32 Ge 72.63

Германий

Полуметалл Germanium твёрдое

[Ar] 3d¹⁰ 4s² 4p² · 2 · 8 · 18 · 4

← Ga Галлий As Мышьяк →

Полупроводник, на котором сделали первый транзистор, позже уступивший место кремнию. Менделеев предсказал германий как экасилиций, и его открытие в 1886 году стало третьим подтверждением периодического закона подряд.

3D-модель

Модель Бора: ядро и электронные оболочки по конфигурации. Валентные электроны подсвечены.

Тяните, чтобы вращать; колесо — масштаб

Атомные свойства

Атомный номер: 32
Атомная масса: 72.63 а.е.м.
Электронная конфигурация: [Ar] 3d¹⁰ 4s² 4p²
Электроны по оболочкам: 2 · 8 · 18 · 4
Блок: p-блок
Группа: Подгруппа углерода
Период: 4
Электроотрицательность (Полинг): 2.01
Электроотрицательность (Аллен): 1.99
Атомный радиус: 125 pm
Ковалентный радиус: 120 pm
Ван-дер-ваальсов радиус: 211 pm
1-я энергия ионизации: 762 kJ/mol
2-я энергия ионизации: 1 537.5 kJ/mol
3-я энергия ионизации: 3 302.1 kJ/mol
4-я энергия ионизации: 4 411 kJ/mol
5-я энергия ионизации: 9 020 kJ/mol
Сродство к электрону: 119 kJ/mol
Характерные степени окисления: +4
Степени окисления: -4, -3, -2, -1, +1, +2, +3, +4

Физические свойства

Состояние при 25 °C: твёрдое
Плотность: 5.323 g/cm³
Температура плавления: 1 211.4 K · 938.3 °C
Температура кипения: 3 106 K · 2 832.9 °C
Скорость звука: 5 400 m/s

Тепловые свойства

Теплота плавления: 36.94 kJ/mol
Теплота испарения: 334 kJ/mol
Удельная теплоёмкость: 0.32 J/(g·K)
Теплопроводность: 60.2 W/(m·K)

Механические свойства

Модуль Юнга: 103 GPa
Модуль сдвига: 41 GPa
Модуль объёмного сжатия: 75 GPa
Коэффициент Пуассона: 0.26
Твёрдость по Моосу: 6
Твёрдость по Бринеллю: нет данных

Электрические и магнитные свойства

Удельное сопротивление: 5·10⁸ nΩ·m
Магнитный тип: диамагнетик
Точка Кюри: нет данных
Точка Нееля: нет данных
Температура сверхпроводимости: нет данных

Кристаллическая структура

Кристаллическая решётка: кубическая алмазная
Параметры решётки: a = 565.75 pm

Распространённость

В земной коре: 1.5 mg/kg
В океане: 5·10⁻⁵ mg/L
Во Вселенной: 0.2 mg/kg
В теле человека: 0 mg/kg

Изотопы

Изотоп	Распространённость	Период полураспада	Тип распада
⁷⁰Ge	20.52 %	стабилен	—
⁷²Ge	27.45 %	стабилен	—
⁷³Ge	7.76 %	стабилен	—
⁷⁴Ge	36.52 %	стабилен	—
⁷⁶Ge	7.75 %	стабилен	—

Германий-76 претерпевает крайне редкий двойной бета-распад; на детекторах из обогащённого ⁷⁶Ge ищут безнейтринный вариант этого распада — ключ к природе нейтрино.

Открытие

Год открытия: 1886
Кто открыл: Клеменс Винклер
Где: Германия
Происхождение названия: от Germania — латинского названия Германии

История

Клеменс Винклер нашёл элемент в минерале аргиродите из саксонской шахты и назвал в честь Германии. Совпадение с предсказанным экасилицием было настолько точным, что скептиков у периодического закона не осталось.

Где встречается

1,5 мг/кг коры — редкий и рассеянный элемент. Извлекается из цинковых концентратов и из зол некоторых углей.

Как получают

Через тетрахлорид германия, который многократно перегоняют и гидролизуют. Зонной плавкой доводят до полупроводниковой чистоты.

Роль в живой природе

Биологической роли нет. Органические соединения германия одно время продавались как добавки, но эффективность не подтвердилась, а некоторые из них поражают почки.

Безопасность

Сам германий малотоксичен. Опасен германий-содержащий гидрид GeH₄ и длительный приём биодобавок с диоксидом германия.

Применение

Инфракрасная оптика: линзы тепловизоров и приборов ночного видения
Оптическое волокно — германий повышает показатель преломления сердцевины
Кремний-германиевые гетероструктуры в высокочастотной электронике
Катализатор при производстве ПЭТ-пластика

Любопытные факты

Первый в истории транзистор, сделанный в Bell Labs в 1947 году, был германиевым.
Германий прозрачен для инфракрасного излучения, но полностью непрозрачен для видимого света.
Экасилиций Менделеева: предсказанная плотность 5,5, реальная 5,32.
Германий — один из немногих элементов, у которых плотность жидкой фазы выше, чем твёрдой, как у воды.