Kémiai elem · adatlap

32Ge

Germánium

A germánium 32 rendszámú kémiai elem (Ge), a 4. periódus 14. csoportjában, a p-mezőben található. Szobahőmérsékleten a referencia szerinti halmazállapot: szilárd. Elektronkonfigurációja: [Ar] 3d10 4s2 4p2.

Rendszám32

Standard atomtömeg72.630(8)

Csoport14

Periódus4

Mezőp

Elektronkonfiguráció[Ar] 3d10 4s2 4p2

Elektronszerkezet

Mi határozza meg a kémiai viselkedését

A 14. csoport elemeinek négy vegyértékelektronjuk van. A könnyebb elemeknél ezért különösen fontos a kovalens kötés, míg a csoportban lefelé haladva nő a fémes jelleg.

A germánium [Ar] 3d10 4s2 4p2 elektronkonfigurációja meghatározza a kötésképzésben részt vevő vegyértékelektronok számát és energiáját. Az anyagok és vegyületek tulajdonságait ezután a szerkezet és az oxidációs állapot alakítja.

Kémiai formák

Vegyületek, ionok és anyagok

Jellemző vegyületeik közé tartoznak az oxidok, halogenidek és hidridek. A könnyebb elemek erős kovalens hálózatokat vagy láncokat alakíthatnak ki, míg a nehezebb elemeknél egyre fontosabbá válik a fémes kötés és a +2 oxidációs állapot.

Fizikai viselkedés

Halmazállapot és fázisátalakulások

A referencia szerinti halmazállapot szobahőmérsékleten szilárd. A megadott sűrűség 5.323 g/cm³. Az olvadáspont 1 211 K (938.3 °C). A forráspont 3 106 K (2 833 °C). A nyomás, a tisztaság és a kristályszerkezet módosíthatja a mért fizikai tulajdonságokat.

Előfordulás és felhasználás

A germánium előfordulása és felhasználása

A gyakorlatban a germánium többek között a következő területeken jelenik meg: Száloptika, Félvezetők és Infravörös optika.

A gyakorlatban

Konkrét felhasználási példák

Száloptika

A germánium optikai szálakban vagy adalékként használható az átvitel, az erősítés vagy az infravörös válasz szabályozására.

Félvezetők

A germánium vegyületeit vagy adalékolt formáit félvezető eszközök elektromos vezetésének szabályozására használják.

Infravörös optika

A germánium infravörös sugárzást áteresztő, érzékelő vagy módosító anyagokban használható.

Helye a periódusos rendszerben

Mit mutatnak a szomszédos elemek

A germánium a 4. periódus 14. csoportjában található. A bemutatott környezetben gallium és arzén között helyezkedik el ugyanabban a periódusban; szilícium fölötte, ón pedig alatta található ugyanabban a csoportban. Ezek a helyzetek lehetővé teszik az atomméret, az ionizációs energia és a kötési viselkedés összehasonlítását a közeli elemekkel.

Referenciaadatok

Fizikai és atomi tulajdonságok

Besorolásfélfém

Halmazállapot szobahőmérsékletenszilárd

Elektronhéjak2 · 8 · 18 · 4

Sűrűség5.323 g/cm³

Olvadáspont1 211 K (938.3 °C)

Forráspont3 106 K (2 833 °C)

Pauling-féle elektronegativitás2.01

Első ionizációs energia762 kJ/mol

Elektronaffinitás118.9 kJ/mol

Az értékek az elemre, illetve ahol értelmezhető, a semleges atomra vonatkoznak. A fizikai adatok függhetnek az allotróp módosulattól, a nyomástól és a mérési körülményektől.

Történet

Felfedezés és azonosítás

A germánium felfedezését Clemens Winkler nevéhez kötik. Az elem felismerése, tiszta mintájának izolálása és modern rendszámának meghatározása nem feltétlenül ugyanabban az időpontban történt.

Izotópok és atomtömeg

Hogyan befolyásolja az izotópösszetétel az értékeket

A standard atomtömeg 72.630(8). Ez az érték a természetes földi anyag izotópösszetételére vonatkozik, nem egyetlen konkrét atom tömegére.

A germánium legalább egy stabil izotóppal rendelkezik. Az izotópok protonszáma azonos, ezért ugyanahhoz az elemhez tartoznak, neutronszámuk és atomtömegük azonban különbözik.

Biztonság

Kezelés és expozíció

A germánium veszélyei a kémiai formától, a dózistól és az expozíció útjától függenek. Az elemi germánium, ionjai és vegyületei nagyon eltérő biológiai és környezeti hatásúak lehetnek, ezért mindig a ténylegesen kezelt anyagra vonatkozó biztonsági adatokat kell ellenőrizni.