Elemento chimico · scheda di riferimento

32Ge

Germanio

Il germanio è l’elemento 32 (Ge), nel periodo 4, gruppo 14 e blocco p. A temperatura ambiente il suo stato di riferimento è solido. La configurazione elettronica è [Ar] 3d10 4s2 4p2.

Numero atomico32

Peso atomico standard72.630(8)

Gruppo14

Periodo4

Bloccop

Configurazione elettronica[Ar] 3d10 4s2 4p2

Struttura elettronica

Che cosa controlla la sua chimica

Gli elementi del gruppo 14 hanno quattro elettroni di valenza. I membri più leggeri mostrano forte carattere covalente, mentre il carattere metallico aumenta scendendo lungo il gruppo.

La configurazione [Ar] 3d10 4s2 4p2 colloca germanio in questa famiglia. Struttura e stato di ossidazione determinano poi le proprietà dei suoi materiali e composti.

Forme chimiche

Composti, ioni e materiali

Il germanio forma ossidi, alogenuri, leghe o reti covalenti a seconda della sua natura. Gli stati di ossidazione +4 e +2 diventano utili per confrontare la chimica lungo il gruppo.

Comportamento fisico

Stato e cambiamenti di fase

A temperatura ambiente lo stato di riferimento del germanio è solido. Tra i dati riportati: densità 5.323 g/cm³, punto di fusione 1 211 K (938.3 °C), punto di ebollizione 3 106 K (2 833 °C). I valori misurati possono dipendere da purezza, pressione, struttura cristallina o forma allotropica.

Presenza e applicazioni

Dove si trova e come viene usato il germanio

Il germanio si trova in minerali, composti naturali o materiali tecnici a seconda della sua reattività. Le applicazioni riportate in questa scheda comprendono Fibre ottiche, Semiconduttori e Ottica infrarossa; in ciascun caso conta la forma chimica o la struttura del materiale.

Nella pratica

Esempi di usi concreti

Fibre ottiche

Nell’ambito «Fibre ottiche», il germanio viene utilizzato in una forma chimica o materiale adatta. La proprietà sfruttata dipende dal composto, dalla struttura del materiale e dall’obiettivo tecnico.

Semiconduttori

Il germanio viene utilizzato nei semiconduttori quando struttura elettronica, drogaggio e purezza permettono di controllare la conduzione elettrica.

Ottica infrarossa

Nell’ambito «Ottica infrarossa», il germanio viene utilizzato in una forma chimica o materiale adatta. La proprietà sfruttata dipende dal composto, dalla struttura del materiale e dall’obiettivo tecnico.

Posizione periodica

Che cosa mostrano gli elementi vicini

Il germanio si trova nel periodo 4, gruppo 14 e blocco p. Nel riquadro compaiono nello stesso periodo il gallio a sinistra e l’arsenico a destra; nello stesso gruppo il silicio sopra e lo stagno sotto. Il confronto aiuta a seguire variazioni di raggio atomico, energia di ionizzazione e comportamento chimico lungo periodi e gruppi.

Dati di riferimento

Proprietà fisiche e atomiche

Classificazionemetalloide

Stato a temperatura ambienteSolido

Gusci elettronici2 · 8 · 18 · 4

Densità5.323 g/cm³

Punto di fusione1 211 K (938.3 °C)

Punto di ebollizione3 106 K (2 833 °C)

Elettronegatività di Pauling2.01

Prima energia di ionizzazione762 kJ/mol

Affinità elettronica118.9 kJ/mol

I valori descrivono l’elemento o l’atomo neutro quando applicabile. Le proprietà fisiche possono dipendere dall’allotropo, dalla pressione e dalle condizioni di misura.

Storia

Scoperta e identificazione

La scoperta del germanio è associata a Clemens Winkler. Riconoscimento dell’elemento, isolamento di una sostanza pura e assegnazione del moderno numero atomico non coincisero necessariamente nello stesso momento storico.

Isotopi e peso atomico

Come la composizione isotopica modifica i numeri

Il peso atomico standard è 72.630(8). È una media ponderata della composizione isotopica naturale e non la massa di un singolo atomo.

Gli isotopi del germanio hanno lo stesso numero di protoni e quindi appartengono allo stesso elemento, ma differiscono per il numero di neutroni e per la massa. Gli isotopi radioattivi si distinguono inoltre per vita media e modalità di decadimento.

Sicurezza

Manipolazione ed esposizione

I rischi associati al germanio dipendono dalla forma chimica, dalla dose e dalla via di esposizione. L’elemento, i suoi ioni e i suoi composti possono avere effetti biologici e ambientali molto diversi; occorre consultare i dati di sicurezza della sostanza effettivamente manipolata.