Germanium (Ge), unsur kimia antara silikon dan timah dalam Kumpulan 14 (IVa) jadual berkala, metalloid kelabu keperakan, sifat perantaraan antara logam dan bukan logam. Walaupun germanium tidak ditemui hingga tahun 1886 oleh Clemens Winkler, seorang ahli kimia Jerman, keberadaannya, sifatnya, dan kedudukannya dalam sistem berkala telah diramalkan pada tahun 1871 oleh ahli kimia Rusia Dmitry Ivanovich Mendeleyev, yang menyebut unsur hipotetis itu sebagai ekasilicon. (Nama germanium berasal dari kata Latin Germania [Jerman] dan diberikan kepada elemen oleh Winkler.) Germanium tidak menjadi penting secara ekonomi sehingga selepas tahun 1945, ketika sifatnya sebagai semikonduktor diakui sebagai nilai dalam elektronik. Banyak bahan lain sekarang juga digunakan sebagai semikonduktor, tetapi germanium tetap menjadi kepentingan utama dalam pembuatan transistor dan komponen untuk peranti seperti penyearah dan photocell.
unsur kumpulan karbon
(C), silikon (Si), germanium (Ge), timah (Sn), plumbum (Pb), dan flerovium (Fl).
Berdasarkan berat badan, germanium adalah unsur langka tetapi bukan sangat jarang (kira-kira 1.5 bahagian per juta) di kerak bumi, sama dengan berilium, molibdenum, dan cesium yang banyak dan melebihi unsur arsenik, kadmium, antimoni, dan merkuri. Dalam kosmos, kelimpahan atom germanium adalah 50,5 (berdasarkan Si = 1 × 10 6), nilai kira-kira sama dengan nilai untuk krypton dan zirkonium dan hanya sedikit lebih sedikit daripada selenium. Kelimpahan kosmik jauh lebih sedikit daripada jumlah unsur yang lebih berat; contohnya, bromin, strontium, timah, barium, merkuri, dan plumbum. Semua unsur muatan nuklear lebih rendah daripada germanium, kecuali berilium, boron, skandium, dan gallium, secara kosmik lebih banyak daripada germanium. Secara kosmik, germanium dipercayai salah satu daripada banyak unsur yang terbentuk oleh penyerapan neutron setelah proses awal pembakaran hidrogen dan helium dan penyerapan zarah alfa.
Germanium diedarkan secara meluas di alam semula jadi tetapi terlalu reaktif sehingga tidak berlaku. Mineral utama termasuk argyrodite (dari mana ia pertama kali diasingkan), germanit, renierite, dan canfieldite, semuanya jarang; hanya germanit dan renierite yang telah digunakan sebagai sumber komersial untuk elemen tersebut. Jumlah jejak germanium dijumpai dalam campuran zink tertentu, dalam bijih sulfida tembaga dan arsenik, dan di arang batu, yang terakhir mungkin merupakan konsekuensi dari kepekatan unsur oleh tumbuhan pada Zaman Carboniferous dalam sejarah geologi. Tumbuhan masa kini tertentu diketahui memekatkan germanium. Kedua-dua pekatan proses zink dan abu dan debu serpihan dari pemasangan arang batu menyediakan sumber germanium komersial.
Dalam menyempurnakan germanium, residu bermutu rendah yang diperoleh dari bijihnya diolah dengan asid hidroklorik yang kuat, dan tetraklorida germanium yang dihasilkan disuling, disucikan dengan penyulingan semula berulang, dan dihidrolisiskan untuk membentuk germanium dioksida, yang kemudian dikurangkan oleh hidrogen menjadi bentuk serbuk logam yang dicairkan pada suhu kira-kira 1,100 ° C (2,000 ° F [dalam suasana lengai]) dan dilemparkan ke dalam jongkong atau bilet.
Unsurnya rapuh dan bukannya mulur; atom dalam kristalnya disusun seperti atom karbon dalam berlian. Ciri elektrik dan semikonduktor germanium setanding dengan ciri-ciri silikon. Ia tidak diserang oleh udara pada suhu bilik tetapi dioksidakan pada suhu 600 ° -700 ° C (1,100 ° -1,300 ° F) dan bertindak balas dengan cepat dengan halogen untuk membentuk tetrahalida. Di antara asid, hanya asid nitrat atau sulfurik pekat atau aqua regia (campuran asid nitrik dan hidroklorik) menyerang germanium dengan ketara. Walaupun larutan kaustik berair menghasilkan sedikit kesan padanya, germanium larut dengan cepat dalam natrium hidroksida cair atau kalium hidroksida, sehingga membentuk germanat masing-masing.
Germanium membentuk keadaan pengoksidaan stabil +2 dan +4, sebatian yang terakhir lebih stabil dan banyak. Dua sebatian germanium yang paling penting ialah dioksida (GeO 2) dan tetraklorida (GeCl 4). Germanates, dibentuk dengan memanaskan dioksida dengan oksida asas, termasuk zink germanate (Zn 2 GeO 4), digunakan sebagai fosfor (bahan yang memancarkan cahaya ketika digerakkan oleh radiasi). Tetraklorida, yang sudah disebut sebagai perantara dalam memperoleh germanium dari sumber semula jadi, adalah cecair tidak menentu dan tidak berwarna yang membeku pada suhu sekitar -50 ° C (-58 ° F) dan mendidih pada suhu 84 ° C (183.2 ° F).
Untuk digunakan dalam alat elektronik, jongkong atau billet germanium memerlukan pemurnian lebih lanjut, yang biasanya dilakukan dengan teknik penyempurnaan zon. Germanium yang sangat murni kemudian dicairkan dan "didoping" dengan penambahan jumlah arsenik, gallium, atau unsur-unsur lain untuk menghasilkan ciri-ciri elektronik yang diinginkan. Akhirnya, kristal tunggal dihasilkan dari pencairan pada suhu yang dikawal dengan teliti, menggunakan kristal biji sebagai inti. Kristal tunggal germanium ditanam di atmosfer nitrogen atau helium dari bahan lebur. Ini kemudian diubah menjadi semikonduktor dengan didoping (disuntikkan) dengan atom penderma atau akseptor elektron, baik dengan memasukkan kekotoran dalam lebur semasa pertumbuhan kristal atau dengan menyebarkan kekotoran ke dalam kristal setelah ia terbentuk.
Sebatian Germanium di mana germanium berada dalam keadaan pengoksidaan +2 dicirikan dengan baik sebagai pepejal, dan secara amnya ia mudah teroksidasi. Elemen germanium dapat dielakkan secara elektrod dari banyak larutan dan lebur sebatiannya. Menarik bahawa hanya satu miligram germanium terlarut per liter secara serius mengganggu elektrodeposisi zink.
Selain aplikasinya dalam alat elektronik, germanium digunakan sebagai komponen aloi dan dalam fosfor untuk lampu pendarfluor. Kerana germanium transparan terhadap radiasi inframerah, ia digunakan dalam peralatan yang digunakan untuk mengesan dan mengukur radiasi tersebut, seperti tingkap dan lensa. Indeks pembiasan germanium dioksida yang tinggi menjadikannya berharga sebagai komponen kaca mata yang digunakan dalam peranti optik, seperti lensa sudut lebar untuk tujuan kamera dan mikroskop. Toksikologi germanium dan sebatiannya kurang jelas.
Lima isotop germanium yang stabil berlaku dalam jumlah relatif berikut: germanium-70, 20.5 peratus; germanium-72, 27.4 peratus; germanium-73, 7.8 peratus; germanium-74, 36.5 peratus; dan germanium-76, 7.8 peratus. Sembilan isotop radioaktif telah dilaporkan.
Sifat Elemen
| nombor atom | 32 |
|---|---|
| berat atom | 72.59 |
| takat lebur | 937.4 ° C (1,719.3 ° F) |
| takat didih | 2,830 ° C (5,130 ° F) |
| ketumpatan | 5.323 g / cm 3 |
| keadaan pengoksidaan | +2, +4 |
| konfigurasi elektron. | 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 2 |
