 | Germânio |  |
|
|---|
|
| Aparência |
|---|
branco acinzentado
Pedaço de 12gramas de germânio policristalino, 2cm3 |
| Informações gerais |
|---|
| Nome,símbolo,número | Germânio, Ge, 32 |
| Série química | Semimetal |
| Grupo,período,bloco | 14, 4, p |
| Densidade,dureza | 5323kg/m3, 6,0 |
| Número CAS | |
| Número EINECS | |
| Propriedade atómicas |
|---|
| Massa atómica | 72,64u |
| Raio atómico(calculado) | 122pm |
| Raio covalente | 122pm |
| Raio de Van der Waals | 211pm |
| Configuração electrónica | [Ar] 4s2 3d10 4p2 |
| Elétrons(pornível de energia) | 2, 8, 18, 4(ver imagem) |
| Estado(s) de oxidação | 4, 3,2, 1, 0, -1, -2, -3, -4 (óxido anfótero) |
| Óxido | |
| Estrutura cristalina | cúbico de faces centradas |
| Propriedades físicas |
|---|
| Estado da matéria | sólido |
| Ponto de fusão | 1211,40 K |
| Ponto de ebulição | 3106 K |
| Entalpia de fusão | 36,94kJ/mol |
| Entalpia de vaporização | 334kJ/mol |
| Temperatura crítica | K |
| Pressão crítica | Pa |
| Volume molar | 13,63×10−6m3/mol |
| Pressão de vapor | 1Pa a 1644K |
| Velocidade do som | 5400m/s a 20°C |
| Classe magnética | |
| Susceptibilidade magnética | |
| Permeabilidade magnética | |
| Temperatura de Curie | K |
| Diversos |
|---|
| Eletronegatividade(Pauling) | 2,01 |
| Calor específico | 320J/(kg·K) |
| Condutividade elétrica | S/m |
| Condutividade térmica | 59,9W/(m·K) |
| 1.ºPotencial de ionização | 762kJ/mol |
| 2.º Potencial de ionização | 1537,5 kJ/mol |
| 3.º Potencial de ionização | 3302,1 kJ/mol |
| 4.º Potencial de ionização | 4411 kJ/mol |
| 5.º Potencial de ionização | 9020 kJ/mol |
| 6.º Potencial de ionização | kJ/mol |
| 7.º Potencial de ionização | kJ/mol |
| 8.º Potencial de ionização | kJ/mol |
| 9.º Potencial de ionização | kJ/mol |
| 10.º Potencial de ionização | kJ/mol |
| Isótopos mais estáveis |
|---|
|
| Unidades doSI &CNTP, salvo indicação contrária. |
|
Ogermânio é umelemento químico desímboloGe ,número atômico 32 (32prótons e 32elétrons) commassa atómica 72u. Àtemperatura ambiente, o germânio encontra-se noestado sólido.É umsemimetal pertencente aogrupo 14 (IVA) daClassificação Periódica dos Elementos.
Descoberto em 1886 pelo químico alemãoClemens Winkler quando analisava um minério de Freiberg, da Saxônia, o germânio teve, no entanto sua existência prevista 15 anos antes por Mendeleiev, que o chamou aca-silício. As aplicações do germânio estão limitadas ao seu alto custo e em muitos casos estuda-se a sua substituição por materiais mais econômicos. Sua aplicação principal é comosemicondutor emeletrônica, produção defibras ópticas e equipamentos de visão noturna.
O germânio é um metal sólido, duro, cristalino, de coloração branco acinzentada, lustroso, quebradiço, que conserva o brilho em temperaturas ordinárias. Apresenta a mesma estrutura cristalina dodiamante e resiste à ação dosácidos eálcalis.
Forma grande número de compostos organolépticos e é um importante materialsemicondutor utilizado emtransístores efotodetetores. Diferentemente da maioria dos semicondutores, o germânio tem uma pequenabanda proibida (band gap) respondendo de forma eficaz aradiação infravermelha e pode ser usado emamplificadores de baixaintensidade.
As aplicações do germânio estão limitadas ao seu alto custo e em muitos casos estuda-se a sua substituição por materiais mais econômicos.Os principais usos são:
Os únicosminerais rentáveis para a extração do germânio são agermanita (69% de germânio) eranierita (7-8% do elemento); além disso está presente nocarvão, naargirodita e outros minerais. A maior quantidade, em forma deóxido (GeO2), se obtém como subproduto da obtenção dozinco ou de processos decombustão de carvão (naRússia e naRepública Popular da China se encontra em processo de desenvolvimento).
É separado dos outros metais existentes no mineral transformando-o em GeCl4 volátil. O tetracloreto obtido é hidrolisado em óxido de germânio (GeO2) que, através dehidrogênio ou carvão roxo éreduzido obtendo-se o germânio.Com pureza de 99,99%, para usos eletrônicos, é obtido por refinação mediante afusão fracionada resultando cristais de 25 a 35 mm usados em transístores e díodos; com esta técnica as impurezas podem ser reduzidas até a 0,0001ppm.
O desenvolvimento dos transístores de germânio abriu a porta a numerosas aplicações eletrônicas que atualmente são quotidianas. Entre1950 e os primeiros anos da década de 70, a eletrônica foi a principal responsável pela crescente demanda de germânio, até a substituição pelosilício com propriedades elétricas superiores. Atualmente, grande parte do consumo é destinada para a produção de fibras ópticas (cerca da metade), equipamentos de visão noturna e como catalisador napolimerização de plásticos, embora haja estudos para substituí-lo por catalisadores mais econômicos.
O germânio elementar seoxida lentamente paraGeO2 a 250°C. É insolúvel emácidos diluídos eálcalis, mas se dissolve lentamente emácido sulfúrico concentrado e reage violentamente com bases fundidas para produzir germanatos (GeO3-2). O germânio ocorre principalmente noestado de oxidação +4, embora sejam conhecidos muitos compostos com o estado de oxidação +2. [31] Outros estados de oxidação são raros, tais como o +3 encontrado emcompostos tais como Ge2Cl6, e 3 e 1 observada na superfície deóxidos, ou estados de oxidação negativos em germanos, como o nox -4 no GeH4.Ânions Clusters de germânio (íonsZintl), tais como Ge42−, Ge94−, Ge92−, [(Ge9)2]6− foram preparados por extração a partir deligas contendometais alcalinos e germânio emamônia líquida na presença deetilenodiamina ou umacriptando. Os estados de oxidação do elemento nestes íons não são inteiros, semelhante ao ozonídeos, O3-.
Dois óxidos de germânio são conhecidos:dióxido de germânio (GeO2, germânia) emonóxido de germânio (GeO). O dióxido GeO2 pode ser obtido porustulação do sulfeto de germânio (GeS2), e é um pó branco que é ligeiramente solúvel na água, mas reage com álcalis para formar germanatos. O monóxido de germânio ou óxido germanoso pode ser obtido pela reação de GeO2 com germânio elementar a altatemperatura. O GeO2 (e os óxidos relacionados e germanatos) exibem a propriedade incomum de ter um altoíndice de refração para a luz visível, mas transparência à luz infravermelha. Ogermanato de bismuto,Bi4Ge3O12, (BGO) é usado como umcintilador. GeSe2, e o monossulfeto GeS, oseleneto GeSe, e otelureto GeTe. GeS2 se forma como um precipitado branco quando osulfeto de hidrogênio é passado através de soluções fortemente ácidas contendo Ge(IV). O dissulfeto é apreciavelmentesolúvel em água e em soluções de álcalis cáusticos ou sulfetosalcalinos. No entanto, não é solúvel em água ácida, o que permitiu a Winkler descobrir o elemento. Ao aquecer o dissulfeto em uma corrente dehidrogênio, o monosulfeto GeS é formado, quesublima em chapas finas de cor escura e brilho metálico, e é solúvel em soluções de álcalis cáusticos. Após afusão comcarbonatos alcalinos e compostos deenxofre,formam-se sais de germânio conhecidos como tiogermanatos.
Alguns compostos de germânio (tetracloreto de germânio) apresentam uma certatoxicidade nos mamíferos, porém são letais para algumasbactérias.
