Germanium

Germanium
32 Ge
Si ↑ Ge ↓ Sn Tableau p??riodique gallium ← → germanium arsenic
Apparence
blanc gris??tre A 12 g (2x3 cm) bloc polycristallin de Ge avec des surfaces in??gales cliv??es
Propri??t??s g??n??rales
Nom, symbole, nombre	germanium, Ge, 32
Prononciation	/ dʒ ər m eɪ n Je ə m / jər- PEUT -neE-əm
??l??ment Cat??gorie	m??tallo??de
Groupe, p??riode, bloc	14, 4, p
Poids atomique standard	72,63 (1)
Configuration ??lectronique	[ Ar ] 3d 10 4s 2 4p 2 2, 8, 18, 4
Histoire
Pr??diction	Dmitri Mendeleev (1871)
D??couverte	Clemens Winkler (1886)
Propri??t??s physiques
Phase	solide
Densit?? (?? proximit?? rt)	5,323 g ?? cm -3
Liquid densit?? au mp	5,60 g ?? cm -3
Point de fusion	1211,40 K , 938,25 ?? C, 1720,85 ?? F
Point d'??bullition	3106 K, 2833 ?? C, 5131 ?? F
La chaleur de fusion	36,94 kJ ?? mol -1
Chaleur de vaporisation	334 kJ ?? mol -1
Capacit?? thermique molaire	23,222 J ?? mol -1 ?? K -1
La pression de vapeur
P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k ?? T (K) 1644 1814 2023 2287 2633 3104
Propri??t??s atomiques
??tats d'oxydation	4, 3, 2, 1, 0, -1, -2, -3, -4 ( l'oxyde amphot??re)
??lectron??gativit??	2,01 (??chelle de Pauling)
??nergies d'ionisation	1e: 762 kJ ?? mol -1
	2??me: 1537,5 kJ ?? mol -1
	3??me: 3302,1 kJ ?? mol -1
Rayon atomique	122 h
Rayon covalente	122 h
Rayon de Van der Waals	211 h
Miscellan??es
Crystal structure	Diamant
Ordre magn??tique	Diamagn??tique
R??sistivit?? ??lectrique	(20 ?? C) 1 Ω ?? m
Conductivit?? thermique	60,2 W ?? m -1 ?? K -1
Dilatation thermique	6,0 um / (m ?? K)
Vitesse du son (tige mince)	(20 ?? C) 5,400 m ?? s -1
Le module d'Young	103 GPa
Module de cisaillement	41 GPa
Module Bulk	75 GPa
Coefficient de Poisson	0,26
Duret?? Mohs	6.0
Num??ro de registre CAS	7440-56-4
??nergie de bande interdite ?? 300 K	0,67 eV
La plupart des isotopes stables
Article d??taill??: Isotopes du germanium
iso N / A demi-vie DM DE ( MeV) DP 68 Ge syn 270,8 d ε - 68 Ga 70 Ge 21,23% 70 Ge est stable avec 38 neutrons 71 Ge syn 11,26 d ε - 71 Ga 72 Ge 27,66% 72 Ge est stable avec 40 neutrons 73 Ge 7,73% 73 Ge est stable avec 41 neutrons 74 Ge 35,94% 74 Ge est stable avec 42 neutrons 76 Ge 7,44% 1,78 ?? 10 21 y β - β - 2,039 76 Se

Le germanium est un ??l??ment chimique avec le symbole Ge et de num??ro atomique 32. Ce est un brillant, dur, blanc gris??tre dans le m??tallo??de groupe de carbone, chimiquement similaire ?? son voisin du groupe de l'??tain et de silicium . Germanium purifi??e est un semi-conducteurs , avec un aspect plus semblable ?? du silicium ??l??mentaire. Comme le silicium, le germanium r??agit naturellement et forme des complexes avec de l'oxyg??ne dans la nature. Contrairement silicium, il est trop r??actif se trouve naturellement sur Terre ?? l'??tat (natif) gratuit.

Parce que tr??s peu de min??raux contiennent en haute concentration, le germanium a ??t?? d??couvert relativement tard dans l'histoire de la chimie. Germanium classe presque cinquantenaire l'abondance relative des ??l??ments dans la cro??te de la Terre. En 1869, Dmitri Mendele??ev pr??dit son existence et certaines de ses propri??t??s en fonction de sa position sur son tableau p??riodique et a appel?? l'??l??ment ekasilicon. Pr??s de deux d??cennies plus tard, en 1886, Clemens Winkler a estim?? le nouvel ??l??ment long avec de l'argent et de soufre, dans un min??ral rare appel??e argyrodite. Bien que le nouvel ??l??ment ressemblait un peu ?? l'arsenic et l'antimoine en apparence, ses ratios combinant dans les compos??s de l'??l??ment nouveau d'accord avec les pr??dictions de Mendele??ev pour un parent pr??vue de silicium. Winkler nomm?? l'??l??ment apr??s son pays, Allemagne. Aujourd'hui, le germanium est extrait essentiellement de sphal??rite (le minerai de zinc primaire), bien que le germanium est ??galement r??cup??r?? dans le commerce aupr??s d'argent , le plomb et le cuivre de minerais.

Germanium "m??tal" (germanium isol??) est utilis?? comme semi-conducteur dans transistors et d'autres dispositifs ??lectroniques. Historiquement la premi??re d??cennie de l'??lectronique de semi-conducteurs ont ??t?? enti??rement bas?? sur le germanium, bien que sa production pour une telle utilisation est aujourd'hui une petite fraction (2%) de celle du silicium ultra-pur, qui a largement remplac??. Fin majeure de Germanium utilise dans la pr??sente sont fibre optique et des syst??mes optique infrarouge. Il est utilis?? dans des applications de piles solaires. compos??s de germanium sont utilis??s pour des catalyseurs de polym??risation. Germanium est de trouver une nouvelle utilisation dans nanofils. Germanium forme un grand nombre de des compos??s organom??talliques, tels que tetraethylgermane, qui sont utiles en chimie.

Germanium ne est pas consid??r?? comme un ??l??ment essentiel pour tout organisme vivant. Certains compos??s organiques complex??s de germanium sont objet d'une enqu??te que les produits pharmaceutiques possibles mais aucune n'a eu du succ??s. Semblable ?? du silicium et de l'aluminium, les compos??s du germanium naturelles, qui ont tendance ?? ??tre insolubles dans l'eau, ont une faible toxicit?? par voie orale. Cependant, les sels solubles de germanium synth??tiques sont compos??s de germanium chimiquement r??actifs n??phrotoxiques, et synth??tiques avec des halog??nes et de l'hydrog??ne sont irritants et les toxines.

Histoire

Dans son rapport sur le droit p??riodique des ??l??ments chimiques, en 1869, le chimiste russe Dmitri Ivanovitch Mendele??ev pr??dit l'existence de plusieurs inconnus ??l??ments chimiques , y compris celui qui comblerait une lacune dans le famille de carbone dans son tableau p??riodique des ??l??ments, situ?? entre le silicium et l'??tain . En raison de sa position dans son tableau p??riodique, Mendele??ev a appel?? ekasilicon (Es), et il a estim?? que ses poids atomique que sur 72,0.

?? la mi-1885, dans une mine pr??s de Freiberg, en Saxe, un nouveau min??ral a ??t?? d??couvert et nomm?? argyrodite, en raison de sa haute argent contenu. Le chimiste Clemens Winkler analys?? cette nouvelle min??rale, qui se est av??r?? ??tre une combinaison d'argent, de soufre, et un nouvel ??l??ment. Winkler a pu isoler ce nouvel ??l??ment et l'a trouv?? un peu similaire ?? l'antimoine , en 1886. Avant de Winkler a publi?? ses r??sultats sur le nouvel ??l??ment, il a d??cid?? qu'il serait nommer son ??l??ment le neptunium, depuis la d??couverte r??cente de la plan??te Neptune en 1846 avait ??t?? pr??c??d?? par les pr??dictions math??matiques de son existence. Cependant, le nom "neptunium" avait d??j?? ??t?? donn?? ?? un autre ??l??ment chimique propos??e (mais pas l'??l??ment qui porte aujourd'hui le nom neptunium , qui a ??t?? d??couvert en 1940), de sorte qu'au lieu, Winkler nomm?? le nouvel ??l??ment germanium (du latin mot, Germania, pour l'Allemagne ) en l'honneur de sa patrie. Argyrodite prouv?? empiriquement pour ??tre Ag ₈ GeS _6.

Parce que ce nouvel ??l??ment a montr?? quelques similitudes avec le ??l??ments de l'arsenic et l'antimoine, sa place dans le tableau p??riodique ??tait ?? l'??tude, mais ses similitudes avec pr??dit ??l??ment "la ekasilicon" de Dmitri Mendele??ev a confirm?? qu'il appartenait ?? cet endroit sur le tableau p??riodique. Avec en outre un mat??riau de 500 kg de minerai des mines de Saxe, Winkler a confirm?? les propri??t??s chimiques de l'??l??ment nouveau en 1887. Il a ??galement d??termin?? une masse atomique de 72,32 en analysant t??trachlorure de germanium pur _(GeCl4), tandis que Lecoq de 72,3 Boisbaudran d??duit par comparaison des lignes dans l'??tincelle spectre de l'??l??ment.

Winkler a pu pr??parer plusieurs nouveaux compos??s de germanium, y compris ses fluorures, des chlorures, des sulfures, le dioxyde de germanium, et tetraethylgermane (Ge (C ₂ H _{5) 4),} le premier organogermane. Les donn??es physiques de ces compos??s - qui correspondait bien avec les pr??dictions de Mendele??ev - ont fait la d??couverte d'une confirmation importante de l'id??e de Mendele??ev ??l??ment p??riodicit?? . Voici une comparaison entre la pr??diction et les donn??es de Winkler:

Jusqu'?? la fin des ann??es 1930, le germanium a ??t?? pens?? pour ??tre un m??tal mauvais conducteur. Germanium ne est pas devenu ??conomiquement significatif qu'apr??s 1945, lorsque ses propri??t??s comme un semi-conducteur ont ??t?? reconnus comme ??tant tr??s utile dans l'??lectronique . Cependant, au cours de la Seconde Guerre mondiale , de petites quantit??s de germanium ont commenc?? ?? ??tre utilis?? dans certains sp??ciaux appareils ??lectroniques , principalement diodes. Sa premi??re grande utilisation a ??t?? le point contact diodes Schottky pour radar de d??tection d'impulsion pendant la guerre. La premi??re alliages silicium-germanium ont ??t?? obtenus en 1955. Avant 1945, seulement quelques centaines de kilogrammes de germanium ont ??t?? produits dans les usines chaque ann??e, mais ?? la fin des ann??es 1950, la production mondiale annuelle avait atteint 40 tonnes m??triques.

Le d??veloppement du germanium transistor en 1948 a ouvert la porte ?? d'innombrables applications de ??lectronique de l'??tat solide. De 1950 jusqu'au d??but des ann??es 1970, cette r??gion a fourni un march?? croissant pour le germanium, mais alors silicium de haute puret?? a commenc?? ?? remplacer germanium dans les transistors, les diodes, et redresseurs. Par exemple, la soci??t?? qui est devenu Fairchild Semiconductor a ??t?? fond??e en 1957 dans le but expr??s de produire des transistors de silicium. Silicon poss??de des propri??t??s ??lectriques sup??rieures, mais elle exige la puret?? beaucoup plus ??lev??, et cette puret?? ne pourrait ??tre atteint dans le commerce dans les premi??res ann??es de ??lectronique de semi-conducteurs.

Pendant ce temps, la demande de germanium pour une utilisation dans les fibres optiques des r??seaux de communication, infrarouge syst??mes de vision nocturne, et polym??risation catalyseurs augment?? de fa??on spectaculaire. Ces utilisations finales repr??sentaient 85% de la consommation de germanium dans le monde entier en 2000. Le gouvernement am??ricain germanium m??me d??sign?? comme un mat??riau strat??gique et critique, appelant ?? un 146 tonne (132 t) l'approvisionnement de la r??serve nationale de la d??fense en 1987.

Germanium diff??re de silicium en ce que la fourniture de germanium est limit??e par la disponibilit?? de sources exploitables, tandis que la fourniture de silicium ne est limit??e que par la capacit?? de production depuis silicium provient de sable ordinaire ou quartz . En cons??quence, tandis que le silicium peut ??tre achet?? en 1998 pour moins de 10 $ par kg, le prix de 1 kg de germanium ??tait alors presque 800 $.

Caract??ristiques

Sous conditions standard germanium est un blanc argent??, ??l??ment semi-m??tallique fragile. Ce formulaire constitue une allotrope techniquement connu comme α-germanium, qui a un ??clat m??tallique et un diamant structure cristalline cubique, la m??me que celle du diamant . ?? des pressions sup??rieures ?? 120 kbar, une forme allotropique diff??rente connue en tant que formes de β-germanium, qui a la m??me structure que β- ??tain . Avec le silicium, le gallium , le bismuth , l'antimoine , et de l'eau , il est l'un des quelques substances qui se dilate lors de sa solidification (ce est ?? dire g??le) de son ??tat fondu.

Le germanium est un semi-conducteur . Zone techniques de raffinage ont conduit ?? la production de germanium cristallin pour semi-conducteurs qui a une impuret?? d'une seule pi??ce en 10 ^10, ce qui en fait l'un des mat??riaux les plus purs jamais obtenus. Le premier mat??riau m??tallique d??couvert (en 2005) de devenir supraconducteur en pr??sence d'une tr??s forte un champ ??lectromagn??tique ??tait alliage de germanium avec de l'uranium et le rhodium.

Germanium pur est connu d'extruder spontan??ment tr??s longtemps dislocations vis. Ils sont l'une des principales raisons de l'??chec des diodes et des transistors plus ??g??s ?? base de germanium; en fonction de ce qu'ils finissent par toucher, ils peuvent conduire ?? une court-circuit ??lectrique.

Chimie

Germanium ??l??mentaire se oxyde lentement ?? GeO ₂ ?? 250 ?? C. Germanium est insoluble dans les acides dilu??s et alcalis, mais se dissout lentement dans concentr?? acide sulfurique et r??agit violemment avec les alcalis en fusion pour produire germanates ([GeO _3] ^2-). Germanium se produit principalement dans le degr?? d'oxydation 4 bien que de nombreux compos??s sont connus ?? l'??tat d'oxydation de +2. D'autres ??tats d'oxydation sont rares, tel que trouv?? dans trois des compos??s tels que Ge ₂ Cl _6, et 3 et 1 observ?? ?? la surface des oxydes ou des ??tats d'oxydation n??gatifs dans germanes, comme dans GeH ₄ -4. anions de cluster de Germanium ( Ions Zintl) tels que Ge ₄ ^{2-, 4-} ₉ Ge, Ge ₉ ^2- [(Ge _{9) 2]} ⁶ ont ??t?? pr??par??s par extraction ?? partir d'alliages contenant des m??taux alcalins et de germanium dans de l'ammoniac liquide en pr??sence de ??thyl??nediamine ou un cryptand. Les ??tats d'oxydation de l'??l??ment dans ces ions ne sont pas des nombres entiers-m??mes ?? la ozonides O ₃ ^-.

Deux oxydes de germanium sont connues: dioxyde de germanium (GEO _2, germanium) et germanium monoxyde, (GEO). Le dioxyde, GeO ₂ peut ??tre obtenue par grillage disulfure de germanium (GeS _2), et est une poudre blanche qui ne est que l??g??rement soluble dans l'eau mais r??agit avec les alcalis pour former des germanates. Le monoxyde de carbone, l'oxyde germaneux, peut ??tre obtenu par la r??action ?? haute temp??rature de GeO _{2, de} Ge m??tallique. Le dioxyde de carbone (et les oxydes et germanates connexes) pr??sente la propri??t?? inhabituelle d'avoir un indice de r??fraction ??lev?? pour la lumi??re visible, mais la transparence la lumi??re infrarouge. Le germanate de bismuth, Bi ₄ Ge ₃ O _12, (BGO) est utilis?? en tant que scintillateur.

Compos??s binaires avec d'autres chalcog??nes sont ??galement connus, tels que le di sulfure de (GeS _2), le di s??l??niure (GeSe _2), et le monosulfure (SGE), s??l??niure (GeSe), et tellurure (GeTe). GeS ₂ forme un pr??cipit?? blanc que lorsque le sulfure d'hydrog??ne est pass?? ?? travers des solutions fortement acides contenant du Ge (IV). Le disulfure est sensiblement soluble dans l'eau et dans des solutions d'alcalis ou alcalins caustiques sulfures. N??anmoins, il ne est pas soluble dans l'eau acide, ce qui a permis de d??couvrir Winkler l'??l??ment. En chauffant le disulfure dans un courant d' hydrog??ne , le monosulfure (GES) est form??e, qui se sublime dans des plaques minces d'un ??clat m??tallique et de couleur sombre, et qui est soluble dans des solutions d'alcalis caustiques. Lors de la fusion avec les carbonates alcalins et de soufre , les compos??s de germanium forment des sels appel??s thiogermanates.

Germane est semblable ?? du m??thane .

Quatre t??tra les halog??nures sont connus. Dans des conditions normales GEI est un _4, le FEM ₄ un gaz solide et les autres liquides volatils. Par exemple, t??trachlorure de germanium, GeCl _4, est obtenu sous forme d'un liquide incolore bouillant fumant ?? 83,1 ?? C en chauffant le m??tal avec du chlore. Tous les t??trahalog??nures sont facilement hydrolyses au dioxyde de germanium hydrat??. _GeCl4 est utilis?? dans la production de compos??s d'organogermanium. Les quatre dihalog??nures sont connus et ?? la diff??rence des t??trahalog??nures sont des solides polym??res. En outre Ge ₂ Cl ₆ et certains compos??s plus ??lev??s de formule Ge _n Cl _{2 n 2} sont connus. Le compos?? inhabituelle Ge ₆ Cl ₁₆ a ??t?? pr??par?? qui contient l'unit?? Ge ₅ Cl ₁₂ avec un la structure n??opentane.

Germane (GeH ₄₎ est un compos?? de structure similaire ?? m??thane . Polygermanes compos??s qui sont similaires ?? des alcanes de formule Ge _n H _{2 n 2} contenant jusqu'?? cinq atomes de germanium sont connus. Les germanes sont moins volatiles et moins r??actifs que leurs analogues de silicium correspondants. Geh ₄ r??agit avec les m??taux alcalins dans l'ammoniaque liquide pour former MGeH cristalline blanche ₃ qui contiennent le GeH ₃ ^- anions . Les halohydrates de germanium avec une, deux et trois atomes d'halog??ne sont des liquides r??actifs incolores.

L'addition nucl??ophile avec un compos?? d'organogermanium.

La premi??re organogermanium compos?? a ??t?? synth??tis?? par Winkler en 1887; la r??action du t??trachlorure de germanium avec di??thylzinc donn?? tetraethylgermane (Ge (C ₂ H _{5) 4).} Organogermanes du type R ₄ Ge (o?? R est un alkyle ) tels que tetramethylgermane (Ge (CH _{3 4))} et sont accessibles par tetraethylgermane moins cher le pr??curseur de germanium disponibles t??trachlorure de germanium et des nucl??ophiles d'alkyle. Des hydrures de germanium organique tels que isobutylgermane ((CH _{3) 2} CHCH ₂ GeH ₃₎ ont ??t?? jug??s moins dangereux et peut ??tre utilis?? comme un substitut liquide pour toxiques gaz germane en semi-conducteurs applications. Beaucoup de germanium interm??diaires r??actifs sont connues: germyle radicaux libres, germyl??nes (similaires ?? carb??nes), et germynes (similaires ?? carbynes). Le compos?? organogermanium 2-carboxyethylgermasesquioxane a ??t?? signal??e pour la premi??re dans les ann??es 1970, et pendant un certain temps a ??t?? utilis?? comme un suppl??ment di??t??tique et de la pens??e d'avoir ??ventuellement des qualit??s anti-tumorales.

Isotopes

Le germanium a cinq naturels isotopes , 70 Ge, 72 Ge, 73 Ge, 74 Ge, 76 Ge. Parmi ceux-ci, 76 Ge est tr??s l??g??rement radioactifs, par d??composition la double d??sint??gration b??ta avec une demi-vie de 1,78 ?? 10 ²¹ ans. 74 Ge est l'isotope le plus commun, ayant une abondance naturelle d'environ 36%. 76 Ge est le moins commun avec une abondance naturelle d'environ 7%. Lorsque bombard??s avec des particules alpha, l'isotope 72 Ge va g??n??rer stable 77 Se, lib??rant des ??lectrons de haute ??nergie dans le processus. Pour cette raison, il est utilis?? en combinaison avec de radon batteries nucl??aires.

Au moins 27 radio-isotopes ont ??galement ??t?? synth??tis??s allant en masse atomique de 58 ?? 89. Le plus stable de ces 68 est Ge, par d??composition capture d'??lectrons avec une demi-vie de 270,95 d. Le moins stable est de 60 Ge avec une demi-vie de 30 mme. Alors que la plupart des radio-isotopes la d??sint??gration de germanium d??sint??gration b??ta, 61 et 64 Ge Ge d??croissance par β + retard?? protons ??missions. 84 Ge Ge isotopes ?? travers 87 pr??sentent aussi mineure β - retard?? neutrons chemins ??missions de d??sint??gration.

Occurrence

Germanium est cr???? par nucl??osynth??se stellaire, principalement par le s-processus asymptotiques ??toiles g??antes de la branche. Le s-processus est lent neutrons capture d'??l??ments plus l??gers ?? l'int??rieur pulsations g??antes rouges ??toiles. Germanium a ??t?? d??tect?? dans l'atmosph??re de Jupiter et dans certaines des ??toiles les plus distantes. Son abondance dans la cro??te de la Terre est d'environ 1,6 ppm. Il ya seulement quelques min??raux comme argyrodite, briartite, germanite, et renierite qui contiennent des quantit??s appr??ciables de germanium, mais pas de gisements exploitables existent pour l'un d'eux. Certains gisements de zinc-cuivre-plomb contiennent suffisamment de germanium ce qu 'il peut ??tre extrait ?? partir du concentr?? de minerai final. Un processus d'enrichissement inhabituelle entra??ne une forte teneur en germanium dans certaines veines de charbon, qui a ??t?? d??couvert par Victor Moritz Goldschmidt au cours d'une vaste enqu??te sur les d??p??ts de germanium. La concentration la plus ??lev??e jamais trouv?? ??tait dans le Hartley cendres de charbon avec un maximum de 1,6% de germanium. Les gisements de charbon pr??s de Xilinhaote, Mongolie int??rieure, contiennent environ 1600 tonnes de germanium.

Production

Renierite

A propos de 118 tonnes de germanium ont ??t?? produites en 2011 dans le monde, principalement en Chine (80 t), la Russie (5 t) et ??tats-Unis (3 t). Germanium est r??cup??r?? comme sous-produit ?? partir de sphal??rite zinc minerais o?? elle est concentr??e dans des quantit??s allant jusqu'?? 0,3%, surtout ?? partir, d'??normes roches s??dimentaires Zn - Pb - Cu (- Ba ) les d??p??ts et les d??p??ts de Zn-Pb ?? carbonate. Les chiffres pour les r??serves GE dans le monde ne sont pas disponibles, mais aux ??tats-Unis, il est estim?? ?? 450 tonnes. En 2007 35% de la demande a ??t?? satisfaite par le germanium recycl??.

Bien qu'il soit principalement produite ?? partir de sphal??rite, il se trouve ??galement dans l'argent , plomb et cuivre minerais. Une autre source de germanium est cendres volantes de centrales ??lectriques au charbon, qui utilisent le charbon de certains gisements de charbon avec une grande concentration de germanium. Russie et la Chine utilis??s comme une source de germanium. Les d??p??ts de la Russie se trouvent dans l'est loin du pays sur L'??le de Sakhaline. Les mines de charbon nord-est de Vladivostok ont ??galement ??t?? utilis??s comme source de germanium. Les d??p??ts en Chine sont principalement situ??s dans le les mines de lignite pr??s Lincang, Yunnan; mines de charbon pr??s de Xilinhaote, Mongolie int??rieure sont ??galement utilis??s.

Les concentr??s de minerai sont le plus souvent sulfur??; ils sont convertis en le oxydes par chauffage ?? l'air, dans un processus connu sous le nom torr??faction:

GeS ₂ + 3 O ₂ → Geo ₂ + 2 SO ₂

Une partie du germanium se retrouve dans la poussi??re produite durant ce processus, tandis que le reste est converti en germanates qui sont lessiv??s avec le zinc de la cendre par l'acide sulfurique. Apr??s neutralisation seul le zinc reste en solution et le pr??cipit?? contenant le germanium et d'autres m??taux. Apr??s avoir r??duit la quantit?? de zinc dans le pr??cipit?? par le proc??d?? Waelz , l'oxyde Waelz r??sidant est lixivi?? une seconde fois. Le le dioxyde est obtenu comme pr??cipit?? et converti avec le chlore gazeux ou acide chlorhydrique pour t??trachlorure de germanium, qui a un point d'??bullition bas et peut ??tre s??par?? par distillation:

GeO ₂ + 4 HCl → GeCl ₄ + 2 H ₂ O

GeO ₂ + 2 Cl ₂ → GeCl ₄ + O ₂

T??trachlorure de germanium est soit hydrolys?? en l'oxyde (GeO ₂₎ ou purifi?? par distillation fractionn??e et ensuite hydrolys??. Le GeO ₂ de grande puret?? est maintenant appropri?? pour la production de verre de germanium. L'oxyde de germanium pur est r??duit par la r??action avec l'hydrog??ne pour obtenir le germanium convient pour les optiques infrarouges ou de l'industrie des semi-conducteurs:

GeO ₂ + H ₂ → 2 Ge + 2 H ₂ O

Le germanium pour la production d'acier et d'autres proc??d??s industriels est normalement r??duite en utilisant du carbone:

GeO ₂ + C → Ge + CO ₂

Applications

Une fibre optique monomode typique. oxyde de germanium est un dopant de la silice de base (Point 1).
1. Noyau 8 um
2. Bardage 125 um
3. Tampon de 250 um
4. Veste 400 um

La fin principales utilisations du germanium en 2007, dans le monde entier, ont ??t?? estim??es ??: 35% pour les fibres optiques des syst??mes, 30% optique infrarouge, de 15% pour catalyseurs de polym??risation, et 15% pour les applications ??lectroniques et ??lectriques solaires. Les 5% restants sont all??s dans d'autres utilisations telles que phosphores, la m??tallurgie, et la chimioth??rapie.

Optique

Les caract??ristiques physiques les plus remarquables de germanium (GeO ₂₎ sont sa haute indice de r??fraction et de son faible dispersion optique. Ceux-ci font qu'il est particuli??rement utile pour lentilles de cam??ra grand-angle, la microscopie et de la partie de noyau de fibres optiques . Il a ??galement remplac?? oxyde de titane, la silice dopant de la fibre de silice, ce qui ??limine la n??cessit?? d'un traitement thermique ult??rieur, ce qui fait que les fibres cassantes. ?? la fin de 2002, l'industrie de la fibre optique a repr??sent?? 60% de l'utilisation de germanium annuelle aux ??tats-Unis, mais cette utilisation repr??sente moins de 10% de la consommation mondiale de large. Est un GeSbTe Mat??riau ?? changement de phase utilis?? pour ses propri??t??s optiques, comme dans DVD r??inscriptibles.

Parce que le germanium est transparent dans l'infrarouge est un tr??s important Mat??riau optique infrarouge, qui peut ??tre facilement d??coup?? et poli dans les lentilles et les fen??tres. Il est surtout utilis?? comme dans l'optique frontal cam??ras thermiques travaillant dans le 8-14 micron gamme de longueur d'onde pour l'imagerie thermique passive et pour la d??tection des points chauds dans le domaine militaire, nuit syst??me de vision dans les voitures, et d'incendie applications. Il est donc utilis?? dans l'infrarouge spectroscopes et autres ??quipements optiques extr??mement sensibles qui n??cessitent des d??tecteurs ?? infrarouge. Le mat??riau a une tr??s haute indice de r??fraction (4.0) et doit donc ??tre enduit anti-reflet. En particulier, un rev??tement antireflet tr??s dur sp??cial de carbone de type diamant (DLC), indice de r??fraction 2,0, est un bon match et produit une surface dure comme du diamant qui peut r??sister ?? beaucoup mauvais traitements de l'environnement.

??lectronique

Les alliages de silicium-germanium deviennent rapidement un mat??riau semi-conducteur importante, pour une utilisation dans des circuits int??gr??s ?? grande vitesse. Circuits utilisant les propri??t??s des jonctions Si-SiGe peuvent ??tre beaucoup plus rapides que ceux utilisant du silicium seul. Silicium-germanium commence ?? remplacer ars??niure de gallium (GaAs) dans les appareils de communication sans fil. Les puces SiGe, avec des propri??t??s ?? grande vitesse, peuvent ??tre faites avec des techniques de production ?? faible co??t, bien ??tablies de la puce de silicium industrie.

La r??cente hausse des co??ts de l'??nergie a am??lior?? l'??conomie de panneaux solaires, un nouvel usage important potentiel du germanium. Le germanium est le substrat de plaquettes ?? haut rendement cellules photovolta??ques ?? jonctions multiples pour les applications spatiales.

Parce que le germanium et ars??niure de gallium ont des constantes de r??seau tr??s similaires, substrats de germanium peut ??tre utilis?? pour fabriquer l'ars??niure de gallium cellules solaires. Les Mars Exploration Rovers et plusieurs satellites utilisent jonction triple ars??niure de gallium sur les cellules germanium.

Substrats de germanium sur isolant sont consid??r??es comme un remplacement potentiel de silicium sur les puces miniaturis??es. D'autres utilisations de l'??lectronique comprennent phosphores dans les lampes fluorescentes, ?? base de germanium et de diodes d'??mission de lumi??re ?? semi-conducteurs (LED). transistors au germanium sont encore utilis??s dans certains p??dales d'effets par des musiciens qui souhaitent reproduire le caract??re tonal distinctif de la "Fuzz" -tone du d??but rock and roll ??poque, notamment le Dallas Arbiter Visage Fuzz.

D'autres utilisations

Un PET bouteille

le dioxyde de germanium est ??galement utilis?? dans les catalyseurs pour polym??risation dans la production de poly??thyl??ne t??r??phtalate (PET). La brillance ??lev??e du polyester produit est surtout utilis?? pour les bouteilles en PET commercialis??s dans le Japon . Cependant, aux ??tats-Unis, le germanium ne est utilis?? pour les catalyseurs de polym??risation. En raison de la similitude entre la silice (SiO ₂₎ et de dioxyde de germanium (GeO _2), la phase stationnaire de la silice dans certaines colonnes de chromatographie en phase gazeuse peuvent ??tre remplac??s par GeO _2.

Au cours des derni??res ann??es a connu germanium utilisation croissante dans les alliages de m??taux pr??cieux. En alliages d'argent sterling, par exemple, il a ??t?? trouv?? pour r??duire firescale, augmenter ternir la r??sistance, et d'augmenter la r??ponse de l'alliage ?? durcissement par pr??cipitation. Un alliage en argent sterling ternir, marque d??pos??e Argentium, n??cessite 1,2% de germanium.

Germanium de haute puret?? d??tecteurs monocristallines peuvent identifier pr??cis??ment les sources de rayonnement-exemple dans la s??curit?? de l'a??roport. Le germanium est utile pour monochromateurs pour lignes de lumi??re utilis?? dans monocristal la diffusion des neutrons et synchrotron diffraction des rayons X. La r??flectivit?? a des avantages sur le silicium et des neutrons haute ??nergie applications X-ray. Cristaux de germanium de haute puret?? sont utilis??s dans des d??tecteurs pour spectroscopie gamma et la recherche de la mati??re noire .

Les compl??ments alimentaires, d??veloppement pharmaceutique, et dangereux pour la sant??

Germanium ne est pas consid??r?? comme essentiel ?? la sant?? des plantes ou des animaux. Germanium dans l'environnement a un impact peu ou pas de la sant??. Ce est principalement parce qu'il se produit habituellement seulement comme un oligo-??l??ment dans les minerais et des mati??res carbon??es, et est utilis?? en tr??s petites quantit??s qui ne sont pas susceptibles d'??tre ing??r??, dans ses diverses applications industrielles et ??lectroniques. Pour des raisons similaires, germanium dans les utilisations finales a peu d'impact sur l'environnement comme un danger biologique. Certains compos??s interm??diaires r??actifs de germanium sont toxiques (voir les pr??cautions ci-dessous).

D??s 1922, les m??decins aux ??tats-Unis ont utilis?? la forme inorganique du germanium (g??n??ralement le sesquioxyde) pour traiter les patients atteints d'an??mie . Il a ??t?? utilis?? dans d'autres formes de traitements comme un stimulant du syst??me immunitaire suppos??e du syst??me, mais son efficacit?? est douteuse. Son r??le dans traitements contre le cancer a ??t?? d??battu, avec l'American Cancer Society affirmant qu'aucun effet anticanc??reux ont ??t?? d??montr??s. La recherche Food and Drug Administration des ??tats-Unis a conclu que le germanium, lorsqu'il est utilis?? comme suppl??ment nutritionnel, "pr??sente le potentiel humain danger pour la sant?? ".

Certains compos??s de germanium sont disponibles en faible dose aux ??tats-Unis que sans ordonnance alimentaire ??suppl??ments?? dans des capsules orales ou des comprim??s. D'autres compos??s de germanium ont ??t?? administr??es par des m??decins alternatives comme des solutions injectables non-FDA-autoris??es. Formes inorganiques solubles de germanium utilis??s dans un premier temps notamment le sel, citrate-lactate, ont conduit ?? un certain nombre de cas de r??nale dysfonctionnement, une st??atose h??patique et p??riph??rique neuropathie chez les personnes qui les utilisent sur une base chronique. Les concentrations plasmatiques et de l'urine germanium dans ces personnes, plusieurs d'entre eux sont morts, ??taient de plusieurs ordres de grandeur sup??rieurs niveaux endog??nes. Une forme organique plus r??cente, b??ta-CarboxyethylGermanium sesquioxyde ( propagermanium), n'a pas montr?? le m??me spectre d'effets toxiques.

Certains compos??s de germanium ont une faible toxicit?? pour les mammif??res , mais avoir des effets toxiques contre certaines bact??ries . Toutefois, aucun compos?? de germanium a encore d??montr?? une utilisation pharmaceutique, soit comme un antibact??rien ou un cancer agent chimioth??rapeutique.

Pr??cautions pour les compos??s de germanium chimiquement r??actifs

Certains des compos??s de germanium sont tr??s r??actifs et pr??sentent un danger imm??diat pour la sant?? humaine de l'exposition. Par exemple, le chlorure de germanium et germane (GeH ₄₎ sont un liquide et de gaz, respectivement, qui peut ??tre tr??s irritant pour les yeux, la peau, les poumons et de la gorge.