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Germanio

Germanio
Información sobre la plantilla
Germanium.jpg
Información general
Nombre,símbolo,número:Germanio, Ge,32
Serie química:Metaloides
Grupo,período,bloque:14,4,p
Densidad:5323 kg/m³
Propiedades atómicas
Radio medio:125 pm
Radio atómico(calc):125 pm (Radio de Bohr)
Radio covalente:122 pm
Radio de van der Walls:Sin datos pm
Electrones por nivel de energía:2, 8, 18, 4
Estado(s) de oxidación:4
Estructura cristalina:Cúbica centrada en las caras

Germanio. Elemento químico con número atómico 32, y símbolo Ge perteneciente al grupo 4 de la Tabla Periódica de los elementos químicos. Por sus caracteríscas semiconductoras es utilizado junto al Silicio es utilizado en la fabricación de dispositivos electrónicos.

Historia

Las propiedades del Germanio (del latín Germania, Alemania, fueron predichas en 1871 por Mendeleiev 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 con las similitudes entre las propiedades predichas y las observadas.

Características principales

Es un metaloide sólido duro, cristalino, de color blanco grisáceo lustroso, quebradizo, 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.

Aplicaciones

Las aplicaciones del Germanio se ven limitadas por su elevado costo 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 tetracloruro de Germanio es un ácido de Lewis y se usa como catalizador en la síntesis de Polímeros (PET).

Propiedad

EKasilicio

Germanio


(Predichas, 1871)
(Observadas, 1886)
Masa atómica
72
72.59
Densidad (g/cm3)
5.5
5.35
Calor específico (kJ/kg·K)
0.31
0.32
Punto de fusión (°C)
alto
960
Fórmula del óxido
RO2
GeO2
Fórmula del cloruro
RC14
GeC14
Densidad del óxido (g/cm3)
4.7
4.7
Punto de ebullición del cloruro (°C)
100
86

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 zinc 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 a principios de los 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.

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.

Precauciones

Algunos compuestos de Germanio (tetrahidruro de Germanio o germano) tienen una cierta toxicidad en los mamíferos pero son letales para algunas Bacterias. También es letal para la taenia.

Toxicidad

El Germanio se encuentra más comúnmente en la naturaleza como un contaminante de diversos minerales y es obtenido de los residuos de cadmio remanentes del procesado de los minerales de Zinc. Las investigaciones toxicológicas han demostrado que el Germanio no se localiza en ningún tejido dado que se excreta rápidamente principalmente por la orina.

Las dosis excesivas de Germaniolesionan los lechos capilares de los pulmones. Produce una diarrea muy marcada que provoca una Deshidratación, Homoconcentración, caída de la presión arterial e Hipotermia.

Fuentes

  • Elementos de la Tabla Periódica: Germanio - Ge. Consultado: 12 de septiembre de 2012.
  • Grupo del carbono: Germanio. Consultado: 12 de septiembre de 2012.
  • Historia y propiedades. El germanio-132. Consultado: 12 de septiembre de 2012.