Germanium

Iso	ÅR	Periode	MD	Ed	PD
Iso	ÅR	Periode	MD	MeV	PD
70 Ge	21,23 %	stabil med 38 nøytroner
72 Ge	27,66 %	stabil med 40 nøytroner
73 Ge	7,76 %	stabil med 41 nøytroner
74 Ge	35,94 %	stabil med 42 nøytroner
76 Ge	7,61 %	~ 1 × 10 21 a	2β -		76 Se

Enkle kroppsfysiske egenskaper

Vanlig tilstand

Massiv diamagnetisk

Allotrope i standardtilstand

Germanium α ( kubisk diamant )

Andre allotropes

Germanium β ( tetragonal )

Volumisk masse

5,323 g · cm -3 ( 25 ° C )

Krystallsystem

Kubisk diamant

Hardhet

Farge

grå Hvit

938,25 ° C

2.833 ° C

36,94 kJ · mol -1

334 kJ · mol -1 ( 1 atm , 2833 ° C )

Molar volum

13,63 × 10-6 m 3 · mol -1

Damptrykk

74,6 × 10-6 Pa
ved 936,85 ° C

Lydens hastighet

5400 m · s -1 til 20 ° C

Massiv varme

320 J · kg -1 · K -1

Elektrisk Strømføringsevne

1.45 S · m -1

Termisk ledningsevne

59,9 W · m -1 · K -1

Diverse

7440-56-4

231-164-3

Forholdsregler

SGH

Pulverisert tilstand :

Fare H228, P210, H228 : Brennbart fast stoff
P210 : Holdes borte fra varme / gnister / åpen ild / varme overflater. - Røyking forbudt.

Transportere

Pulverisert tilstand :

3089

UN :
3089 : BRENNmetallpulver, NOS
Klasse:
4.1
Label: 4.1 : Brennbare faste stoffer, selvreaktive stoffer og ufølsomme spreng faste stoffer Emballasje: Emballasje gruppe II : moderat farlige stoffer;

Enheter av SI & STP med mindre annet er oppgitt.

Den germanium er den grunnstoff fra atomnummer 32, av symbol Ge. Den tilhører gruppe 14 i det periodiske systemet .

Denne metalloid er en halvleder og krystalliserer med samme struktur som diamant , akkurat som silisium . Den har fem naturlige isotoper , inkludert 76 Ge, som er svakt radioaktivt . Minst 27 radioisotoper er blitt syntetisert.

Nesten alt germanium utvinnes ved smelting av sink ( biprodukt fra fusjon ).

De første transistorene hadde germanium som substrat .

Historien om oppdagelsen, navnet og produksjonen

Den tyske forskeren Clemens Winkler oppdaget germanium den6. februar 1886. Winkler isolert og identifisert fra mineralet argyroditt fra gruven av penger Himmelsfürst nær Freiberg (Sachsen).

I 1871 forutsa Dmitry Mendeleev dens eksistens (han kalte dette ukjente elementet "ekasilicon Es ") og noen av dets egenskaper basert på dets posisjon på det periodiske systemet .

Winkler kalte det nye elementet med navnet på hjemlandet, analogt med navnet Gallium (avledet fra Gallia ) valgt av den franske lærde Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran . Men opprinnelsen til navnet på gallium er kontroversielt. Det kan faktisk stamme, ikke fra landet, men fra den latiniserte formen på navnet på oppdageren gallus ( hane , på latin); Winkler ville da ha blitt utsatt for en semantisk feil . Denne teorien er imidlertid i opposisjon med selve bekreftelsen av Paul-Émile Lecoq de Boisbaudran i sin artikkel om sin oppdagelse der han bekrefter å ha gitt dette navnet til elementet "til ære for Frankrike" .

Den Peñarroya gruvedrift og metallurgisk Selskapet var en av verdens ledende produsenter av germanium hele livet av Saint-Salvy-de-la-Balme gruven .

Germanium har 32 kjente isotoper, med massetall som varierer fra 58 til 89, samt 13 nukleare isomerer . Fem av disse isotopene finnes i naturen 70 Ge, 72 Ge, 73 Ge, 74 Ge og 76 Ge, sistnevnte er veldig lite radioaktiv, og forfaller ved dobbelt beta-forfall til selen 76 med en halveringstid på 1,78 × 10 21 år ( 130 milliarder ganger alderen til universet ). Den stabile 74 Ge- isotopen er den vanligste, med en naturlig overflod på rundt 36%, den minst vanlige er 76 Ge (rundt 7%)

Innskudd

Germanium finnes mange steder. Foreløpig er det utvinnes som et biprodukt fra sinkblende sinkmalm ( kjemisk formel på mineralet: Zn S , kubisk ).

Den er til stede i germanitt (som inneholder opptil 9%, kubikk), renieritt ( tetragonal ), argyroditt (4 Ag 2 S · GeS 2 , dvs. Ag 8 GeS 6 , ortorombisk ) og i andre malmer som ikke utvinnes.

Det er et sjeldent element, innholdet i jordskorpen er veldig lavt, rundt 1,5 ppm . Det finnes i spor i asken til visse typer kull (kalt " vitrain " (en) ) etter raffinering av det. I Frankrike er det også tilstede i Pb - Zn- årer .

Verdensproduksjonen i 2004 ble estimert til 40 t (Kina, USA osv.). Kina produserte i 2006 79% av verdensforsyningen.

Den germanium-tetraklorid (en flyktig væske som koker ved 86 ° C og kan destilleres ) er et mellomprodukt for rensing av germanium metall eller dets oksid , geo 2 . Teknikken tillater produksjon av germanium med ultrahøy renhet . Soneraffineringsteknikker har ført til fremstilling av krystallinsk germanium for halvleder av renhet 10 -9 : 99,999 999 99 % (bare 0,1 ppb urenhet).

applikasjoner

Den transistor effekt ble observert i 1948 i germanium. Det fungerte som et halvledersubstrat til silisium tok sin plass, rundt 1970-tallet . Germanium-transistorer brukes fremdeles i dag som hovedkomponenter i visse effektpedaler for elektrisk gitar, kalt " fuzz ", for deres antatt spesielle lyd og som vil bli verdsatt av elskere av " 1970-tallet " -lyder . I dag er den mer brukt innen høyfrekvenser for realisering av lavdroppdioder ( ca. 0,3 V , applikasjon i deteksjon) av stasjonen med diode og i multikrysset solceller for rombruk og bakken etter konsentrasjon . Det finnes også i tilstanden legering eller flerlags med silisium ( SiGe ). Opprinnelig var motivasjonene for vekslende innskudd med Si basert på muligheten for å gjøre båndgapet til Si og Ge direkte (denne egenskapen er viktig for opto-elektroniske applikasjoner ). Denne teknikken brukes også til å innføre begrensninger som forbedrer mobiliteten til bærere i felteffekt-transistorer. SiGe-transistorer er bipolare heterojunksjonstransistorer som ofte brukes innen mikrobølgefrekvenser for å forsterke lave signaler ( lav støyfaktor ).

Den andre bruken er i briller takket være infrarød gjennomsiktighet . Strukturen til germanium kan ikke ødelegges av nøytronstråling , som for stål . For mot, hurtig nøytron bestrålings innfører punktdefekter som gløding til 200 ° C .

I 2007 var hovedapplikasjonene produksjon av optiske fibre (35%), optikk i det infrarøde feltet (20%), katalysatorer (20%), elektronikk (15%) og visse typer solceller.

På 1980-tallet ble germanium ansett som en av de åtte viktige strategiske råvarene i krigstider som i fredstider.

Mat tilstedeværelse

Den FNCLCC for sin del minner om at “[...] germanium har alvorlige toksiske effekter på nerver og særlig nyrer, og noen av disse har ført til dødsfall fra nyresvikt. Det er derfor et inaktivt og giftig produkt. "

Den er hovedsakelig inneholdt i hvitløk (754 mg kg -1 ), store røtter av koreansk ginseng (opptil 4000 mg kg -1 ), sopp av slekten Ganoderma ( Ling Shing ) som inneholder opptil 2,5 mg kg -1 , Chlorella tang og i den tradisjonelle kombuchadrikken .

Merknader og referanser

(en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics , CRC Press Inc.,2009, 90 th ed. , 2804 s. , Innbundet ( ISBN 978-1-420-09084-0 )
(i) Beatriz Cordero Verónica Gómez, Ana E. Platero-Prats, Marc Revés Jorge Echeverría, Eduard Cremades, Flavia og Santiago Barragan Alvarez , " Covalent radii revisited " , Dalton Transactions ,2008, s. 2832 - 2838 ( DOI 10.1039 / b801115j )
Chemical Abstracts database spurt via SciFinder Web 15. desember 2009 ( søkeresultater )
Sigma-Aldrich ark av forbindelsen Germanium pulver, -100 mesh, ≥99.999% spormetaller basis , konsultert 23.8.2018.
(en) François Cardarelli , Materials Handbook: A Concise Desktop Reference , Springer Verlag ,2008, 2 nd ed. , 1340 s. ( ISBN 978-1-84628-668-1 , leses online ) , s. 469
François Dagognet , Tabeller og språk for kjemi: Essay on representation , Seyssel, Champ Vallon,2002, 210 s. ( ISBN 2-87673-343-9 , leses online ) , s. 95.
[1]
Gilbert Troly, “The Mining and Metallurgical Company of Peñarroya” i La France et les mines d'Outre-mer , august 2008, lest online .
AM Bakalyarov, A. Ya. Balysh, ST Belyaev, VI Lebedev, SV Zhukov, " Resultater av eksperimentet om undersøkelse av Germanium-76 dobbelt beta-forfall ", Phys.Part.Nucl.Lett. ; Pisma Fiz.Elem.Chast.Atom.Yadra 1-8 , vol. 2 n o 2 2003, s. 77–81 ( Bibcode 2003hep.ex .... 9016B , arXiv hep-ex / 0309016 )
Oppkalt etter den belgiske geolog Armand Renier, direktør for belgiske Geological Survey , som oppdaget den i 1948.
(in) George Stuart Brady, Henry R. Clauser, John A. Vaccari , Materials Handbook , McGraw-Hill ,2002, 15 th ed. , 1244 s. ( ISBN 0-07-136076-X , leses online ) , s. 79, 437
(in) DC Ayres og DG Hellier, Dictionary of Environmentally Important Chemicals , London, Blackie Academic and Professional,1998, 1 st ed. , 332 s. ( ISBN 0-7514-0256-7 , leses online ) , s. 154
Arnaud de la Grange, " Beijing leker med våpenet til" sjeldne jordarter ", Le Figaro, 25. oktober 2010
Germaniumdioksid brukes mye som en polymeriseringskatalysator for produksjon av PET : tekstilfibre, plastflasker , filmer, etc.
Med titan (jakt ubåter, en ekstremt motstandsdyktig legering); magnesium (eksplosiver); platina (kontakter like ledende som gull for luftfart, kretser med raske kontakter); kvikksølv (kjernekjemi, måleinstrumenter); molybden (stål); kobolt (kjernekjemi); colombium (ekstremt sjeldne spesiallegeringer). ( Christine Ockrent og Comte de Marenches , Dans le secret des princes , éd. Stock, 1986, s. 193 )
Simon Schraub, Germanium , FNCLCC - Ordbok for kreft fra A til Å, 16.5.2002, oppdatert 15.12.2005
(in) Gary Stephan Bañuelos, Zhi-Qing Lin , utvikling og bruk av biofortifiserte landbruksprodukter , CRC Press ,2009, 297 s. ( ISBN 978-1-4200-6005-8 , leses online ) , s. 273

Se også

Relaterte artikler

Vismut germanere

Eksterne linker

BRGM Panorama of the Germanium Market 2010, desember 2011
(no) “ Tekniske data for Germanium ” (åpnet 15. august 2016 ) , med de kjente dataene for hver isotop på undersider

1. 3

Hei

Være

IKKE

Født

Ikke relevant

Den

Eller

Ess

Jeg

Dette

Hadde

Lese

Din

Bein

På

Kunne

Nei

119

120

121

122

123

124

125

126

127

128

129

130

131

132

133

134

135

136

137

138

139

140

141

142

Alkali- metaller	Alkalisk jord	Lanthanides	Overgangs metaller	Dårlige metaller	metall loids	Ikke- metaller	halogen gener	Noble gasser	Varer uklassifisert
		Actinides
		Superaktinider