게르마늄 (Ge), 주기율표의 14 족 (IVa)에서 규소와 주석 사이의 화학 원소, 은회색 메탈 로이드, 금속과 비금속 사이의 중간 특성. 게르마늄은 1886 년까지 독일 화학자 Clemens Winkler에 의해 발견되지 않았지만, 주기적 화학 물질의 존재, 특성 및 위치는 1871 년 러시아 화학자 Dmitry Ivanovich Mendeleyev에 의해 예측되었다. 게르마늄이라는 이름은 라틴어 게르마니아 (Germania) [독일]에서 유래하여 윙클러 (Winkler)가이 요소에 부여한 것입니다.) 게르마늄은 1945 년 이후 반도체로서의 특성이 전자 제품에서 가치있는 것으로 인식 될 때까지 경제적으로 중요하지 않게되었습니다. 현재 많은 다른 물질들도 반도체로 사용되지만 게르마늄은 트랜지스터 및 정류기 및 광전지와 같은 소자의 구성 요소 제조에 여전히 중요한 요소로 남아있다.
탄소 원소
(C), 실리콘 (Si), 게르마늄 (Ge), 주석 (Sn), 납 (Pb) 및 플레로 비움 (F1).
무게 기준으로 게르마늄은 지구의 지각에서 희귀하지만 극히 드문 (약 1.5 백만 분의 1)의 원소는 아니며, 베릴륨, 몰리브덴 및 세슘이 풍부하고 비소, 카드뮴, 안티몬 및 수은 원소를 초과합니다.. 우주에서 게르마늄의 원자 풍부는 50.5 (Si = 1 × 10 6 기준)로 크립톤과 지르코늄의 값과 거의 같으며 셀레늄의 값보다 약간 낮습니다. 우주의 풍부함은 많은 무거운 요소보다 훨씬 적습니다. 예를 들어, 브롬, 스트론튬, 주석, 바륨, 수은 및 납. 베릴륨, 붕소, 스칸듐 및 갈륨을 제외한 게르마늄보다 낮은 핵 전하의 모든 원소는 게르마늄보다 우주적으로 더 풍부합니다. 우주적으로, 게르마늄은 수소 및 헬륨 연소 및 알파-입자 흡수의 초기 과정 후에 중성자 흡수에 의해 형성된 많은 원소 중 하나 인 것으로 여겨진다.
게르마늄은 본질적으로 널리 분포되어 있지만 너무 반응하여 자유로울 수 없습니다. 일차 광물은 아가로 다이 트 (처음부터 분리 된), 게르 마 나이트, 레니 에이트 및 캔 필드 라이트를 포함하며, 이들 모두는 드물다. 게르마늄과 레니 에이트 만이 원소의 상업적 공급원으로 사용되었다. 미량의 게르마늄은 특정 아연 혼합물, 구리 및 비소의 황화 광석 및 석탄에서 발견되며, 후자는 지질 학적 역사에서 석탄기 시대의 식물에 의한 원소 농도의 결과 일 수 있습니다. 현재의 특정 식물은 게르마늄을 농축하는 것으로 알려져 있습니다. 석탄 공정 설비의 아연 공정 농축 물과 재 및 연도 분진은 상업적인 게르마늄 공급원을 제공합니다.
정련 게르마늄에서, 광석에서 얻은 저급 잔류 물은 강한 염산으로 처리되고, 생성 된 사염화 게르마늄은 증류, 반복 된 재분화에 의해 정제 및 가수 분해되어 이산화 게르마늄을 형성하고,이어서 수소에 의해 분말 형태로 환원된다 약 1,100 ° C (불활성 분위기에서 2,000 ° F)의 온도에서 용융되고 잉곳 또는 빌렛으로 주조되는 금속의
요소는 연성이 아니라 취성입니다. 결정의 원자는 다이아몬드의 탄소 원자와 같이 배열됩니다. 게르마늄의 전기적 및 반도체 특성은 실리콘의 전기적 및 반도체 특성과 비슷합니다. 실온에서 공기의 영향을받지 않지만 600 ° -700 ° C (1,100 ° -1,300 ° F)에서 산화되며 할로겐과 빠르게 반응하여 테트라 할라이드를 형성합니다. 산 중에서, 농축 질산 또는 황산 또는 아쿠아 레지 아 (질산 및 염산의 혼합물)만이 게르마늄을 공격한다. 가성 수용액은 거의 영향을 미치지 않지만, 게르마늄은 용융 수산화 나트륨 또는 수산화 칼륨에 빠르게 용해되어 각각의 게르 마 네이트를 형성한다.
게르마늄은 +2 및 +4의 안정한 산화 상태를 형성하며, 후자의 화합물은 더욱 안정적이고 다수이다. 게르마늄의 가장 중요한 두 가지 화합물은 이산화물 (GeO 2)과 사 염화물 (GeCl 4)입니다. 이산화물을 염기성 산화물로 가열함으로써 형성된 게르 마 네이트 는 형광체 (방사선에 의해 에너지가 공급 될 때 발광하는 물질)로서 사용되는 아연 게르 마 네이트 (Zn 2 GeO 4)를 포함한다. 천연 공급원으로부터 게르마늄을 수득 할 때 중간체로서 이미 언급 된 테트라 클로라이드는 약 -50 ° C (-58 ° F)에서 동결되고 84 ° C (183.2 ° F)에서 끓는 휘발성의 무색 액체이다.
전자 장치에 사용하기 위해 게르마늄 잉곳 또는 빌렛은 추가 정제가 필요하며, 이는 일반적으로 구역 정제 기술에 의해 영향을받습니다. 고순도 게르마늄은 소량의 비소, 갈륨 또는 다른 원소를 첨가하여 원하는 전자 특성을 생성함으로써 용융 및 "도핑"된다. 마지막으로, 시드 결정을 핵으로하여 신중하게 제어 된 온도에서 용융물로부터 단결정이 생성됩니다. 게르마늄의 단결정은 용융 된 물질로부터 질소 또는 헬륨 분위기에서 성장된다. 이들은 결정의 성장 동안 용융물에 불순물을 혼입 시키거나, 또는 결정이 형성된 후에 불순물을 확산시킴으로써 전자 공여체 또는 수용체 원자로 도핑 (주입) 됨으로써 반도체로 변환된다.
게르마늄이 +2 산화 상태 인 게르마늄 화합물은 고체로서 잘 특징 지워지며, 일반적으로 쉽게 산화된다. 원소 게르마늄은 그 화합물의 많은 용액 및 용융물로부터 전착 될 수있다. 리터당 1 밀리그램의 용해 된 게르마늄 만이 아연의 전착을 심각하게 방해한다는 것이 흥미 롭다.
전자 장치에 적용되는 것 외에도 게르마늄은 합금 성분 및 형광등 용 형광체로 사용됩니다. 게르마늄은 적외선에 대해 투명하기 때문에, 창 및 렌즈와 같은 이러한 방사선을 감지하고 측정하는 데 사용되는 장비에 사용됩니다. 이산화 게르마늄의 굴절률이 높기 때문에 카메라 및 현미경 대물 렌즈 용 광각 렌즈와 같은 광학 장치에 사용되는 안경의 구성 요소로 유용합니다. 게르마늄과 그 화합물의 독성은 잘 정의되어 있지 않습니다.
게르마늄의 5 가지 안정한 동위 원소는 다음의 상대적인 양으로 발생한다: 게르마늄 -70, 20.5 %; 게르마늄 -72, 27.4 %; 게르마늄 -73, 7.8 %; 게르마늄 -74, 36.5 %; 게르마늄 -76 7.8 % 9 개의 방사성 동위 원소가보고되었다.
요소 속성
| 원자 번호 | 32 |
|---|---|
| 원자량 | 72.59 |
| 녹는 점 | 937.4 ° C (1,719.3 ° F) |
| 비점 | 2,830 ° C (5,130 ° F) |
| 밀도 | 5.323 g / cm 3 |
| 산화 상태 | +2, +4 |
| 전자 구성. | 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 2 |
