סיבים אופטיים
בתחום סיבים אופטיים, גרמניום או תרכובות שלו מסייעים לשלוט בבליעה, בפליטה, בשבירה או בהחזרה של אור בטווחי אורכי גל מוגדרים.
Mendeleev
הטבלה המחזורית
כל היסודות
עבריתHE⌄
שפות
EnglishENFrançaisFRDeutschDEEspañolESItalianoITPortuguêsPTNederlandsNLPolskiPLSvenskaSVČeštinaCSDanskDANorskNOSuomiFITürkçeTRРусскийRUУкраїнськаUK中文ZH日本語JAБългарскиBGCatalàCAΕλληνικάELEestiETHrvatskiHRMagyarHULëtzebuergeschLBLietuviųLTLatviešuLVRomânăROSlovenčinaSKSlovenščinaSLСрпскиSR한국어KOTiếng ViệtVIBahasa IndonesiaIDBahasa MelayuMSالعربيةARहिन्दीHIไทยTHעבריתHEÍslenskaIS
יסוד כימי · דף עיון
32Ge
גרמניום
גרמניום הוא יסוד כימי שמספרו האטומי 32 וסמלו Ge. הוא נמצא במחזור 4, קבוצה 14 ובבלוק p. מצבו הייחוסי בטמפרטורת החדר הוא מוצק, ותצורת האלקטרונים שלו היא [Ar] 3d10 4s2 4p2.
מספר אטומי32
משקל אטומי תקני72.630(8)
קבוצה14
מחזור4
בלוקp
תצורת אלקטרונים[Ar] 3d10 4s2 4p2
מבנה אלקטרוני
מה קובע את הכימיה שלו?
תצורת האלקטרונים של גרמניום היא [Ar] 3d10 4s2 4p2. חלוקת האלקטרונים בקליפות ובתת-הרמות החיצוניות קובעת במידה רבה כיצד האטום יוצר קשרים ומהם מצבי החמצון הסבירים שלו.
כדי להבין את התגובתיות של גרמניום צריך לקרוא את התצורה האלקטרונית יחד עם מיקומו בטבלה המחזורית. יחד הן מסבירות אלקטרוני ערכיות, סיכוך, גודל אטומי והנטייה לאבד, לקלוט או לשתף אלקטרונים.
צורות כימיות
תרכובות, יונים וחומרים
גרמניום יוצר חומרים מסוגים שונים בהתאם למבנה האלקטרוני ולסביבה הכימית. תחמוצות, הלידים, הידרידים, סגסוגות או תרכובות קוולנטיות עשויים להיות חשובים, ומצב החמצון קובע את המבנה, סוג הקשרים והתגובתיות.
התנהגות פיזיקלית
מצב ושינויי פאזה
המצב הפיזיקלי הייחוסי בטמפרטורת החדר הוא מוצק. הצפיפות המופיעה היא 5.323 g/cm³. נקודת ההתכה היא 1 211 K (938.3 °C). נקודת הרתיחה היא 3 106 K (2 833 °C). לחץ, טוהר, מבנה גבישי ואלוטרופים יכולים לשנות ערכים נמדדים, ולכן תנאי המדידה הם חלק חשוב מקריאת הנתונים הפיזיקליים.
הימצאות ושימושים
איפה נמצא גרמניום וכיצד משתמשים בו?
בפועל, גרמניום מופיע ביישומים כגון סיבים אופטיים, מוליכים למחצה ואופטיקה תת-אדומה. התכונה המנוצלת יכולה להגיע מן היסוד הטהור, מסגסוגת, מתרכובת או מאיזוטופ מסוים, ולכן חשוב תמיד להבחין בין היסוד לבין הצורה הכימית שמשמשת בפועל.
בפועל
דוגמאות לשימושים ממשיים
מוליכים למחצה
גרמניום משמש במוליכים למחצה ובמיקרואלקטרוניקה כאשר ניתן לשלוט באמצעותו בהולכה, בפער האנרגיה או בתגובה לאור.
אופטיקה תת-אדומה
בתחום אופטיקה תת-אדומה, גרמניום או תרכובות שלו מסייעים לשלוט בבליעה, בפליטה, בשבירה או בהחזרה של אור בטווחי אורכי גל מוגדרים.
מיקום מחזורי
מה מספרים היסודות השכנים?
גרמניום נמצא במחזור 4 ובקבוצה 14. היסודות הסמוכים המוצגים כאן הם: אלומיניום; צורן; זרחן; גליום; ארסן; אינדיום; בדיל; אנטימון. המיקום הזה מאפשר להשוות ישירות גודל אטומי, אנרגיית יינון, מצבי חמצון ומגמות בקשרים כימיים עם יסודות קרובים בטבלה המחזורית.
נתוני ייחוס
תכונות פיזיקליות ואטומיות
סיווגמתכת למחצה
מצב בטמפרטורת החדרמוצק
קליפות אלקטרונים2 · 8 · 18 · 4
צפיפות5.323 g/cm³
נקודת התכה1 211 K (938.3 °C)
נקודת רתיחה3 106 K (2 833 °C)
אלקטרושליליות לפי פאולינג2.01
אנרגיית יינון ראשונה762 kJ/mol
זיקה אלקטרונית118.9 kJ/mol
הערכים מתארים את היסוד או את האטום הנייטרלי כאשר הדבר רלוונטי. נתונים פיזיקליים עשויים להשתנות עם האלוטרופ, הלחץ, הטוהר ותנאי המדידה.
היסטוריה
גילוי וזיהוי
גילוי גרמניום מזוהה עם עבודתו של קלמנס וינקלר. התצפית הראשונה, הבידוד של דגימה טהורה והקביעה של המספר האטומי המודרני לא התרחשו בהכרח באותו זמן, ולכן להיסטוריה של היסוד יש כמה שלבים.
איזוטופים ומשקל אטומי
כיצד הרכב האיזוטופים משנה את המספרים?
המשקל האטומי התקני הרשום של גרמניום הוא 72.630(8). ערך זה משקף את הרכב האיזוטופים בחומרים טבעיים על פני כדור הארץ, ולא את המסה של אטום יחיד מסוים.
לגרמניום יש לפחות איזוטופ יציב אחד. לכל האיזוטופים אותו מספר פרוטונים ולכן אותה זהות כימית, אך מספר שונה של נייטרונים ומסה אטומית שונה.
בטיחות
טיפול וחשיפה
הסכנות הקשורות לגרמניום תלויות בצורה הכימית, במינון ובדרך החשיפה. היסוד החופשי, היונים והתרכובות שלו יכולים להיות שונים מאוד בהשפעתם הביולוגית והסביבתית, ולכן יש לבדוק נתוני בטיחות לחומר שבו מטפלים בפועל.