Technische encyclopedie

Winkler Prins (1975)

Gepubliceerd op 10-01-2025

GERMANIUM

betekenis & definitie

symbool: Ge, chemisch element met atoomnummer 32, relatieve atoommassa 72,59, met vijf natuurlijke isotopen (70Ge, 72Ge, 73Ge, 74Ge, 76Ge) en een tiental kunstmatige radioactieve.

In 1871 werd het element als eka-silicium door Mendelejeff voorspeld; in 1886 werd het uit argyrodiet geïsoleerd door C.A. Winkler. Germanium is een bros, zilvergrijs element, dat kristalliseert in de diamantstructuur. Het is een halfgeleider: toevoeging van kleine hoeveelheden van andere elementen heeft grote invloed op de elektrische eigenschappen. De diëlektrische constante van het zuivere metaal is 16; het smeltpunt 936°C, de relatieve dichtheid 5,32. Germanium is een zeldzaam element; de aardkorst bevat gemiddeld 2 gram per ton. Het komt hoofdzakelijk voor als sulfide of in sulfidische mineralen zoals argyrodiet en germaniet; in de Verenigde Staten komt het in zinkblenden voor. Een zeer belangrijke bron is het mineraal renieriet, dat 7% germanium bevat.

Over het algemeen wordt germanium uit de ertsen bereid door omzetting in het vluchtige tetrachloride GeCl4, dat wordt overgedestilleerd en door water gehydrolyseerd tot het dioxide GeO2, dat vervolgens bij 675°C met waterstof wordt gereduceerd. Zeer zuiver germanium voor halfgeleiders (met een gehalte onzuiverheden kleiner dan 10−9 atoomprocent) wordt verkregen door zonesmelting. Wat betreft eigenschappen staat germanium in tussen silicium en tin (vierde hoofdgroep van het Periodiek Systeem). Bij kamertemperatuur wordt germanium zeer langzaam aangetast door water, verdunde loog en zuren. Het lost snel op in mengsels van salpeterzuur en waterstoffluoride. Bij 100°C lost het ook snel op in zwavelzuur.

Germanium is voor de komst van de siliciumtechnologieën als halfgeleider van zeer groot belang geweest in de elektronica. In de kernfysica worden detectoren toegepast bestaande uit germanium waarin enig lithium is gediffundeerd; men kan ermee met een zeer goed oplossend vermogen gammaspectra meten. Als bestanddeel van glas ter vervanging van silicium verleent het daaraan een hoge brekingsindex. Germaniumlenzen worden gebruikt in het infrarode gebied. Een eutectische germanium-goudlegering wordt gebruikt voor het solderen van goud.

< >