German (Ge)
German (Ge, łac. Germanium) to pierwiastek o liczbie atomowej 32, leżący w 4 okresie układu okresowego i 14 grupie. Należy do kategorii: Półmetale.
German w układzie okresowym
Pierwiastek leży w czwartym okresie, czyli w czwartym poziomym rzędzie tablicy — to oznacza, że jego elektrony rozmieszczone są na 4 powłokach. Znajduje się w 14 grupie (blok p — elektrony walencyjne zapełniają podpowłokę p). W tej samej grupie stoją: Węgiel, Krzem, Cyna, Ołów, Flerow — pierwiastki z jednej grupy mają podobną liczbę elektronów walencyjnych, dlatego zachowują się chemicznie podobnie. W temperaturze pokojowej German jest ciałem stałym (topnieje w 938,25 °C, wrze w 2833 °C).
Dane pierwiastka German
| Symbol chemiczny | Ge |
|---|---|
| Liczba atomowa (Z) | 32 |
| Masa atomowa | 72,63 u |
| Liczba masowa | 74 |
| Grupa | 14 |
| Okres | 4 |
| Blok | p |
| Kategoria | Półmetale |
| Konfiguracja elektronowa | [Ar] 3d¹⁰ 4s² 4p² |
| Wartościowość | IV |
| Stopnie utlenienia | +2, +4 |
| Elektroujemność (Pauling) | 2,01 |
| Energia jonizacji | 7,9 eV |
| Temperatura topnienia | 938,25 °C |
| Temperatura wrzenia | 2833 °C |
| Gęstość | 5,323 g/cm³ |
| Promień atomowy | 125 pm |
| Zawartość w skorupie ziemskiej | 1,5 mg/kg |
| Nazwa łacińska | Germanium |
| Rok odkrycia | 1886 |
| Odkrywca | Clemens Winkler |
German — co to za pierwiastek
Pierwszy tranzystor był z germanu; dziś pracuje w optyce podczerwonej i światłowodach.
Właściwości pierwiastka German
German jest szarobiałym, twardym i kruchym półmetalem o metalicznym połysku, a jego kryształy mają taką samą budowę jak diament. Jest półprzewodnikiem, więc w niskich temperaturach prawie nie przewodzi prądu, a im cieplej, tym przewodzi lepiej, czyli odwrotnie niż metale. Gęstość wynosi 5,323 grama na centymetr sześcienny, topi się w 938,25 stopnia, a wrze w 2833. Na powietrzu i w wodzie jest trwały, nie działają na niego kwasy nieutleniające, ustępuje dopiero stężonemu kwasowi azotowemu i mocnym utleniaczom. W związkach występuje na stopniach plus dwa i plus cztery, przy czym plus cztery zdecydowanie przeważa. Podobnie jak woda i krzem rozszerza się przy krzepnięciu. Metaliczny german uchodzi za mało toksyczny.
Zastosowanie pierwiastka German
Największa część germanu idzie dziś do światłowodów: rdzeń włókna domieszkuje się ditlenkiem germanu, żeby podnieść współczynnik załamania i utrzymać światło wewnątrz włókna. Drugie duże pole to optyka podczerwieni, bo german jest przezroczysty dla promieniowania cieplnego i robi się z niego soczewki oraz okienka kamer termowizyjnych, noktowizorów i czujników przemysłowych. Z germanu o bardzo wysokiej czystości buduje się detektory promieniowania gamma o wyjątkowej rozdzielczości, używane w pracowniach pomiaru skażeń. Związki germanu bywają katalizatorem produkcji tworzywa, z którego powstają butelki na napoje. Stopy krzemowo-germanowe pracują w szybkich układach radiowych telefonów, a warstwy germanu stanowią podłoże wydajnych ogniw słonecznych do satelitów. Historycznie z germanu robiono pierwsze tranzystory i diody radioodbiorników.
German — najważniejsze związki chemiczne
Ditlenek germanu GeO₂ to najważniejszy związek użytkowy: biały proszek, od którego zaczyna się produkcja szkła światłowodowego i który pełni rolę katalizatora. Chlorek germanu(IV) GeCl₄ jest ciekłym półproduktem, łatwym do oczyszczenia przez destylację i przekształcanym potem w tlenek. Germanowodór GeH₄ to trujący gaz używany do osadzania cienkich warstw germanu w produkcji układów scalonych. W przyrodzie german występuje głównie w rzadkich siarczkach, takich jak argyrodyt i germanit. Znane są też związki germanoorganiczne, w których atom germanu wiąże się bezpośrednio z węglem; wykorzystuje się je w syntezie i w badaniach materiałowych.
German — gdzie go spotykasz
- światłowody
- optyka termowizyjna
- tranzystory dawnych radioodbiorników
German w szkole — co trzeba wiedzieć
German leży w 14 grupie, tuż pod krzemem, i ma cztery elektrony walencyjne, co widać w końcówce konfiguracji 4s² 4p². Na sprawdzianie pojawia się zwykle w dwóch kontekstach. Pierwszy to półmetale, czyli pierwiastki leżące na schodkowej granicy między metalami a niemetalami: bor, krzem, german, arsen, antymon, tellur. Warto umieć wskazać je w tablicy. Drugi to historia układu okresowego i german jako ekakrzem przewidziany przez Mendelejewa. Częste pomyłki to mylenie symbolu Ge z Ga, czyli galem, oraz przekonanie, że półprzewodnik przewodzi tym lepiej, im jest zimniejszy, podczas gdy jest dokładnie odwrotnie.
German — historia odkrycia
German wyodrębnił w 1886 roku Clemens Winkler we Freibergu, analizując świeżo znaleziony minerał argyrodyt. Bilans analizy nie chciał się zamknąć, a brakująca część okazała się nowym pierwiastkiem. Szybko rozpoznano, że to przewidziany przez Dmitrija Mendelejewa piętnaście lat wcześniej ekakrzem, którego właściwości uczony wyliczył z układu okresowego. Zgodność przewidywań z pomiarami była tak dobra, że odkrycie uchodzi za jeden z najmocniejszych argumentów za trafnością układu okresowego. Nazwę Winkler nadał od łacińskiej nazwy Niemiec. Zanim ustalono ostateczną nazwę, Winkler rozważał inną, nawiązującą do planety Neptun.
German — skąd wzięła się nazwa
łac. Germania — Niemcy
German — izotopy
german-74 dominuje
German — bezpieczeństwo
Metal niskotoksyczny; niektóre związki drażniące.
Ciekawostki o pierwiastku German
- Pierwszy tranzystor w historii, z 1947 roku, był germanowy.
- Pierwsze tranzystory i diody w powojennych radioodbiornikach były germanowe; krzem wyparł german, bo lepiej znosi wysoką temperaturę.
- Detektory germanowe do pomiaru promieniowania gamma trzeba chłodzić ciekłym azotem, inaczej szumią zbyt mocno.
- German nie ma własnych dużych złóż i pozyskuje się go głównie jako produkt uboczny przerobu rud cynku oraz popiołów z węgla.
Najczęstsze pytania o pierwiastek German
Jaki jest symbol chemiczny pierwiastka German?
Symbol chemiczny to Ge. Nazwa łacińska brzmi Germanium.
Jaką liczbę atomową ma German?
Liczba atomowa (Z) wynosi 32, czyli w jądrze atomu jest 32 protonów. Masa atomowa to 72,63 u.
Jaka jest wartościowość pierwiastka German?
Typowa wartościowość to IV. Spotykane stopnie utlenienia: +2, +4.
Jaka jest konfiguracja elektronowa pierwiastka German?
Konfiguracja skrócona to [Ar] 3d¹⁰ 4s² 4p². Pierwiastek należy do bloku p.
Gdzie w codziennym życiu spotykamy pierwiastek German?
Najczęściej: światłowody, optyka termowizyjna oraz tranzystory dawnych radioodbiorników.
← Wróć do układu okresowego · Zobacz wszystkie: Półmetale · Układ okresowy do druku