Xermanio

Na Galipedia, a Wikipedia en galego.
Xermanio
GalioXermanioArsénico
Si
  Cubic, face-centered.png
 
32
Ge
 
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               
Ge
Sn
Táboa periódica dos elementos
Información xeral
Nome, símbolo, número Xermanio, Ge, 32
Serie química Metaloides
Grupo, período, bloque 14, 4, p
Densidade 5,323 kg/m3
Aparencia Branco grisáceo
N° CAS
N° EINECS
Propiedades atómicas
Masa atómica 72,64 u
Radio medio 125 pm
Radio atómico (calc) 125 pm
Radio covalente 122 pm
Radio de van der Waals pm
Configuración electrónica [Ar]3d10 4s² 4p²
Electróns por nivel de enerxía
Estado(s) de oxidación 4
Óxido anfótero
Estrutura cristalina cúbica centrada nas caras
Propiedades físicas
Estado ordinario Sólido
Punto de fusión 1211,4 K
Punto de ebulición 3093 K
Punto de inflamabilidade {{{P_inflamabilidade}}} K
Entalpía de vaporización 330,9 kJ/mol
Entalpía de fusión 36,94 kJ/mol
Presión de vapor 0,0000746
Temperatura crítica  K
Presión crítica  Pa
Volume molar m3/mol
Velocidade do son 5400 m/s a 293.15 K (20 °C)
Varios
Electronegatividade (Pauling) 2,01
Calor específica 320 J/(K·kg)
Condutividade eléctrica 1,45 S/m
Condutividade térmica 59,9 W/(K·m)
1.ª Enerxía de ionización 762 kJ/mol
2.ª Enerxía de ionización 1537,5 kJ/mol
3.ª Enerxía de ionización 3302,1 kJ/mol
4.ª Enerxía de ionización 4411 kJ/mol
5.ª Enerxía de ionización {{{E_ionización5}}} kJ/mol
6.ª Enerxía de ionización {{{E_ionización6}}} kJ/mol
7.ª Enerxía de ionización {{{E_ionización7}}} kJ/mol
8.ª enerxía de ionización {{{E_ionización8}}} kJ/mol
9.ª Enerxía de ionización {{{E_ionización9}}} kJ/mol
10.ª Enerxía de ionización {{{E_ionización10}}} kJ/mol
Isótopos máis estables
iso AN Período MD Ed PD
MeV
70Ge 21,23% estable con 38 Neutróns
72Ge 27,66% estable con 40 Neutróns
73Ge 7,73% estable con 41 Neutróns
74Ge 35,94% estable con 42 Neutróns
Nota: unidades segundo o SI e en CNPT, salvo indicación contraria.

O xermanio é un elemento químico con número atómico 32, e símbolo Ge, pertencente ao grupo 14 da táboa periódica dos elementos.

Características principais[editar | editar a fonte]

É un metaloide sólido duro, cristalino, de cor branca grisácea lustrosa, quebradizo, que conserva o brillo a temperaturas ordinarias. Presenta a mesma estrutura cristalina que o diamante e resiste aos ácidos e álcalis.

Forma gran número de compostos organometálicos e é un importante material semicondutor utilizado en transistores e fotodetectores. A diferencia da maioría de semicondutores, o xermanio ten unha pequena banda prohibida (band gap), polo que responde de forma eficaz á radiación infravermella e pode usarse en amplificadores de baixa intensidade.

Aplicacións[editar | editar a fonte]

As aplicacións do xermanio vense limitadas polo seu elevado custo, e en moitos casos investígase a súa substitución por materiais máis económicos.

Historia[editar | editar a fonte]

As propiedades do xermanio (do latín Germania, Alemaña) foron vaticinadas en 1871 por Mendeleyev en función da súa posición na táboa periódica, chamándoo no seu momento "ekasilicio". O alemán Clemens Winkler demostrou en 1886 a existencia deste elemento, servindo este descubrimento para confirmar a validez da táboa periódica. Conta coas seguintes similitudes entre as propiedades preditas e as observadas:

Propiedade Ekasilicio Xermanio
  (Preditas en 1871) (Observadas en 1886)
Masa atómica 72 72,59
Densidade (g/cm³) 5,5 5,35
Calor específica (kJ/kg·K) 0,31 0,32
Punto de fusión (°C) alto 960
Fórmula do óxido RO2 GeO2
Fórmula do cloruro RCl4 GeCl4
Densidade do óxido (g/cm³) 4,7 4,70
Punto de ebullición do cloruro (°C) 100 86
Cor gris gris

Abundancia e obtención[editar | editar a fonte]

Mostra de xermanio.

Os únicos minerais rendibles para a extracción do xermanio son a xermanita (69% de Ge) e ranierita (7-8% de Ge); ademais está presente no carbón, a arxirodita e outros minerais. A maior cantidade, en forma de óxido (GeO2), obténse como subproduto da obtención do cinc ou de procesos de combustión de carbón (en Rusia e China encóntrase o proceso en desenvolvemento).

A purificación do xermanio pasa polo seu tetracloruro que pode ser destilado e logo é reducido ao elemento con hidróxeno ou con magnesio elemental.

Con pureza do 99,99%, para usos electrónicos obténse por refino mediante fusión por zonas resultando cristais de 25 a 35 mm usados en transistores e diodos; con esta técnica as impurezas pódense reducir ata 0,0001 ppm.

O desenvolvemento dos transistores de xermanio abriu a porta a numerosas aplicacións electrónicas que hoxe son cotiás. Entre 1950 e a principios dos 70, a electrónica constituíu o groso da crecente demanda de xermanio ata que empezou a substituírse polo silicio polas súas superiores propiedades eléctricas. Actualmente a gran parte do consumo destínase a fibra óptica (cerca da metade), equipos de visión nocturna e catálises na polimerización de plásticos, aínda que se investiga a súa substitución por catalizadores máis económicos. No futuro é posible que se extendan as aplicacións electrónicas das aliaxes silicio-xermanio en substitución do arseniuro de galio, especialmente nas telecomunicacións sen cable.

Ademais investíganse as súas propiedades bactericidas, xa que a súa toxicidade para os mamíferos é escasa.

Isótopos[editar | editar a fonte]

O xermanio ten cinco isótopos estables, sendo o máis abundante o Ge-74 (35,94%). Caracterizáronse 18 radioisótopos de xermanio, sendo o Ge-68 o de maior vida media con 270,8 días. Coñécense ademais 9 estados metaestables.

Precaucións[editar | editar a fonte]

Algúns compostos de xermanio (tetrahidruro de xermanio ou xermano) teñen unha certa toxicidade nos mamíferos, pero son letais para algunhas bacterias. Tamén é letal para a taenia.

Toxicidade[editar | editar a fonte]

O xermanio encóntrase máis frecuentemente na natureza como un contaminante de diversos minerais e é obtido dos residuos de cadmio remanentes do procesado dos minerais de cinc. As investigacións toxicológicas demostraron que o xermanio non se localiza en ningún tecido dado que se excreta rapidamente, principalmente pola urina. As doses excesivas de xermanio lesionan os leitos capilares dos pulmóns. Produce unha diarrea moi marcada que provoca unha deshidratación, hemoconcentración, caída de la presión arterial e hipotermia.

Véxase tamén[editar | editar a fonte]

Commons
Commons ten máis contidos multimedia sobre: Xermanio

Ligazóns externas[editar | editar a fonte]