|
|
|
|
|
Símbol: Ge |
Nombre atòmic: 32 |
|
|
Germani |
Germanio |
Germanium |
Germanium |
Grup: 14 |
Període: 4 |
|
|
Família: Del carboni |
Configuració electrònica: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p2 |
|||||
|
Generalitats |
|||||
|
Descobridor/s: Clemens
Alexander Winkler |
Nacionalitat: Alemanya |
Any: 1886 |
|||
|
Origen del nom:Del
llatí Germania (alemanya) |
Una mica d’història: El químic Rus Dmitry Mendeleyev va predir l'existència i propietats químiques del germani al 1.871 i el va anomenar ekasilici perquè havia de situar-se sota el silici en la classificació periòdica. L'element es va descobrir realment en el mineral de
sulfur de plata, argirodita, pel químic alemany Clemens Alexander
Winkler en 1.866. |
||||
|
Estat
natural: No es troba
com element lliure a la natura. El
mineral principal és la germanita, que conté un 8% de germani,
i l’argirodita encara que també es troba en petites quantitats
en els minerals de plata, coure i zinc. Es també present en el
carbó i aquesta presència assegura reserves durant molts anys. |
Estructura
cristal·lina: Sistema cúbic centrat a
les cares |
tots els angles rectes a = b = c |
|||
|
Abundància
a l’ésser humà: - |
Abundància
a la Terra: Ocupa el lloc 54 è en la classificació dels elements més abundants en l’escorça terrestre. |
Abundància al Sistema Solar: 200ppb
(parts per bilió) en pes. |
|||
|
Propietats |
||||||||
|
Físiques |
Massa
atòmica (u) |
Densitat
(kg/m3) |
Duresa
(escala de Mohs) |
Volum
atòmic (cm3/mol) |
||||
|
72,61 |
5323 |
6 |
13,6 |
|||||
|
Tèrmiques |
Estat
d’agregació a 298 K |
Punt de
fusió (K) |
Punt
d’ebullició (K) |
|
||||
|
Sòlid |
1210,6 |
3103 |
|
|||||
|
Radis |
Radi
atòmic (Å) |
Radi
iònic (Å) |
Radi
covalent (Å) |
|
||||
|
1,37 |
2,72 (Ge-4) 0,93 (Ge+2) 0,53 (Ge+4) |
1,22 |
|
|||||
|
Ionització |
Afinitat
electrònica (KJ/mol) |
1a
energia ionització (KJ/mol) |
2a
energia ionització (KJ/mol) |
3a energia
ionització (KJ/mol) |
Estats
d’oxidació |
|||
|
119,5 |
762,1 |
1537,4 |
3301,7 |
-4, +1, +2, +3, +4 |
||||
|
Elèctriques |
Conductivitat
elèctrica (mOhm.cm)-1 |
Electròniques |
Electronegativitat
(Pauling) |
Polaritzabilitat
(Å3) |
|
|||
|
0,0 |
2,01 |
6,1 |
|
|||||
|
Termodinàmiques |
Calor
d’atomització (KJ/mol d’àtoms) |
Calor de
fusió (KJ/mol) |
Calor de
vaporització (KJ/mol) |
Calor
específica (J/kg K) |
Conductivitat
tèrmica (J/m s ºC) |
|||
|
377 |
34,7 |
328 |
305,14 |
60,20 |
||||
|
Altres |
Potencial
normal de reducció (v) |
Caràcter
metàl·lic |
Precaucions: L’hidrur
de germani i el tetrahidrur de gremani són extremadament inflamables i
inclús explossius quan són barrejats amb l’aire. Inhalación: enrampades
abdominals, sensació de cremada, tos. Pell: envermelliment, dolor.
Ulls: envermelliment, dolor. Perills físics: El gas és
més pesat que l’aire i pot viatjar pel terra; és possible
l’ignició a distància. Efectes d’exposició a curt
termini: la substància irrita els ulls, la pell i el tracte
respiratori; pot tenir efectes en la sang, pot lesionar les
cèl·lules sanguínies. L’exposició pot
resultar en mort. No obstant, el germani i els seus derivats semblen tenir una toxicitat menor, en els mamífers, que els compostos d’estany i plom. |
|||||
|
-0,25 Ge2+/Ge (solució àcida) |
Semimetall |
|||||||
|
Característiques: |
|
|||||||
|
És un metall gris platejat,
dur i molt trencadís amb una estructura similar a la del diamant. El germani té una
aparença metàl·lica, però exhibeix les propietats
físiques i
químiques d’un metall només en condicions especials,
atès que està localitzat en la taula periòdica on hi ha la
transició de metalls a no metalls. A temperatura ambient hi ha poca
indicació de fluix plàstic i, en conseqüència, es
comporta com un material trencadís. Té un accentuat caràcter semiconductor. |
||||||||
|
Isòtops |
||||||
|
Isòtop |
Protons |
Neutrons |
Símbol |
Vida mitjana |
Abundància(%) |
Altres |
|
Germani-64 |
32 |
32 |
64Ge |
1,06
minuts |
0,00 |
Radioactiu |
|
Germani-65 |
32 |
33 |
65Ge |
31
segons |
0,00 |
Radioactiu |
|
Germani-66 |
32 |
34 |
66Ge |
2,26
hores |
0,00 |
Radioactiu |
|
Germani-67 |
32 |
35 |
67Ge |
19
minuts |
0,00 |
Radioactiu |
|
Germani-68
|
32 |
36 |
68Ge |
270,8
dies |
0,00 |
Radioactiu |
|
Germani-69 |
32 |
37 |
69Ge |
1,63
dies |
0,00 |
Radioactiu |
|
Germani-70 |
32 |
38 |
70Ge |
Estable |
20,84 |
|
|
Germani-71 |
32 |
39 |
71Ge |
11,2 dies |
0,00 |
Radioactiu |
|
Germani-72 |
32 |
40 |
72Ge |
Estable |
27,54 |
|
|
Germani-73 |
32 |
41 |
73Ge |
Estable |
7,73 |
|
|
Germani-74 |
32 |
42 |
74Ge |
Estable |
36,28 |
|
|
Germani-75 |
32 |
43 |
75Ge |
1,38
hores |
0,00 |
Radioactiu |
|
Germani-76
|
32 |
44 |
76Ge |
Estable
|
7,61 |
|
|
Germani-77 |
32 |
45 |
77Ge |
11,3
hores |
0,00 |
Radioactiu |
|
Germani-78 |
32 |
46 |
78Ge |
1,45
hores |
0,00 |
Radioactiu |
|
Reactivitat |
|
|
Descripció |
És molt poc reactiu, però
reacciona amb l’àcid nítric i amb els àlcalis. En
fred no s’altera però en calent al roig s’oxida amb
facilitat i crema en atmosfera de clor. El germani és divalent o
tetravalent. Els compostos divalents (òxid, sulfur i halogenurs)
s’oxiden o redueixen amb facilitat. Els compostos tetravalents
són més estables. S'assembla als elements de la seva
familia química ( C, Si, Sn i Pb ) en la formació de derivats
orgànics com tetraetil germani i tetrafenil germani. El germani forma
hidrurs com germanometà (GeH4), germanoetà (Ge2H6)
i germanopropà (Ge3H8), anàlegs als
alcans formats pel carboni. Els compostos més importants
del germani són l'òxid GeO2 i els halurs. |
|
Amb aire |
Suau; amb color è GeO2
; Ge (s) + O2
(g) à GeO2
|
|
Amb H2O |
No reacciona |
|
Amb HCL 6M |
No reacciona |
|
Amb HNO3 15M |
Suau; è Ge(NO3)4 ; NOx |
|
Amb NaOH 6M |
No reacciona |
|
Obtenció |
Tractant la germanita amb àcid clorhídric
en calent s’obté GeO4, i per destil·lació
d’aquest es separa el metall. També pot preparar-se per
reducció de l’òxid GeO2 amb hidrògen o
carboni:
GeO2 + 2 C à Ge + 2 CO
;
GeO2 + 2 H2 à Ge + 2 H2O El germani molt pur es pot obtenir per la
reacció del GeCl4 amb hidrogen:
GeCl4 + 2 H2 à Ge + 4 HCl |
|
El germani s’afegeix en aliatges en els quals es necessita dilatació en les baixades de temperatura, però les seves aplicacions més importants es troben en el camp de l’electrònica aprofitant les seves propietats semiconductores. Les tècniques de refinat de zona han conduït a la producció de germani cristal·lí per a l’ús de semiconductors amb una impuresa de només una part en 10-10. El primer dispositiu en estat sòlid, el transistor, va ser fet de germani Dopats amb elements com P, As, Sb, B, Al i Ga , els cristalls de germani es comporten com rectificadors i per això s’han usat des de la segona Guerra Mundial (1939-1945) com detectors per ultra alta freqüència(UHF) en senyals de radar o ràdio. Els cristalls de germani també tenen altres usos electrònics especialitzats com transistors i díodes. El germani i l’òxid de germani són transparents a l’infraroig i s’utilitzen en espectroscopis infrarojos i en altres equips òptics, incloent-hi detectors infrarojos extremadament sensibles. L’òxid de germani s’usa en la fabricació de vidre òptic, per a lents de camera d’angle ample i objectius de microscopi; també com medicament en el tractament d’algun tipus d’anèmia. Certs compostos de germani, que tenen una activitat clara contra certs bacteris, són d’interès com agents terapèutics químics. També s’utilitza com a detector de gamma radiació. Té utilitat com a catalitzador. |
|
|
Inhalación: enrampades abdominals, sensació de cremada, tos. Pell: envermelliment, dolor. Ulls: envermelliment, dolor. Perills físics: El gas és més pesat que l’aire i pot viatjar pel terra; és possible l’ignició a distància. Efectes d’exposició a curt termini: la substància irrita els ulls, la pell i el tracte respiratori; pot tenir efectes en la sang, pot lesionar les cèl·lules sanguínies. L’exposició pot resultar en mort. No obstant, el germani i els seus derivats semblen tenir una toxicitat menor, en els mamífers, que els compostos d’estany i plom. |