Germanium

Portaal Scheikunde
Chemisch element

Germanium kristal
Naam	Germanium
Latijn
Symbool	Ge
Atoomnummer	32
Soort	Metalloïden
Kleur	Zilvergrijs
Smeltpunt	938,25 ^oC
Kookpunt	2833 ^oC

Germanium is een chemisch element met het symbool Ge en atoomnummer 32 in het Periodiek Systeem van de scheikunde. Het is een glanzend, hard-bros, zilverachtig wit metaal in de groep van metalloïden, chemisch vergelijkbaar met buren in het periodiek systeem, silicium en tin. Net als silicium reageert germanium van nature en vormt het in de natuur verbindingen met zuurstof.

Voorkomen

Omdat het zelden in hoge concentraties voorkomt, werd germanium relatief laat in de geschiedenis van de chemie ontdekt. Germanium staat in de buurt van de vijftigste plaats van de aanwezigheid als element in de aardkorst. Het wordt gevonden in Argyrodiet, Renieriet en Germaniet. Een ongebruikelijk natuurlijk verrijkingsproces veroorzaakt een hoog gehalte aan germanium in sommige steenkool-lagen.

In 2011 werd wereldwijd ongeveer 118 ton germanium geproduceerd, voornamelijk in China (80 ton), Rusland (5 ton) en de Verenigde Staten (3 ton).

Germanium in erts of mineraal

Argyrodiet is een zeldzame zilveren germanium sulfidemineraal formule Ag₈GeS₆.
Renierite is een zeldzame koper- zink- germanium houdend sulfide mineraal met de chemische formule (Cu, Zn)₁₁(Ge, als)₂ Fe₄S₁₆
Germaniet is een zeldzaam koper- ijzer- germanium-sulfide- mineraal , Cu ₂₆ Fe ₄ Ge ₄ S ₃₂ .

Geschiedenis

In 1869 voorspelde Dmitri Mendelejev (bedenker van het periodiek systeem) het bestaan en enkele van zijn eigenschappen vanuit zijn positie op zijn periodiek systeem, en noemde het element ekasilicium (lijkend op silicium). Hij schatte het atoomgewicht op 70 (later 72). Bijna twee decennia later, in 1886, vond Clemens Winkler het nieuwe element samen met zilver en zwavel in een ongewoon mineraal genaamd argyrodite. Hoewel het nieuwe element enigszins leek op arseen en antimoon, kwamen de combinatieverhoudingen in verbindingen overeen met de voorspellingen van Mendelejev voor een familielid van silicium. Winkler noemde het element naar zijn land, Germania (Latijn), Duitsland. Tegenwoordig wordt germanium hoofdzakelijk gewonnen uit sfaleriet (het hoofd erts van zink), maar germanium wordt gewonnen uit zilver, lood en koper-ertsen als een bijproduct.

Tot het einde van de jaren dertig van de twintigste eeuw werd van germanium gedacht dat het een slecht geleidend metaal was. Germanium werd pas economisch belangrijk na 1945, toen zijn eigenschappen als elektronische halfgeleider werden erkend. Tijdens de Tweede Wereldoorlog werden kleine hoeveelheden germanium gebruikt in sommige speciale elektronische apparaten, meestal diodes.

De ontwikkeling van de germanium transistor in 1948 de deur geopend voor talloze toepassingen van solid state elektronica. Deze vervingen vanaf dan de glazen buizen transistors die je in hele oude radio's nog wel eens tegenkomt.

Gebruik

Zuiver germanium wordt gebruikt als halfgeleider (elektronisch onderdeel) in transistors en verschillende andere elektronische apparaten. Historisch gezien draaide het eerste decennium van halfgeleiderelektronica volledig op germanium. Momenteel zijn de belangrijkste eindtoepassingen glasvezel-systemen , infrarood-optieken zoals nachtkijkers of warmte camera's, zonnepaneel-toepassingen en lichtgevende diodes (LED's), die worden gebruikt voor koplampen van auto's en voor de achtergrondverlichting van LCD-schermen

Biologie

Germanium wordt niet gezien als een belangrijk element voor welk levend organisme (plant, dier of mens) dan ook. Sommige ingewikkelde organische germanium-verbindingen worden onderzocht als mogelijke geneesmiddelen, maar tot nu toe is dat niet succesvol gebleken.

Bepaalde germanium-verbindingen kunnen giftig zijn. Sommige kunstmatig gemaakte verbindingen van germanium reageren gemakkelijk met andere elementen en vormen bij blootstelling een onmiddellijk gevaar voor de menselijke gezondheid. Bijvoorbeeld germanium chloride en germaan (GEH ₄ ) een vloeistof en een gas, die zeer irriterend voor de ogen, huid, longen en keel zijn. Germaniumhydride en germaniumtetrahydride zijn zeer makkelijk ontvlambaar en kunnen zelfs ontploffen als ze met lucht vermengen. Bij inademing van deze stoffen kunnen maagkrampen, een brandend gevoel en kuchen ontstaan. Bij huidcontact ontstaat er roodheid en pijn.