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32Ge

저마늄

저마늄은 원자번호 32, 원소 기호 Ge인 화학 원소다. 주기율표에서 4주기, 14족, p 블록에 위치한다. 실온에서의 기준 상태는 고체이며 전자 배치는 [Ar] 3d10 4s2 4p2이다.

원자번호32

표준 원자량72.630(8)

족14

주기4

블록p

전자 배치[Ar] 3d10 4s2 4p2

전자 구조

화학적 성질을 결정하는 요인

14족 원소는 네 개의 원자가 전자를 가진다. 가벼운 원소에서는 공유 결합이 특히 중요하고, 족 아래로 내려갈수록 금속성이 증가한다.

저마늄의 전자 배치 [Ar] 3d10 4s2 4p2는 결합에 참여하는 원자가 전자의 수와 에너지를 정한다. 실제 물질의 성질은 구조와 산화 상태에 따라 크게 달라진다.

화학적 형태

화합물, 이온과 물질

14족은 수소화물, 산화물, 할로젠화물과 다양한 공유 결합 화합물을 만든다. 탄소와 규소에서는 거대한 공유 결합 구조가 특히 중요하고, 무거운 원소에서는 금속성 결합의 비중이 커진다.

물리적 거동

상태와 상전이

실온에서의 기준 상태는 고체이다. 제시된 밀도는 5.323 g/cm³이다. 녹는점은 1 211 K (938.3 °C), 끓는점은 3 106 K (2 833 °C)이다. 압력, 순도와 결정 구조에 따라 실제 측정되는 물리적 성질은 달라질 수 있다.

존재와 활용

저마늄은 어디에서 발견되고 어떻게 쓰이는가

실제 활용에서 저마늄은 광섬유 · 반도체 · 적외선 광학 같은 분야와 관련된다. 어떤 경우에는 원소 자체가 아니라 특정 화합물, 합금 또는 동위원소의 성질을 이용한다.

실제 활용

실제 사용 사례

광섬유

저마늄은 광섬유 또는 도핑 재료로 사용되어 빛의 전달, 증폭이나 적외선 반응을 조절한다.

반도체

저마늄의 화합물이나 도핑 형태는 반도체 소자의 전기 전도성을 조절하는 데 사용된다.

적외선 광학

저마늄은 적외선을 투과, 검출 또는 제어하는 재료에 사용된다.

주기율표상의 위치

이웃 원소가 알려 주는 것

저마늄은 4주기 14족에 있다. 여기 표시된 주변 원소에는 알루미늄, 규소, 인, 갈륨, 비소, 인듐, 주석, 안티모니 등이 있다. 이 위치 관계를 이용하면 원자 크기, 이온화 에너지와 결합 성향이 주기율표에서 어떻게 변하는지 비교할 수 있다.

참고 데이터

물리적·원자적 성질

분류준금속

실온에서의 상태고체

전자 껍질2 · 8 · 18 · 4

밀도5.323 g/cm³

녹는점1 211 K (938.3 °C)

끓는점3 106 K (2 833 °C)

폴링 전기음성도2.01

1차 이온화 에너지762 kJ/mol

전자 친화도118.9 kJ/mol

값은 해당되는 경우 원소 자체 또는 중성 원자를 기준으로 한다. 물리적 데이터는 동소체, 압력과 측정 조건에 따라 달라질 수 있다.

역사

발견과 확인

저마늄의 발견은 Clemens Winkler와 관련되어 있다. 원소의 인식, 순수한 시료의 분리, 현대적인 원자번호의 부여는 반드시 같은 시기에 이루어진 것은 아니다.

동위원소와 원자량

동위원소 조성이 수치에 미치는 영향

표준 원자량은 72.630(8)이다. 이 값은 자연계 물질의 동위원소 조성을 반영한 평균값이며 특정 원자 하나의 질량을 뜻하지 않는다.

저마늄은 적어도 하나의 안정 동위원소가 있다. 동위원소는 양성자 수가 같아 같은 원소이지만 중성자 수와 원자 질량이 서로 다르다.

안전

취급과 노출

저마늄의 위험성은 화학적 형태, 노출량과 노출 경로에 따라 달라진다. 순수한 원소, 이온과 화합물은 생물학적·환경적 영향이 크게 다를 수 있으므로 실제 취급 물질의 안전 자료를 확인해야 한다.