les fibres optiques ou comme dopant pour modifier la transmission, l’amplification ou la réponse infrarouge.

semi-conducteurs

Les composés ou formes dopées du germanium permettent de contrôler la conduction électrique dans des dispositifs semi-conducteurs.

optique infrarouge

Le germanium est utilisé dans des matériaux capables de transmettre, détecter ou modifier le rayonnement infrarouge.

Position périodique

Ce que montrent les éléments voisins

Le germanium est en période 4 et dans le groupe 14. Dans le voisinage affiché, il se trouve entre le gallium et l’arsenic sur la même période ; le silicium est au-dessus et l’étain au-dessous dans le même groupe. Ces positions permettent de comparer le rayon atomique, l’énergie d’ionisation et les modes de liaison avec les éléments proches.

Données de référence

Propriétés physiques et atomiques

Classificationmétalloïde

État à température ambiantesolide

Électrons par couche2 · 8 · 18 · 4

Masse volumique5,323 g/cm³

Point de fusion1 211 K (938,3 °C)

Point d’ébullition3 106 K (2 833 °C)

Électronégativité de Pauling2,01

Première énergie d’ionisation762 kJ/mol

Affinité électronique118,9 kJ/mol

Les valeurs décrivent l’élément ou l’atome neutre lorsque cela s’applique. Les propriétés physiques peuvent dépendre de l’allotrope, de la pression et des conditions de mesure.

Histoire

Découverte et identification

La découverte du germanium est associée à Clemens Winkler. L’identification de l’élément, son isolement sous forme pure et l’attribution ultérieure de son numéro atomique ne correspondent pas nécessairement au même moment historique.

Isotopes et poids atomique

Ce que signifie la valeur du tableau

Le poids atomique standard est 72.630(8). Cette valeur décrit la composition isotopique de la matière terrestre naturelle ; ce n’est pas la masse d’un atome particulier.

Le germanium possède au moins un isotope stable. Les isotopes ont le même nombre de protons et appartiennent donc au même élément, mais ils diffèrent par leur nombre de neutrons et leur masse atomique.

Précautions

Manipulation et exposition

Les risques associés au germanium dépendent de la forme chimique, de la dose et de la voie d’exposition. Le germanium élémentaire, ses ions et ses composés peuvent avoir des effets biologiques très différents : il faut consulter les données de sécurité de la substance réellement manipulée.