Nguyên tố hóa học · trang tham khảo

32Ge

Gecmani

Gecmani là nguyên tố hóa học có số hiệu nguyên tử 32, ký hiệu Ge. Nó nằm ở chu kỳ 4, nhóm 14, khối p. Ở nhiệt độ phòng, trạng thái tham chiếu là rắn; cấu hình electron là [Ar] 3d10 4s2 4p2.

Số hiệu nguyên tử32

Nguyên tử khối chuẩn72.630(8)

Nhóm14

Chu kỳ4

Khốip

Cấu hình electron[Ar] 3d10 4s2 4p2

Cấu trúc electron

Yếu tố nào chi phối hóa học của nguyên tố

Các nguyên tố nhóm 14 có bốn electron hóa trị. Vì vậy liên kết cộng hóa trị đặc biệt quan trọng ở các nguyên tố nhẹ, trong khi tính kim loại tăng dần khi đi xuống nhóm.

Cấu hình electron [Ar] 3d10 4s2 4p2 của Gecmani cho thấy lớp ngoài có thể tham gia nhiều kiểu liên kết. Các trạng thái oxi hóa +4 và +2 trở nên quan trọng với mức độ khác nhau tùy vị trí trong nhóm.

Các dạng hóa học

Hợp chất, ion và vật liệu

Gecmani có thể xuất hiện trong hydride, oxide, halide, hợp chất cộng hóa trị mạng hoặc hợp kim, tùy tính kim loại của nguyên tố. Ở phần nhẹ của nhóm, liên kết cộng hóa trị chiếm ưu thế; ở phần nặng, liên kết kim loại và trạng thái +2 trở nên quan trọng hơn.

Tính chất vật lý

Trạng thái và chuyển pha

Trạng thái tham chiếu ở nhiệt độ phòng là rắn. Mật độ được liệt kê là 5.323 g/cm³. Điểm nóng chảy là 1 211 K (938.3 °C). Điểm sôi là 3 106 K (2 833 °C). Áp suất, độ tinh khiết, cấu trúc tinh thể hoặc dạng thù hình có thể làm thay đổi các giá trị vật lý đo được.

Sự hiện diện và ứng dụng

Gecmani được gặp và sử dụng ở đâu

Trong thực tế, Gecmani thường được gặp trong các ứng dụng liên quan đến sợi quang, chất bán dẫn và quang học hồng ngoại. Tùy trường hợp, tính chất được khai thác có thể thuộc về nguyên tố tinh khiết, một hợp chất, hợp kim hoặc một đồng vị cụ thể.

Trong thực tế

Ví dụ về các ứng dụng thực tế

Sợi quang

Gecmani được dùng trong sợi quang hoặc làm chất pha tạp để điều khiển truyền dẫn, khuếch đại và đáp ứng hồng ngoại.

Chất bán dẫn

Các hợp chất hoặc dạng pha tạp chứa Gecmani được dùng để kiểm soát độ dẫn điện trong thiết bị bán dẫn.

Quang học hồng ngoại

Trong lĩnh vực quang học hồng ngoại, Gecmani hoặc các hợp chất của nó được lựa chọn vì những tính chất hóa học, vật lý hoặc hạt nhân phù hợp với ứng dụng cụ thể.

Vị trí tuần hoàn

Các nguyên tố lân cận cho biết điều gì

Gecmani nằm ở chu kỳ 4, nhóm 14. Trong vùng lân cận hiển thị ở đây có Nhôm, Silic, Phốtpho, Gali, Asen, Indi, Thiếc và Antimon. Những vị trí này cho phép so sánh trực tiếp kích thước nguyên tử, năng lượng ion hóa, trạng thái oxi hóa và xu hướng liên kết với các nguyên tố gần nhau trong bảng tuần hoàn.

Dữ liệu tham khảo

Tính chất vật lý và nguyên tử

Phân loạiá kim

Trạng thái ở nhiệt độ phòngrắn

Các lớp electron2 · 8 · 18 · 4

Mật độ5.323 g/cm³

Điểm nóng chảy1 211 K (938.3 °C)

Điểm sôi3 106 K (2 833 °C)

Độ âm điện Pauling2.01

Năng lượng ion hóa thứ nhất762 kJ/mol

Ái lực electron118.9 kJ/mol

Các giá trị mô tả nguyên tố hoặc nguyên tử trung hòa khi thích hợp. Dữ liệu vật lý có thể phụ thuộc vào dạng thù hình, áp suất và điều kiện đo.

Lịch sử

Phát hiện và nhận diện

Việc phát hiện Gecmani gắn với Clemens Winkler. Việc nhận ra một nguyên tố mới, tách được mẫu đủ tinh khiết và gán số hiệu nguyên tử hiện đại không nhất thiết diễn ra cùng một thời điểm, nên lịch sử phát hiện cần được đọc theo từng mốc.

Đồng vị và nguyên tử khối

Thành phần đồng vị làm thay đổi các con số như thế nào

Nguyên tử khối chuẩn là 72.630(8). Giá trị này phản ánh thành phần đồng vị của vật chất tự nhiên trên Trái Đất, không phải khối lượng của một nguyên tử riêng lẻ.

Gecmani có ít nhất một đồng vị bền. Các đồng vị có cùng số proton nên vẫn là cùng một nguyên tố, nhưng khác số neutron và vì vậy khác khối lượng nguyên tử.

An toàn

Xử lý và phơi nhiễm

Nguy cơ liên quan đến Gecmani phụ thuộc vào dạng hóa học, liều lượng và đường phơi nhiễm. Nguyên tố tinh khiết, ion và các hợp chất của nó có thể có tác động sinh học và môi trường rất khác nhau, vì vậy cần kiểm tra dữ liệu an toàn của chất thực tế được sử dụng.