germanium

Germanium ble brukt halvlederindustrien i mange år, og på grunn av sine halvlederegenskaper ble germanium brukt til å lage den første transistoren. Silisium har senere tatt over som det viktigste halvledermaterialet fordi båndgapet i germanium er mindre enn for silisium.

For elektroniske formål kreves en ekstrem renhet, og man regner med at germanium og silisium er de grunnstoffene som er blitt fremstilt med størst renhet. Dette oppnås ved sonerensing som gir materialer hvor forurensingsmengden bare utgjør én del av 10 milliarder.

Germanium benyttes også i stor grad i spesialglass; ikke i ren form, men som germaniumoksid, GeO₂. Disse glassene har høy brytningsindeks, noe som betyr at de bryter lys godt. Glass av denne typen benyttes derfor i vidvinkellinser. Glasset benyttes også i enkelte fiberoptiske kabler.

Enkelte GeO₂-holdige glass har dessuten den egenskapen at de slipper gjennom infrarødt lys, noe som utnyttes i nattkikkerter og i varmebildekameraer. De viktigste anvendelsene av germanium er i optiske enheter for infrarød transmisjon.

Germanium er et sjeldent grunnstoff som kun utgjør 0,0007 vektprosent av jordskorpen.

Germanium forekommer i mineralene argyroditt (4Ag₂S·GeS₂), germanitt (Cu₆FeGeS₈) og reomeritt. Disse mineralene er relativt sjeldne og utvinnes ikke.

Germanium finnes også i urent bly, sinkmalmer og asker av kull. Det finnes opp mot 2 prosent germanium i enkelte kullforekomster.

Germanium har ingen kjent biologisk rolle.

Forbindelsene germaniumhydrid (GeH₄) og germaniumklorid (GeCl₄) er svært giftige og ansees for å være de mest akutt giftige forbindelsene av germanium. Dyreforsøk viser at GeH₄ forårsaker degenerative forandringer i blant annet nyrer og lever. Inhalert GeCl₄ har betydelig irriterende virkninger i de øvre luftveiene hos forsøksdyr, og kan føre til akutt bronkitt.

De øvrige saltene av germanium er lite giftige for pattedyr, men tar knekken på visse bakterier.

Det finnes matplanter som inneholder målbare mengder germanium, for eksempel hvitløk og ginseng. Konsentrasjonene er imidlertid så små at dette ikke utgjør noen helserisiko.

Den russiske kjemikeren Dmitrij Mendelejev hevdet allerede i 1871 da han satt opp periodesystemet at germanium måtte eksistere. Han ga det navnet eka-silisium.

Den tyske kjemikeren Clemens Winkler oppdaget grunnstoffet 15 år senere i mineralet argyroditt. Han ga det navnet germanium etter Germania, som er det latinske navnet for Tyskland.

I 1947 ble det oppdaget at germanium kunne brukes til å lage transistorer. Fra en verdensproduksjon på 100 kilogram germanium per år i 1947, steg produksjonen snart til 150 tonn germanium per år.

Germanium utvinnes kommersielt fra rester ved gass- og kullforbrenning, og er et biprodukt ved sinkfremstilling. Et fellestrekk for fremstillingsmetodene er at germaniumtetraklorid, GeCl₄ (kokepunkt 83,1 °C), blir raffinert ved destillasjon og hydrolysert med vann til germaniumdioksid, GeO₂. Germanium blir til slutt fremstilt ved å redusere oksidet med hydrogen i grafittdigler ved 650 °C.

Det produseres rundt 80 tonn germanium på verdensbasis per år.

Germanium tilhører gruppe 14 i periodesystemet og er et halvmetall (metalloid). Det er hardt og sprøtt og har struktur som diamant. Det holder seg godt i luft ved romtemperatur på grunn av et beskyttende belegg av GeO₂. Germanium er dessuten en halvleder.

Det vanligste oksidasjonstrinnet til germanium i kjemiske forbindelser er +IV, mens +II er mindre vanlig.

• halvledere
• transistor
• grunnstoff
• halvmetaller
• periodesystemet

• Periodesystemet.no: germanium