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O germânio é um elemento químico de símbolo Ge , número
atômico 32 (32 prótons e 32 elétrons) com massa atómica
72,6 u. À temperatura ambiente, o germânio encontra-se
no estado sólido. É um semi-metal pertencente ao grupo
14 (4 A) da Classificação Periódica dos Elementos.
Foi descoberto em 1871 pelo químico russo Dmitri
Mendeleiev. Mais tarde em 1886 Clemens Winckler
verificou sua existência. 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 como semicondutor em
eletrônica, produção de fibras ópticas e equipamentos de
visão noturna.
Características principais
É um semi-metal sólido, duro, cristalino, de coloração
branco acinzentada, lustroso, quebradiço, que conserva o
brilho em temperaturas ordinárias. Apresenta a mesma
estrutura cristalina do diamante e resiste à ação dos
ácidos e álcalis.
Forma grande número de compostos organolépticos e é um
importante material semicondutor utilizado em
transístores e fotodedectores. Diferentemente da maioria
dos semicondutores, o germânio tem uma pequena banda
proibida ( ``band gap`` ) respondendo de forma eficaz a
radiação infravermelha e pode ser usado em
amplificadores de baixa intensidade.
Aplicações
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:
Fibra óptica.
Eletrônica: Radares, amplificadores de guitarras
elétricas, ligas metálicas de SiGe em circuitos
integrados de alta velocidade.
Óptica de infravermelhos: espectroscópios, sistemas de
visão noturna e outros equipamentos.
Lentes, com alto índice de refração, de ângulo amplo e
para microscópios.
Em jóias é usado uma liga metálica de Au com 12% de
germânio.
Como elemento endurecedor do alumínio, magnésio e
estanho.
Em quimioterapia.
O tetracloreto de germânio é usado como catalisador na
síntese de polímeros ( PET ).
Foi usado enquanto germanato de bismuto no tipo de
camera gama utilizada nos anos 80, em medicina nuclear.
Abundância e obtenção
Os únicos minerais rentáveis para a extração do germânio
são a germanita ( 69% de Ge ) e ranierita ( 7-8% de Ge
); além disso está presente no carvão, na argirodita e
outros minerais. A maior quantidade, em forma de óxido (
GeO2 ), se obtém como subproduto da obtenção do zinco ou
de processos de combustão de carvão ( na Rússia e na
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
de hidrogênio ou carvão roxo é reduzido obtendo-se o
germânio. Com pureza de 99,99%, para usos eletrônicos, é
obtido por refinação mediante a fusão fracionada
resultando cristais de 25 a 35 mm usados em transístores
e diodos; com esta técnica as impurezas podem ser
reduzidas até a 0,0001 ppm.
O desenvolvimento dos transístores de germânio abriu a
porta a numerosas aplicações eletrônicas que atualmente
são cotidianas. Entre 1950 e os primeiros anos da década
de 70, a eletrônica foi a principal responsável pela
crescente demanda de germânio, até a substiuição pelo
silício 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 na
polimerização de plásticos, embora haja estudos para
substituí-lo por catalisadores mais econômicos.
Precauções
Alguns compostos de germânio ( tetracloreto de germânio
) apresentam uma certa toxicidade nos mamíferos, porém
são letais para algumas bactérias.
Geral
Nome, símbolo, número Germânio, Ge, 32
Classe , Série química Semi-metal , do carbono
Grupo, Período, Bloco 14 ( 4A ), 4 , p
Densidade, Dureza 5323 kg/m3, 6
Cor e aparência branco acinzentado
Propriedades atómicas
Massa atómica 72,64(1) u
Raio atómico (calc.) 125 (125) pm
Raio covalente 122 pm
Raio de van der Waals não determinado
Configuração electrónica [Ar]3d10 4s2 4p2
elétrons por Nível de energia 2, 8, 18, 4
Estado de oxidação (óxido) 4 (anfótero)
Estrutura cristalina Cúbica de face centrada
Propriedades físicas
Estado da matéria sólido
Ponto de fusão 1211,4 K (938,25 °C)
Ponto de ebulição 3106 K (2833 °C)
Volume molar 13,63 × 10−6 m3/mol
Entalpia de vaporização 330,9 kJ/mol
Entalpia de fusão 36,94 kJ/mol
Pressão de vapor 0,746 × 10−4Pa a 1210 K
Velocidade do som 5400 m/s a 293,15 K
Informações diversas
Electronegatividade 2,01 (Escala de Pauling)
Capacidade calorífica 320 J/(kg*K)
Condutividade elétrica 1,45 m−1·Ω−1
Condutividade térmica 59,9 W/(m*K)
1º Potencial de ionização 762 kJ/mol
2º Potencial de ionização 1537,5 kJ/mol
3º Potencial de ionização 3302,1 kJ/mol
4º Potencial de ionização 4411 kJ/mol
5º Potencial de ionização 9020 kJ/mol
Isós mais estáveis
iso AN Meia-vida MD ED MeV PD
70Ge 21,23% Ge é isó estável com 38 neutrons
72Ge 27,66% Ge é estável com 40 neutrões (br: nêutrons)
73Ge 7,73% Ge é estável com 41 neutrões
74Ge 35,94% Ge é estável com 42 neutrões
Unidades SI e CNTP exceto quando indicado o contrário
Referências
Enciclopedia libre
USGS - Estadísticas sobre el germanio (producción,
consumo y precios)
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