Germanium (von lat. Germania "Deutschland", dem Vaterland des Entdeckers Clemens Winkler (1838-1904)) ist ein chemisches Element. Es wurde am 6. Februar 1886 erstmals nachgewiesen.
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| Allgemein | |||||||||||||||||||||||||||||||
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| Name, Symbol, Ordnungszahl | Germanium, Ge, 32 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Serie | Halbmetalle | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Gruppe, Periode, Block | 14 (IVA), 4, p | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Dichte, Mohshärte | 5,323 kg/m3, 6 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Aussehen | gräulich weiß | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Atomar | |||||||||||||||||||||||||||||||
| Atomgewicht | 72,64 amu | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Atomradius (berechnet) | 125 (125) pm | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Kovalenter Radius | 122 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||
| van der Waals-Radius | k. A. | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Elektronenkonfiguration | [Ar]3d10 4s2 4p2 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| e- 's pro Energieniveau | 2, 8, 18, 4 | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Oxidationszustände (Oxid) | 4 (amphoter) | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Kristallstruktur | kubisch flächenzentriert | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Physikalisch | |||||||||||||||||||||||||||||||
| Aggregatzustand (Magnetismus) | fest | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Schmelzpunkt | 1211,4 K (938,3 °C) | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Siedepunkt | 3093 K (2820 °C) | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Molares Volumen | 13,63 · 10-3 m3/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Verdampfungswärme | 330,9 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Schmelzwärme | 36,94 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Dampfdruck | 0,0000746 Pa bei 1210 K | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Schallgeschwindigkeit | 5400 m/s bei 293,15 K | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Verschiedenes | |||||||||||||||||||||||||||||||
| Elektronegativität | 2,01 (Pauling-Skala) | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Spezifische Wärmekapazität | 320 J/(kg · K) | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Elektrische Leitfähigkeit | 1,45 Ohm | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Wärmeleitfähigkeit | 59,9 W/(m · K) | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 1. Ionisierungsenergie | 762 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 2. Ionisierungsenergie | 1537,5 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 3. Ionisierungsenergie | 3302,1 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 4. Ionisierungsenergie | 4411 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||
| 5. Ionisierungsenergie | 9020 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||
| Stabilste Isotope | |||||||||||||||||||||||||||||||
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| SI-Einheiten und Standardbedingungen werden benutzt, sofern nicht anders angegeben. | |||||||||||||||||||||||||||||||
Vorkommen
Germanium ist weit verbreitet, kommt aber nur in sehr geringen Konzentrationen vor; Clarke-Zahl: 1,5 g/t. Es wird als Begleiter in Kupfer und Zinkerzen gefunden (Hettstedter Kupferschiefer). Die wichtigsten Minerale sind Argyrodit, Canfieldit, Germanit und Reniérit.
Verwendung
Als Halbleiter war es das führende Material in der Elektronik, bis es vom Silizium verdrängt wurde und heute nur noch in der Hochfrequenztechnik eine Rolle spielt. Eventuell ändert sich das wieder mit der neuen Germanium-Kohlenstoff-Silizium Technologie.
Seine zweite Hauptanwendung findet es in der Infrarotoptik in Form von Fenstern und Linsen-Systemen aus poly- oder monokristallinem Germanium sowie optischen Gläsern mit Infrarotdurchlässigkeit, so genannten Chalkogenidgläsern. Einsatzgebiete hierfür sind militärische und zivile Nachtsichtgeräte.
Weitere wesentliche Verwendungen liegen in der Herstellung von Glasfaserkabel-Lichtwellenleitern und Polyesterfasern: In modernen Lichtleitfasern der Telekommunikation wird mit Hilfe von Germaniumtetrachlorid eine Germanium-Beschichtung des inneren Faserkerns zur Erreichung der Totalreflexion von Lichtwellen herbeigeführt. In der Polyesterchemie kommt Germaniumdioxyd als Katalysator bei der Herstellung von bestimmten Polyesterfasern und -granulaten zum Einsatz, speziell für recyclingfähige PET-Flaschen, PET = Polyethylenterephthalat.
Bei Germanium lässt sich, im Gegensatz zu Stahl, nicht durch Neutronenstrahlung die Kristallstruktur zerbrechen. Es fängt den Stoß des Neutrons elastisch auf. Bisher findet diese Entdeckung jedoch keine Nutzung in Reaktoren.
Geschichte
Die Entdeckung des Germaniums verdanken wir Clemens Winkler, einem Chemiker an der Bergakademie Freiberg (in Freiberg), der mit Kobalt-Glas arbeitete. Er untersuchte das Mineral Argyrodit und fand dabei das neue Element Germanium. Es stellte sich später als das Eka-Silizium heraus, das 1871 von Dmitri Iwanowitsch Mendelejew vorausgesagt worden war.
