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Germânio
Gálio ← Germânio → Arsênio Si     32 Ge                                                                                                                                                                                                                                           ↑ Ge ↓ Sn Tabela completa • Tabela estendida
Aparência
branco acinzentado Pedaço de 12 gramas de germânio policristalino, 2cm3
Informações gerais
Nome, símbolo, número	Germânio, Ge, 32
Série química	Semimetal
Grupo, período, bloco	14, 4, p
Densidade, dureza	5323 kg/m3, 6,0
Número CAS
Número EINECS
Propriedade atómicas
Massa atômica	72,64 u
Raio atómico (calculado)	122 pm
Raio covalente	122 pm
Raio de Van der Waals	211 pm
Configuração electrónica	[Ar] 4s2 3d10 4p2
Elétrons (por nível de energia)	2, 8, 18, 4 (ver imagem)
Estado(s) de oxidação	4, 3, 2, 1, 0, -1, -2, -3, -4 (óxido anfótero)
Óxido
Estrutura cristalina	cúbico de faces centradas
Propriedades físicas
Estado da matéria	sólido
Ponto de fusão	1211,40 K
Ponto de ebulição	3106 K
Entalpia de fusão	36,94 kJ/mol
Entalpia de vaporização	334 kJ/mol
Temperatura crítica	K
Pressão crítica	Pa
Volume molar	13,63×10−6m3/mol
Pressão de vapor	1 Pa a 1644 K
Velocidade do som	5400 m/s a 20 °C
Classe magnética
Susceptibilidade magnética
Permeabilidade magnética
Temperatura de Curie	K
Diversos
Eletronegatividade (Pauling)	2,01
Calor específico	320 J/(kg·K)
Condutividade elétrica	S/m
Condutividade térmica	59,9 W/(m·K)
1º Potencial de ionização	762 kJ/mol
2º Potencial de ionização	1537,5 kJ/mol
3º Potencial de ionização	3302,1 kJ/mol
4º Potencial de ionização	4411 kJ/mol
5º Potencial de ionização	9020 kJ/mol
6º Potencial de ionização	kJ/mol
7º Potencial de ionização	kJ/mol
8º Potencial de ionização	kJ/mol
9º Potencial de ionização	kJ/mol
10º Potencial de ionização	kJ/mol
Isótopos mais estáveis
iso AN Meia-vida MD Ed PD MeV 68Ge sintético 270,8 d ε 68Ga 70Ge 21,23% estável com 38 neutrões 71Ge sintético 11,26 d ε 71Ga 72Ge 27,66% estável com 40 neutrões 73Ge 7,73% estável com 41 neutrões 74Ge 35,94% estável com 42 neutrões 76Ge 7,44% 1,78×1021a 2β− 76Se
Unidades do SI & CNTP, salvo indicação contrária.
v • e

O germânio é um elemento químico de símbolo Ge , número atômico 32 (32 prótons e 32 elétrons) com massa atómica 72u. À temperatura ambiente, o germânio encontra-se no estado sólido.
É um metal pertencente ao grupo 14 (IVA) da Classificação Periódica dos Elementos.

Descoberto em 1886 pelo químico alemão Clemens Winkler quando analisava um minério de Freiberg, da Saxônia, o germânio teve, no entanto sua existência prevista 15 anos antes por Mendeleiev, que o chamou aca-silício. As aplicações do germânio estão limitadas ao seu alto custo e em muitos casos estuda-se a sua substituição por materiais mais econômicos. Sua aplicação principal é como semicondutor em eletrônica, produção de fibras ópticas e equipamentos de visão noturna.

Características principais |

O germânio é um metal sólido, duro, cristalino, de coloração branco acinzentada, lustroso, quebradiço, que conserva o brilho em temperaturas ordinárias. Apresenta a mesma estrutura cristalina do diamante e resiste à ação dos ácidos e álcalis.

Forma grande número de compostos organolépticos e é um importante material semicondutor utilizado em transístores e fotodetetores. Diferentemente da maioria dos semicondutores, o germânio tem uma pequena banda proibida (band gap) respondendo de forma eficaz a radiação infravermelha e pode ser usado em amplificadores de baixa intensidade.

Aplicações |

As aplicações do germânio estão limitadas ao seu alto custo e em muitos casos estuda-se a sua substituição por materiais mais econômicos.
Os principais usos são:

• 
  Fibra óptica.


• 
  Eletrônica: Radares, amplificadores de guitarras elétricas, ligas metálicas de SiGe em circuitos integrados de alta velocidade.


• Óptica de infravermelhos: espectroscópios, sistemas de visão noturna e outros equipamentos.


• Lentes, com alto índice de refração, de ângulo amplo e para microscópios.


• Em joias é usado uma liga metálica de Au com 12% de germânio.


• Como elemento endurecedor do alumínio, magnésio e estanho.


• Em quimioterapia.


• O tetracloreto de germânio é usado como catalisador na síntese de polímeros ( PET ).


• Foi usado enquanto germanato de bismuto no tipo de camera gama utilizada nos anos 80, em medicina nuclear.

Abundância e obtenção |

Os únicos minerais rentáveis para a extração do germânio são a germanita (69% de germânio) e ranierita (7-8% do elemento); além disso está presente no carvão, na argirodita e outros minerais. A maior quantidade, em forma de óxido (GeO₂), se obtém como subproduto da obtenção do zinco ou de processos de combustão de carvão (na Rússia e na República Popular da China se encontra em processo de desenvolvimento).

É separado dos outros metais existentes no mineral transformando-o em GeCl₄ volátil. O tetracloreto obtido é hidrolisado em óxido de germânio (GeO₂) que, através de hidrogênio ou carvão roxo é reduzido obtendo-se o germânio.
Com pureza de 99,99%, para usos eletrônicos, é obtido por refinação mediante a fusão fracionada resultando cristais de 25 a 35 mm usados em transístores e díodos; com esta técnica as impurezas podem ser reduzidas até a 0,0001 ppm.

O desenvolvimento dos transístores de germânio abriu a porta a numerosas aplicações eletrônicas que atualmente são quotidianas. Entre 1950 e os primeiros anos da década de 70, a eletrônica foi a principal responsável pela crescente demanda de germânio, até a substituição pelo silício com propriedades elétricas superiores. Atualmente, grande parte do consumo é destinada para a produção de fibras ópticas ( cerca da metade ), equipamentos de visão noturna e como catalisador na polimerização de plásticos, embora haja estudos para substituí-lo por catalisadores mais econômicos.

Propriedades químicas |

O germânio elementar se oxida lentamente para GeO₂ a 250°C. É insolúvel em ácidos diluídos e álcalis, mas se dissolve lentamente em ácido sulfúrico concentrado e reage violentamente com bases fundidas para produzir germanatos (GeO₃^-2). O germânio ocorre principalmente no estado de oxidação +4, embora sejam conhecidos muitos compostos com o estado de oxidação +2. [31] Outros estados de oxidação são raros, tais como o +3 encontrado em compostos tais como Ge₂Cl₆, e 3 e 1 observada na superfície de óxidos, ou estados de oxidação negativos em germanos, como o nox -4 no GeH₄. Ânions Clusters de germânio (íons Zintl), tais como Ge₄²⁻, Ge₉⁴⁻, Ge₉²⁻, [(Ge₉)₂]⁶⁻ foram preparados por extração a partir de ligas contendo metais alcalinos e germânio em amônia líquida na presença de etilenodiamina ou uma criptando. Os estados de oxidação do elemento nestes íons não são inteiros, semelhante ao ozonídeos, O₃^-.

Dois óxidos de germânio são conhecidos: dióxido de germânio (GeO₂, germânia) e monóxido de germânio(GeO). O dióxido GeO₂ pode ser obtido por ustulação do sulfeto de germânio (GeS₂), e é um pó branco que é ligeiramente solúvel na água, mas reage com álcalis para formar germanatos. O monóxido de germânio ou óxido germanoso pode ser obtido pela reação de GeO₂ com germânio elementar a alta temperatura. O GeO₂ (e os óxidos relacionados e germanatos) exibem a propriedade incomum de ter um alto índice de refração para a luz visível, mas transparência à luz infravermelha. O germanato de bismuto, Bi₄Ge₃O₁₂, (BGO) é usado como um cintilador.

Compostos binários com Calcogênios outros elementos também são conhecidos, como o dissulfeto GeS₂ o disseleneto GeSe₂, e o monossulfeto GeS,o seleneto GeSe, e o telureto GeTe. GeS₂ se forma como um precipitado branco quando o sulfeto de hidrogênio é passado através de soluções fortemente ácidas contendo Ge(IV). O dissulfeto é apreciavelmente solúvel em água e em soluções de álcalis cáusticos ou sulfetos alcalinos. No entanto, não é solúvel em água ácida, o que permitiu a Winkler descobrir o elemento. Ao aquecer o dissulfeto em uma corrente de hidrogênio, o monosulfeto GeS é formado, que sublima em chapas finas de cor escura e brilho metálico, e é solúvel em soluções de álcalis cáusticos. Após a fusão com carbonatos alcalinos e compostos de enxofre,formam-se sais de germânio conhecidos como tiogermanatos.

Precauções |

Alguns compostos de germânio ( tetracloreto de germânio ) apresentam uma certa toxicidade nos mamíferos, porém são letais para algumas bactérias.

Referências |

• 
  Enciclopedia libre (em castelhano)


• USGS - Estatísticas sobre o germânio (produção, consumo e preços)