Germanium

24 mei 2021 Chemiepedia

Inhoudsopgave

Germanium is een glanzend en zilverkleurig element dat erg bros is. Het is een belangrijke component in halfgeleiders en glasvezels. Er zijn mensen die denken dat germaniumsupplementen goed zijn voor de gezondheid maar deze claims zijn nog niet middels onderzoek bewezen.

Chemische gegevens

Tabel 1 – gegevens element Germanium
Symbool	Ge
Volledige naam	Germanium
Atoomnummer	32
Atoommassa (g.mol^-1 )	72,63
Groep	Metalloïde
Elektronegativiteit (Pauling)	2,01
Dichtheid (g.cm^-3 bij 20 °C)	5,323
Smeltpunt (°C)	938
Kookpunt (°C)	2833
Vanderwaalsstraal (nm)	0,137
Ionstraal (nm)	0,093 (+2), 0,054 (+4)
Isotopen	7, waarvan 4 stabiel
Elektronenschil	[Ar]3d¹⁰4s²4p²
Elektronen per schil	2, 8, 18, 4
Eerste ionisatiepotentiaal (kJ.mol^-1 )	762
Tweede ionisatiepotentiaal (kJ.mol^-1 )	1537,5
Derde ionisatiepotentiaal (kJ.mol-1)	3302
Standaard potentiaal (V)	—
Ontdekt door:	1886 door Clemens Winkler

Geschiedenis

Het bestaan van Germanium werd in 1869 voorspeld door de Russische chemicus Dmitri Mendeleev. Hij rangschikte de elementen op basis van atoommassa en hij zag dat er gaten in zijn tabel waren. Mendeleev beredeneerde dat er nog verschillende elementen ontdekt moesten worden, waaronder dus ook element 32, Germanium.
In 1885 ontdekte de Duitse chemicus Clemens Winkler een element dat in eerste instantie “eka-silicon” werd genoemd. Hij trof het element aan in een erts dat argyrodiet wordt genoemd. Het erts bevatte zilver, zwavel, ijzeroxide en zink met ongeveer 7% van een onbekend metaal.
Mendeleev had voorspeld dat element 32 een dichtheid van 5,5 gram per kubieke centimeter zou hebben en een atoommassa van 70. Dat komt heel goed overeen met de actuele dichtheid van 5,323 gram per kubieke centimeter en de atoommassa van 72,63 van germanium. De nauwkeurigheid van Mendeleev’s voorspellingen vergrootten het vertrouwen dat chemici hadden in het periodiek systeem.

Weetjes

Germanium is een metalloïde en dat betekent dat het eigenschappen heeft van zowel metalen als niet-metalen. Andere metalloïden in het periodiek systeem zijn: boor, silicium, arseen, antimoon, telluur en polonium.
Germanium is een van de weinige elementen die, net als water, uitzetten bij bevriezen. Andere elementen die dit doen zijn gallium, silicium, bismut en antimoon.
De naam “Germanium” komt van het Latijnse woord voor Duitsland. Het thuisland van Winkler.
In de korst van de Aarde komt ongeveer 1,5 ppm germanium voor. In ons zonnestelsel is dat ongeveer 200 ppb.
Germanium werd pas tijdens de Tweede Wereldoorlog op waarde geschat toen het werd toegepast in hoge resolutie radarontvangers. Kort hierna werd de eerste germanium transistor uitgevonden.
Ongeveer 30% van al het gewonnen germanium wordt gebruikt voor infrarood optiek, waaronder detectoren. Ongeveer 20% wordt in glasvezels voor communicatiedoeleinden gebruikt. 20% wordt toegepast en polyethyleentereftalaat (PET) dat in verschillende producten zoals kledingvezels, harsen en voedselcontainers wordt gebruikt. Ongeveer 15% van al het germanium verdwijnt in elektronica en zonnecellen en 5% wordt gebruikt voor fosfors, de metallurgie en organische componenten waaronder ook medicatie.
Germanium wordt voornamelijk met zowel zinkertsen als argyrodiet, germaniet en steenkool. Het wordt gewonnen in Alaska, Tennessee, China, het Verenigd Koninkrijk, België, Rusland en de Oekraïne.

Bohr-Rutherford diagram

elektronenschilconfiguratie van 32 Germanium

CC BY-SA 2.0 uk, Link

Isotopen

Tabel 2 – natuurlijke isotopen en abundanties
Nummer	Naam	Symbool	Atoommassa (u)	Abundantie (%)
32	Germanium	⁷⁰ Ge	69,924250	20,84
		⁷² Ge	71,922076	27,54
		⁷³ Ge	72,923459	7,73
		⁷⁴ Ge	73,921178	36,28
		⁷⁶ Ge	75,921403	7,61

Radioisotopen

Tabel 3 – radioisotopen element Germanium
Nuclide	Isotopische massa (u)	Halveringstijd
⁶⁰Ge	59,97019	30 ms
⁶¹Ge	60,96379	39 ms
⁶²Ge	61,95465	129 ms
⁶³Ge	62,94964	142 ms
⁶⁴Ge	63,94165	63,7 s
⁶⁵Ge	64,93944	30,9 s
⁶⁶Ge	65,93384	2,26 uur
⁶⁷Ge	66,93273	18,9 min
⁶⁸Ge	67,92809	270,95 dagen
⁶⁹Ge	68,92796	39,05 uur
⁷¹Ge	70,92495	11,43 dagen
⁷⁵Ge	74,92285	82,78 min
⁷⁶Ge	75,92140	1,78 * 10²¹ jaar
⁷⁷Ge	76,92354	11,30 uur
⁷⁸Ge	77,92285	88 min
⁷⁹Ge	78,92540	18,98 s
⁸⁰Ge	79,92537	29,5 s
⁸¹Ge	80,92882	7,6 s
⁸²Ge	81,92955	4,55 s
⁸³Ge	82,93462	1,85 s
⁸⁴Ge	83,93747	0,947 s
⁸⁵Ge	84,94303	535 ms
⁸⁶Ge	85,94649	> 150 ns
⁸⁷Ge	86,95251	0,14 s
⁸⁸Ge	87,95691	> 300 ns
⁸⁹Ge	88,96383	> 150 ns

Gezondheidsclaims

Er zijn claims dat germanium goed is voor de gezondheid en dan met name voor de verbetering van het immuunsysteem, de opname van zuurstof in bloed en het vernietigen van vrije radicalen. Ook wordt beweerd dat germanium goed is voor de behandeling van allergieën, astma, artritis, HIV/AIDS en verschillende vormen van kanker. Van de meeste van deze claims is nog geen bewijs geleverd.