Germanium
| Germanium | |||
|---|---|---|---|
 | |||
| Basisdata | |||
| Navn | Germanium | ||
| Symbol | Ge | ||
| Atomnummer | 32 | ||
| Utseende | gråhvit | ||
| Plass i periodesystemet | |||
| Gruppe | 14 | ||
| Periode | 4 | ||
| Blokk | p | ||
| Kjemisk serie | halvmetall | ||
| Atomegenskaper | |||
| Atomvekt | 72,64 u | ||
| Empirisk atomradius | 125 pm | ||
| Kalkulert atomradius | 125 pm | ||
| Kovalent atomradius | 122 pm | ||
| Elektronkonfigurasjon | [Ar] 3d10 4s2 4p2 | ||
| Elektroner per energinivå | 2, 8, 18, 4 | ||
| Oksidasjonstilstander | 4 | ||
| Krystallstruktur | kubisk flatesentrert | ||
| Fysiske egenskaper | |||
| Stofftilstand | fast stoff | ||
| Smeltepunkt | 938,25 °C | ||
| Kokepunkt | 2 833 °C | ||
| Molart volum | 13,63 · 10-6 m³/mol | ||
| Tetthet | 5 323 kg/m³ | ||
| Hardhet | 6 (Mohs skala) | ||
| Kritisk temperatur | 8 900 K | ||
| Fordampningsvarme | 330,9 kJ/mol | ||
| Smeltevarme | 36,94 kJ/mol | ||
| Damptrykk | 7,46 · 10-5 Pa ved 1 210 K | ||
| Lydfart | 5 400 m/s | ||
| Diverse | |||
| Elektronegativitet etter Pauling-skalaen | 2,01 | ||
| Spesifikk varmekapasitet | 320 J/(kg · K) | ||
| Elektrisk ledningsevne | 1,45 S/m | ||
| Termisk konduktivitet | 59,9 W/(m · K) | ||
Germanium er et grunnstoff med kjemisk symbol Ge og atomnummer 32. Atommassen (u) er 72,64.
Historie
[rediger | rediger kilde]I 1871 forutså Dmitrij Mendelejev eksistensen av flere uoppdagede grunnstoff, deriblant et silisium-beslektet stoff han kalte eka-silisium. Han var også i stand til å forutsi stoffets egenskaper ganske presist. Germanium ble oppdaget i 1886 av den tyske kjemikeren Clemens Winkler ved bergverksakademiet i den saksiske byen Freiberg i Tyskland, da han undersøkte mineralet argyroditt (Ag8GeS6). Det viste seg senere at det nye grunnstoffet var identisk med Mendelejevs eka-silisium. Dette var en viktig indikasjon på at teorien om grunnstoffenes perioditet var korrekt.
Germanium ble brukt i verdens første transistor i 1947.
Navnet kommer fra Germania som er det latinske navnet på Tyskland.
Egenskaper
[rediger | rediger kilde]Germanium i ren form er et hardt, sprøtt og sølvhvitt glinsende halvmetall og halvleder. Det har fysiske egenskaper som ligner på de til silisium. Det oksiderer ikke i romtemperert luft, men oksiderer hvis det glødes i oksygenatmosfære. Germanium angripes ikke av hverken saltsyre, kalilut eller fortynnet svovelsyre. Det løses opp av basiske hydrogenperoksidløsninger, varm svovelsyre og konsentrert salpetersyre.
Germanium er et av de få stoffene (sammen med gallium, vismut, antimon og vann) som har høyere egenvekt i væskeform enn i fast form.
Giftigheten er lav, og på 70-tallet ble germaniumholdig kosttilskudd populært i Japan, og senere i andre land. Undersøkelser utført av det amerikanske Food and Drug Administration (FDA) på slutten av 90-tallet, konkluderer med at næringsmidler tilsatt germanium utgjør en potensiell helserisiko[1]
Isotoper
[rediger | rediger kilde]Naturlig forekommende germanium består av 5 isotoper. 4 av disse er stabile: 70Ge (20,84%), 72Ge (27,54%), 73Ge (7,73%) og 74Ge (36,28%), og én er ustabil (og dermed radioaktiv): 76Ge (7,61%) med halveringstid 1,582 × 1021 år [2] (den ekstremt lange halveringstiden gjør at den i praksis blir betraktet som stabil). I tillegg er 27 kunstig fremstilt ustabile isotoper kjent, hvorav de mest stabile er 68Ge med halveringstid 270,8 døgn, 71Ge med halveringstid 11,43 døgn, og 69Ge med halveringstid 39,05 timer. Alle de resterende isotopene har halveringstider kortere enn 1 døgn, og de fleste kortere enn 1 time.[3]
CAS-nummer: 7440-56-4
Forekomst
[rediger | rediger kilde]
Germanium finnes i argyroditt, kull, germanitt, sinkmalm og andre mineraler. Det finnes i jordskorpen i ca. 6,7 ppm, men i relativt lave konsentrasjoner. Kommersielt utvunnet germanium er et biprodukt av sinkfremstilling eller som avfallsprodukt fra kullforbrenning.
De største germaniumprodusentene er Kina, Canada, Belgia og Tyskland. I 2007 ble det fremstilt omkring 100 tonn rent germanium. Omtrent 30% av produsert germanium kommer fra gjenvinning.[4]
Anvendelse
[rediger | rediger kilde]Germanium var mye brukt som halvledermateriale i transistorens barndom, men i dag har silisium overtatt mesteparten av dette bruksområde. Glass tilsatt germaniumoksid har høy lysbrytningsindeks, og benyttes derfor i vidvinkel-linser. Germanium brukes også i optiske linser i infrarøde kameraer og sensorer. Germanium nedkjølt av flytende nitrogen (77 °K) brukes i gammastråle-detektorer.[5]
Referanser
[rediger | rediger kilde]- ^ Tao, S.H. and Bolger, P.M. (1997). «Hazard Assessment of Germanium Supplements». Regulatory Toxicology and Pharmacology. 25 (3): 211-219.
- ^ Periodic table.com - Isotope data for Germanium 76 Besøkt 30. juli 2017
- ^ Jefferson Lab - It's Elemental: Isotopes of the Element Germanium Besøkt 30. juli 2017
- ^ US Geological Survey – Mineral Commodity Summary 2008 (pdf)
- ^ Federation of American Scientist (FAS) om gammastråle-detektorer (pdf)