O xermanio é un elemento químico con número atómico 32, e símbolo Ge, pertencente ao grupo 14 da táboa periódica dos elementos.
Características principais É un metaloide sólido duro, cristalino, de cor branca agrisada lustrosa, quebradizo, que conserva o brillo a temperaturas ordinarias. Presenta a mesma estrutura cristalina que o diamante e resiste aos ácidos e álcalis.
Forma gran número de compostos organometálicos e é un importante material semicondutor utilizado en transistores e fotodetectores. A diferenza da maioría de semicondutores, o xermanio ten unha pequena banda prohibida (band gap), polo que responde de forma eficaz á radiación infravermella e pode usarse en amplificadores de baixa intensidade.
Aplicacións As aplicacións do xermanio vense limitadas polo seu elevado custo, e en moitos casos investígase a súa substitución por materiais máis económicos. Fibra óptica. Electrónica: radares e amplificadores de guitarras eléctricas usados por músicos nostálxicos do son da primeira época do rock and roll; aliaxes SiGe en circuítos integrados de alta velocidade. Tamén se utilizan compostos sándwich Si/Ge para aumentar a mobilidade dos electróns no silicio (streched silicon). Óptica de infravermellos: Espectroscopios, sistemas de visión nocturna e outros equipos. Lentes, con alto índice de refracción, de ángulo ancho e para microscopios. En xoiería úsase a aliaxe Au con 12% de xermanio. Como elemento endurecedor do aluminio, magnesio e estaño. Quimioterapia. O teratracloruro de xermanio é un ácido de Lewis e úsase como catalizador na síntese de polímeros (PET).
Historia As propiedades do xermanio (do latín Germania, Alemaña) foron vaticinadas en 1871 por Mendeleiev en función da súa posición na táboa periódica, chamándoo no seu momento "ekasilicio". O alemán Clemens Winkler demostrou en 1886 a existencia deste elemento, servindo este descubrimento para confirmar a validez da táboa periódica. Conta coas seguintes similitudes entre as propiedades preditas e as observadas:
Propiedade Ekasilicio Xermanio (Preditas en 1871) (Observadas en 1886) Masa atómica 72 72,59 Densidade (g/cm³) 5,5 5,35 Calor específica (kJ/kg·K) 0,31 0,32 Punto de fusión (°C) alto 960 Fórmula do óxido RO2 GeO2 Fórmula do cloruro RCl4 GeCl4 Densidade do óxido (g/cm³) 4,7 4,70 Punto de ebulición do cloruro (°C) 100 86 Cor gris gris
Abundancia e obtención miniatura|Mostra de xermanio. Os únicos minerais rendibles para a extracción do xermanio son a xermanita (69% de Ge) e ranierita (7-8% de Ge); ademais está presente no carbón, a arxirodita e outros minerais. A maior cantidade, en forma de óxido (GeO2), obtense como subproduto da obtención do cinc ou de procesos de combustión de carbón (en Rusia e a China encóntrase o proceso en desenvolvemento).
A purificación do xermanio pasa polo seu tetracloruro que pode ser destilado e logo é reducido ao elemento con hidróxeno ou con magnesio elemental.
Con pureza do 99,99%, para usos electrónicos obtense por refino mediante fusión por zonas resultando cristais de 25 a 35 mm usados en transistores e díodos; con esta técnica as impurezas pódense reducir ata 0,0001 ppm.
O desenvolvemento dos transistores de xermanio abriu a porta a numerosas aplicacións electrónicas que hoxe son cotiás. Entre 1950 e a principios dos 70, a electrónica constituíu o groso da crecente demanda de xermanio ata que empezou a substituírse polo silicio polas súas superiores propiedades eléctricas. Actualmente a gran parte do consumo destínase a fibra óptica (cerca da metade), equipos de visión nocturna e catálises na polimerización de plásticos, aínda que se investiga a súa substitución por catalizadores máis económicos. No futuro é posible que se estendan as aplicacións electrónicas das aliaxes silicio-xermanio en substitución do arseniuro de galio, especialmente nas telecomunicacións sen cable.
Ademais investíganse as súas propiedades bactericidas, xa que a súa toxicidade para os mamíferos é escasa.
Isótopos O xermanio ten cinco isótopos estables, sendo o máis abundante o Ge-74 (35,94%). Caracterizáronse 18 radioisótopos de xermanio, sendo o Ge-68 o de maior vida media con 270,8 días. Coñécense ademais 9 estados metaestables.
Precaucións Algúns compostos de xermanio (tetrahidruro de xermanio ou xermano) teñen unha certa toxicidade nos mamíferos, pero son letais para algunhas bacterias. Tamén é letal para a taenia.
Toxicidade O xermanio encóntrase máis frecuentemente na natureza como un contaminante de diversos minerais e é obtido dos residuos de cadmio remanentes do procesado dos minerais de cinc. As investigacións toxicolóxicas demostraron que o xermanio non se localiza en ningún tecido dado que se excreta rapidamente, principalmente pola urina. As doses excesivas de xermanio lesionan os leitos capilares dos pulmóns. Produce unha diarrea moi marcada que provoca unha deshidratación, hemoconcentración, caída da presión arterial e hipotermia.
Notas
Véxase tamén
Bibliografía
Ligazóns externas Enciclopedia libre USGS - Estadísticas sobre o xermanio (produción, consumo e prezos)
Categoría:Xermanio