Germanio | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Apariencia | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
blanco grisáceo | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
línea espectral | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Generalidad | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Nombre, símbolo, número atómico | germanio, Ge, 32 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Serie | semimetal | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Grupo , período , bloque | 14 (IVA) , 4 , pág . | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Densidad | 5 323 kg/m³ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Dureza | 6.0 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Configuración electrónica | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Término espectroscópico | 3 P 0 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Propiedades atómicas | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Peso atomico | 72.64 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Radio atómico (calc.) | 125 (125) horas | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Radio covalente | 122 p. m. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Configuración electrónica | [ Ar ] 3d 10 4s 2 4p 2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
y - por nivel de energía | 2, 8, 18, 4 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Estados de oxidación | 4 ( anfótero ), 2, 0, -4 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Estructura cristalina | cúbico centrado en las caras | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Propiedades físicas | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Estado de la materia | sólido | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
punto de fusión | 1 211,4 K (938,3 °C ) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Punto de ebullición | 3 093 K (2 820 °C) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Volumen molar | 13,63 × 10 −6 m³/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Entalpía de vaporización | 330,9 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Calor de fusión | 36,94 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Presión de vapor | 74,6 μPa a 1 210 K. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Velocidad del sonido | 5 400 m/s a 293,15 K | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Otras propiedades | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
número CAS | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Electronegatividad | 2.01 ( escala de Pauling ) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Calor especifico | 320 J / (kg·K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Conductibilidad electrica | 1,45 / ( mΩ ) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Conductividad térmica | 59,9 W/(m·K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Energía de primera ionización | 762 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Segunda energía de ionización | 1 537,5 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Tercera energía de ionización | 3 302,1 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Energía de cuarta ionización | 4 411 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Quinta energía de ionización | 9 020 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Isótopos más estables | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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iso: isótopo NA: abundancia en la naturaleza TD: vida media DM: modo de decaimiento DE: energía de decaimiento en MeV DP: producto de decaimiento |
El germanio es el elemento químico de número atómico 32 y su símbolo es Ge . Es un semimetal brillante, duro, de color blanco plateado, con un comportamiento químico similar al del estaño ; al igual que ella, forma una gran cantidad de compuestos organometálicos . En el pasado fue muy utilizado para la fabricación de transistores , gracias a sus propiedades semiconductoras .
El germanio tiene una apariencia metálica brillante, tiene la misma estructura cristalina que el diamante y es un semiconductor . En estado puro, el germanio es cristalino, frágil y conserva su brillo cuando se expone al aire a temperatura ambiente. Las técnicas de refinado por zonas han permitido la creación de germanio cristalino para semiconductores con solo una parte de 10 millones de impurezas.
En 1871 el germanio (del latín Germania ) fue uno de los elementos cuya existencia predijo Dmitry Mendeleev ; como la caja análoga del silicio estaba vacía en su tabla periódica , predijo que se encontraría un nuevo elemento al que denominó provisionalmente ekasilicio . El elemento en cuestión fue descubierto más tarde por Clemens Winkler en 1886. Este descubrimiento fue una importante confirmación de la idea de Mendeleev sobre la periodicidad de los elementos.
Propiedad | Ekasilicio | desempeñar |
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masa atomica | 72.00 | 72.59 |
densidad (g / cm³) | 5.50 | 5.35 |
punto de fusión (°C) | alto | 947 |
color | gris | gris |
El desarrollo del transistor de germanio abrió la puerta a muchas aplicaciones de la electrónica de estado sólido : desde 1950 hasta alrededor de 1970, el mercado de germanio para semiconductores creció constantemente. Durante los años setenta fue sustituido paulatinamente por el silicio , cuyo rendimiento como semiconductor es superior aunque requiere cristales mucho más puros, que no podían fabricarse fácilmente en los primeros años de la posguerra. Mientras tanto, la demanda de germanio para fibras ópticas para redes de comunicaciones, para sistemas de visión nocturna por infrarrojos y catalizadores para reacciones de polimerización aumentó drásticamente; estos tres usos representaron el 85% del consumo mundial de germanio en 2000.
A diferencia de la mayoría de los semiconductores, el germanio tiene un rango de banda prohibida pequeño, lo que le permite responder de manera eficiente incluso a la luz infrarroja. Por lo tanto, se utiliza en espectroscopia infrarroja y otros equipos ópticos que requieren detectores infrarrojos extremadamente sensibles. Las características físicas más destacables del óxido de germanio (GeO 2 ) son su alto índice de refracción y su baja dispersión óptica , que lo hacen especialmente útil en las lentes de gran angular de las cámaras fotográficas , en microscopía y para el núcleo central ( core ) de las fibras ópticas
Los transistores de germanio todavía se utilizan en la construcción de algunos efectos de pedal para guitarra eléctrica (principalmente atribuibles a la categoría Fuzz ) por parte de músicos que quieren recrear el carácter auténtico de ciertos sonidos típicos del rock de los años sesenta y setenta .
La aleación de germanio y silicio ( SiGe) se está convirtiendo rápidamente en un material semiconductor importante para su uso en circuitos integrados de alta velocidad: los circuitos integrados basados en uniones Si-SiGe pueden ser mucho más rápidos que los que solo usan silicio. Una aplicación actual del germanio es en las memorias de cambio de fase , como elemento de la aleación GeSbTe .
Otros usos:
Algunos compuestos de germanio tienen una toxicidad baja para los mamíferos y muy alta para ciertas bacterias , por lo que se han creado medicamentos a base de estos compuestos.
El germanio se encuentra naturalmente en cinco isótopos : 70 Ge, 72 Ge, 73 Ge, 74 Ge, 76 Ge. De estos, el 76 Ge es muy débilmente radiactivo: se desintegra por doble desintegración beta y tiene una vida media de1,78 × 10 21 años. 74 Ge es el isótopo más común con una abundancia relativa de alrededor del 36%; el menos común es 76 Ge con 7%. [1] Cuando el isótopo 72 Ge se bombardea con partículas alfa, genera núcleos estables de 77 Se mediante la emisión de electrones de alta energía en el proceso. [2] Por este motivo se utiliza junto con el radón en baterías nucleares. [2]
Se han sintetizado al menos 27 radioisótopos con números de masa que oscilan entre 58 y 89. El más estable es el 68 Ge, que se desintegra por captura de electrones y tiene una vida media de 270,95 días. El menos estable es 60 Ge con una vida media de30ms _ _ Aunque la mayoría de los isótopos de germanio se desintegran por desintegración beta , el 61 Ge y el 64 Ge se desintegran por emisión de positrones, y los isótopos de 84 Ge a 87 Ge también tienen caminos de desintegración a través de la desintegración beta y la emisión retardada de neutrones .
El germanio se encuentra en argirodita ( germanio y sulfuro de plata ), carbón , germanita , minerales de zinc y otros minerales .
El germanio se obtiene comercialmente del polvo del procesamiento de minerales de zinc y de los subproductos de la combustión de ciertos tipos de carbón. Una gran reserva de germanio está constituida por las minas de carbón.
También se puede extraer de otros minerales por destilación fraccionada de su tetracloruro volátil. Esta técnica permite la producción de germanio ultrapuro. En 1997, el costo comercial del germanio era de 3 dólares el gramo . En 2000, el precio del germanio era de 1,15 dólares el gramo (o 1 150 dólares el kilo ).