Chemisch element · referentiefiche

32Ge

Germanium

Germanium (Ge) is element 32 van het periodiek systeem, een metalloïde in groep 14, periode 4 en het p-blok. De elektronenconfiguratie [Ar] 3d10 4s2 4p2 helpt verklaren hoe het element bindt en reageert; de referentietoestand bij kamertemperatuur is vast.

Atoomnummer32

Standaard atoomgewicht72.630(8)

Groep14

Periode4

Blokp

Elektronenconfiguratie[Ar] 3d10 4s2 4p2

Elektronenstructuur

Wat bepaalt de chemie?

Elementen van groep 14 hebben vier valentie-elektronen. Bij de lichtere elementen domineert covalente binding; lager in de groep wordt het metallische karakter sterker.

Voor germanium bepaalt de configuratie [Ar] 3d10 4s2 4p2 hoeveel buitenste elektronen aan binding kunnen deelnemen. Verschillen in hybridisatie, oxidatietoestand en kristalstructuur kunnen daardoor zeer uiteenlopende materialen opleveren.

Chemische vormen

Verbindingen, ionen en materialen

De chemie omvat covalente netwerken en moleculaire verbindingen, oxiden, halogeniden en — bij de zwaardere elementen — duidelijk metallische materialen. Oxidatietoestanden +4 en +2 zijn afhankelijk van element en verbinding belangrijk.

Fysisch gedrag

Toestand en faseovergangen

Bij kamertemperatuur is de referentietoestand vast. De vermelde dichtheid is 5.323 g/cm³. Het smeltpunt is 1 211 K (938.3 °C). Het kookpunt is 3 106 K (2 833 °C). Druk, zuiverheid en kristalstructuur kunnen gemeten waarden verschuiven; bij elementen met meerdere allotropen kan ook de structuur zelf een duidelijk verschil maken.

Voorkomen en toepassingen

Waar germanium voorkomt en wordt gebruikt

In de praktijk komt germanium vooral naar voren in toepassingen en contexten zoals glasvezel, halfgeleiders en infraroodoptica.

In de praktijk

Concrete toepassingen

Glasvezel

Germanium speelt een rol bij glasvezel. De relevante eigenschap hangt af van de chemische vorm, samenstelling en het materiaal of proces waarin het element wordt gebruikt.

Halfgeleiders

Germanium speelt een rol bij halfgeleiders. De relevante eigenschap hangt af van de chemische vorm, samenstelling en het materiaal of proces waarin het element wordt gebruikt.

Infraroodoptica

Germanium speelt een rol bij infraroodoptica. De relevante eigenschap hangt af van de chemische vorm, samenstelling en het materiaal of proces waarin het element wordt gebruikt.

Positie in het periodiek systeem

Wat de naburige elementen laten zien

Germanium staat in periode 4, groep 14 en het p-blok. De getoonde omgeving bevat onder meer Aluminium, Silicium, Fosfor, Gallium. Vergelijking met deze elementen helpt trends in atoomgrootte, ionisatie-energie, elektronegativiteit en binding langs het periodiek systeem te volgen.

Referentiegegevens

Fysische en atomaire eigenschappen

Classificatiemetalloïde

Toestand bij kamertemperatuurvast

Elektronenschillen2 · 8 · 18 · 4

Dichtheid5.323 g/cm³

Smeltpunt1 211 K (938.3 °C)

Kookpunt3 106 K (2 833 °C)

Pauling-elektronegativiteit2.01

Eerste ionisatie-energie762 kJ/mol

Elektronenaffiniteit118.9 kJ/mol

De waarden beschrijven het element of het neutrale atoom waar van toepassing. Fysische gegevens kunnen afhangen van allotroop, druk, zuiverheid en meetomstandigheden.

Geschiedenis

Ontdekking en identificatie

De ontdekking van germanium wordt in deze historische registratie in verband gebracht met Clemens Winkler. Herkenning als element, isolatie van een zuiver monster en de latere definitie via het atoomnummer vonden niet noodzakelijk op hetzelfde moment plaats.

Isotopen

Hoe isotopensamenstelling de getallen verandert

Het standaard atoomgewicht is 72.630(8). Deze waarde beschrijft de natuurlijke isotopensamenstelling van terrestrisch materiaal en is niet de massa van één specifiek atoom.

Germanium heeft ten minste één stabiele isotoop. Isotopen hebben hetzelfde aantal protonen en horen dus bij hetzelfde element, maar verschillen in neutronental en atoommassa.

Veiligheid

Omgang en blootstelling

De risico’s van germanium hangen af van chemische vorm, dosis en blootstellingsroute. Het element, zijn ionen en zijn verbindingen kunnen zeer verschillende biologische en milieueffecten hebben; controleer daarom de veiligheidsgegevens van de werkelijk gebruikte stof.