Germânio

Keywords: Germânio, 1871, 1886, 1950, Alumínio, Argônio, Arsênio, Bactéria, Bismuto, Calor de fusão

O germânio é um elemento químico de símbolo Ge , número atômico 32 ( 32 prótons e 32 elétrons ) com massa atómica 72,6 uma. À temperatura ambiente, o germânio encontra-se no estado sólido. É um semi-metal pertencente ao grupo 14 ( 4 A ) da Classificação Periódica dos Elementos.

Foi descoberto em 1886 pelo alemão Clemens Winkler. As aplicações do germânio estão limitadas ao seu alto custo e em muitos casos estuda-se a sua substituição por materiais mais econômicos. Sua aplicação principal é como semicondutor em eletrônica, produção de fibras ópticas e equipamentos de visão noturna.

Gálio - Germânio - Arsênio
Si
Ge
Sn

imagem:Ge-TableImage.png
Geral
Nome, símbolo, número Germânio, Ge, 32
Classe , Série química Semi-metal , do carbono
Grupo, Período, Bloco 14 ( 4A ), 4 , p
Densidade, Dureza 5323 kg/m3, 6
Cor e aparência branco acinzentado
imagem:Ge32-thumb.jpg
Propriedades atómicas
Massa atómica 72.64 uma
Raio atómico (calc.) 125 (125) picómetro
Raio covalente 122 pm
Raio de van der Waals não determinado
Configuração electrónica [Ar]3d10 4s2 4p2
elétrons por Nível de energia 2, 8, 18, 4
Estado de oxidação (óxido) 4 (anfótero)
Estrutura cristalina Cúbica de face centrada
Propriedades físicas
Estado da matéria sólido
Ponto de fusão 1211.4 K (1720.9 °F)
Ponto de ebulição 3093 K (5108 °F)
Volume molar 13.63 ×10-6 m3/mol
Entalpia de vaporização 330.9 kJ/mol
Entalpia de fusão 36.94 kJ/mol
Pressão de vapor 0.0000746 Pa at 1210 K
Velocidade do som 5400 m/s at 293.15 K
Informações diversas
Electronegatividade 2.01 (Escala de Pauling)
Capacidade calorífica 320 J/(kg*K)
Condutividade elétrica 1.45 m-1·Ω-1
Condutividade térmica 59.9 W/(m*K)
1st Potencial de ionização 762 kJ/mol
2nd Potencial de ionização 1537.5 kJ/mol
3rd Potencial de ionização 3302.1 kJ/mol
4th Potencial de ionização 4411 kJ/mol
5th Potencial de ionização 9020 kJ/mol
Isótopos mais estáveis
iso Ab Meia-vida MD ED MeV PD
70Ge 21.23% Ge é isótopo estável com 38 neutrons
72Ge 27.66% Ge é estável com 40 neutrões (br: nêutrons)
73Ge 7.73% Ge é estável com 41 neutrões
74Ge 35.94% Ge é estável com 42 neutrões
Unidades SI e CNPT excepto onde indicado
Conteúdo
1 Características principais
2 Aplicações
3 História
4 Abundância e obtenção
5 Isótopos
6 Precauções
7 Referências

Características principais

É um semi-metal sólido, duro, cristalino, de coloração branco acinzentada, lustroso, quebradiço, que conserva o brilho em temperaturas ordinárias. Apresenta a mesma estrutura cristalina do diamante e resiste à ação dos ácidos e álcalis.

Forma grande número de compostos organolépticos e é um importante material semicondutor utilizado em transístores e fotodedectores. Diferentemente da maioria dos semicondutores, o germânio tem uma pequena banda proibida ( ``band gap`` ) respondendo de forma eficaz a radiação infravermelha e pode ser usado em amplificadores de baixa intensidade.

Aplicações

As aplicações do germânio estão limitadas ao seu alto custo e em muitos casos estuda-se a sua substituição por materiais mais econômicos. Os principais usos são:

História

As propriedades do germânio ( do latim Germania, Alemanha ) foram previstas em 1871 por Mendeleyev em função da sua posição na tabela periódica, elemento ao qual chamou de eka-silicio. O alemão Clemens Winkler demonstrou em 1886 a existência deste elemento, descobrindo que serviu para confirmar a validade da tabela periódica calculando as similaridades entre as propriedades previstas e as observadas:

Propriedade Eka-silicio Germânio
(Previstas, 1871) (Observadas, 1886)
Massa atômica 72 72,59
Densidade (g/cm³) 5,5 5,35
Calor especfico (J/kg·K) 0,31 0,32
Ponto de fusão (ºC) alto 960
Fórmula do óxido RO2 GeO2
Fórmula do cloreto RCl4 GeCl4
Densidade do óxido (g/cm³) 4,7 4,70
Ponto de ebulição do cloreto (ºC) 100 86
Cor cinza cinza

Abundância e obtenção

Os únicos minerais rentáveis para a extração do germânio são a germanita ( 69% de Ge ) e ranierita ( 7-8% de Ge ); além disso está presente no carvão, na argirodita e outros minerais. A maior quantidade, em forma de óxido ( GeO2 ), se obtém como subproduto da obtenção do zinco ou de processos de combustão de carvão ( na Rússia e na China se encontra em processo de desenvolvimento ).

É separado dos outros metais existentes no mineral transformando-o em GeCl4 volátil. O tetracloreto obtido é hidrolisado em óxido de germânio ( GeO2 ) que, através de hidrogênio ou carvão roxo é reduzido obtendo-se o germânio. Com pureza de 99,99%, para usos eletrônicos, é obtido por refinação mediante a fusão fracionada resultando cristais de 25 a 35 mm usados em transístores e diodos; com esta técnica as impurezas podem ser reduzidas até a 0,0001 ppm.

O desenvolvimento dos transístores de germânio abriu a porta a numerosas aplicações eletrônicas que atualmente são cotidianas. Entre 1950 e os primeiros anos da década de 70, a eletrônica foi a principal responsável pela crescente demanda de germânio, até a substiuição pelo silício com propriedades elétricas superiores. Atualmente, grande parte do consumo é destinada para a produção de fibras ópticas ( cerca da metade ), equipamentos de visão noturna e como catalisador na polimerização de plásticos, embora haja estudos para substituí-lo por catalisadores mais econômicos.

Isótopos

O germânio apresenta quatro isótopos: Ge-70 ( 21,23% com 38 neutrons ), Ge-72 ( 27,66% com 40 neutrons ), Ge-73 ( 7,73% com 41 neutrons ) e Ge-74 ( 35,94% com 42 neutrons ),

Precauções

Alguns compostos de germânio ( tetracloreto de germânio ) apresentam uma certa toxidade nos mamíferos, porém são letais para algumas bactérias.

Referências


categoria:elementos químicos

Keywords: Germânio, 1871, 1886, 1950, Alumínio, Argônio, Arsênio, Bactéria, Bismuto, Calor de fusão