Germanio

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Galio - Germanio - Arsénico Si Ge Sn       Tabla completa
General
Nombre, símbolo, número	Germanio, Ge, 32
Serie química	Metaloides
Grupo, periodo, bloque	14, 4 , p
Densidad, dureza Mohs	5323 kg/m³, 6
Apariencia	Blanco grisáceo
Propiedades atómicas
Peso atómico	72,64 uma
Radio medio†	125 pm
Radio atómico calculado	125 pm
Radio covalente	122 pm
Radio de Van der Waals	Sin datos
Configuración electrónica	[Ar]3d10 4s² 4p²
Estados de oxidación (óxido)	4 (anfótero)
Estructura cristalina	Cúbica centrada en las caras
Propiedades físicas
Estado de la materia	Sólido
Punto de fusión	1211,4 K
Punto de ebullición	3093 K
Entalpía de vaporización	330,9 kJ/mol
Entalpía de fusión	36,94 kJ/mol
Presión de vapor	0,0000746 Pa a 1210 K
Velocidad del sonido	5400 m/s a 293,15 K
Información diversa
Electronegatividad	2,01 (Pauling)
Calor específico	320 J/(kg·K)
Conductividad eléctrica	1,45 m-1·Ω-1
Conductividad térmica	59,9 W/(m·K)
1° potencial de ionización	762 kJ/mol
2° potencial de ionización	1537,5 kJ/mol
3° potencial de ionización	3302,1 kJ/mol
4° potencial de ionización	4411 kJ/mol
5° potencial de ionización	9020 kJ/mol
Isótopos más estables
iso. AN periodo de semidesintegración MD ED MeV PD 70Ge 21,23% Ge es estable con 38 neutrones 72Ge 27,66% Ge es estable con 40 neutrones 73Ge 7,73% Ge es estable con 41 neutrones 74Ge 35,94% Ge es estable con 42 neutrones
Valores en el SI y en condiciones normales (0 °C y 1 atm), salvo que se indique lo contrario. †Calculado a partir de distintas longitudes de enlace covalente, metálico o iónico.

El germanio es un elemento químico con número atómico 32, y símbolo Ge perteneciente al grupo 14 de la tabla periódica de los elementos.

[editar] Características principales

Es un metaloide sólido duro, cristalino, de color blanco grisáceo lustroso, deleznable, que conserva el brillo a temperaturas ordinarias. Presenta la misma estructura cristalina que el diamante y resiste a los ácidos y álcalis.

Forma gran número de compuestos organometálicos y es un importante material semiconductor utilizado en transistores y fotodetectores. A diferencia de la mayoría de semiconductores, el germanio tiene una pequeña banda prohibida (band gap) por lo que responde de forma eficaz a la radiación infrarroja y puede usarse en amplificadores de baja intensidad.

[editar] Aplicaciones

Las aplicaciones del germanio se ven limitadas por su elevado coste y en muchos casos se investiga su sustitución por materiales más económicos.

• Fibra óptica.
• Electrónica: Radares y amplificadores de guitarras eléctricas usados por músicos nostálgicos del sonido de la primera época del rock and roll; aleaciones SiGe en circuitos integrados de alta velocidad. También se utilizan compuestos sandwich Si/Ge para aumentar la movilidad de los electrones en el silicio (streched silicon)
• Óptica de infrarrojos: Espectroscopios, sistemas de visión nocturna y otros equipos.
• Lentes, con alto índice de refracción, de ángulo ancho y para microscopios.
• En joyería se usa la aleación Au con 12% de germanio.
• Como elemento endurecedor del aluminio, magnesio y estaño.
• Quimioterapia.
• El teratracloruro de germanio es un ácido de Lewis y se usa como catalizador en la síntesis de polímeros (PET).

[editar] Historia

Las propiedades del germanio (del latín Germania, Alemania) fueron predichas en 1871 por Mendeleyev en función de su posición en la tabla periódica, elemento al que llamó eka-silicio. El alemán Clemens Winkler demostró en 1886 la existencia de este elemento, descubrimiento que sirvió para confirmar la validez de la tabla periódica habida cuenta de las similitudes entre las propiedades predichas y las observadas:

[editar] Abundancia y obtención

Los únicos minerales rentables para la extracción del germanio son la germanita (69% de Ge) y ranierita (7-8% de Ge); además está presente en el carbón, la argirodita y otros minerales. La mayor cantidad, en forma de óxido (GeO₂), se obtiene como subproducto de la obtención del cinc o de procesos de combustión de carbón (en Rusia y China se encuentra el proceso en desarrollo).

La purificación del germanio pasa por su tetracloruro que puede ser destilado y luego es reducido al elemento con hidrógeno o con magnesio elemental.

Con pureza del 99,99%, para usos electrónicos se obtiene por refino mediante fusión por zonas resultando cristales de 25 a 35 mm usados en transistores y diodos; con esta técnica las impurezas se pueden reducir hasta 0,0001 ppm.

El desarrollo de los transistores de germanio abrió la puerta a numerosas aplicaciones electrónicas que hoy son cotidianas. Entre 1950 y los primeros 70, la electrónica constituyó el grueso de la creciente demanda de germanio hasta que empezó a sustituirse por el silicio por sus superiores propiedades eléctricas. Actualmente la gran parte del consumo se destina a fibra óptica (cerca de la mitad), equipos de visión nocturna y catálisis en la polimerización de plásticos, aunque se investiga su sustitución por catalizadores más económicos. En el futuro es posible que se extiendan las aplicaciones electrónicas de las aleaciones silicio-germanio en sustitución del arseniuro de galio especialmente en las telecomunicaciones sin cable.

Además se investigan sus propiedades bactericidas ya que su toxicidad para los mamíferos es escasa.

[editar] Isótopos

El germanio tiene cinco isótopos estables siendo el más abundante el Ge-74 (35,94%). Se han caracterizado 18 radioisótopos de germanio, siendo el Ge-68 el de mayor vida media con 270,8 días. Se conocen además 9 estados metaestables.

[editar] Precauciones

Algunos compuestos de germanio (tetrahidruro de germanio) tienen una cierta toxicidad en los mamíferos pero son letales para algunas bacterias.

[editar] Referencias

• Enciclopedia libre
• USGS - Estadísticas sobre el germanio (producción, consumo y precios)