Germanium

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Germanium ( dʒɚˈmeɪniəm ) est un élément chimique avec la GE de symbole et le nombre atomique 32 de . C'est un métalloïde brillant, dur, argent-blanc qui est chimiquement semblable à l'étain . Le germanium forme un grand nombre de composés organométalliques du et est une matière importante du semi-conducteur employée dans des transistors qu'elle est baptisée du nom du pays du Allemagne .

Caractéristiques notables

Le germanium est un élément dur et grisâtre-blanc qui a un lustre métallique et la même structure cristalline que le diamant . En outre, il est important de noter que le germanium est un semi-conducteur, avec les propriétés électriques entre ceux d'un métal et un isolateur . Dans son état pur, ce métalloïde est le cristallin fragile et maintient son lustre en air à la température ambiante. Les techniques du raffinage de zone de ont mené à la production du germanium cristallin pour les semi-conducteurs qui ont une impureté de seulement une part dans 10¹⁰. Avec le gallium , le bismuth , l'antimoine et le arrosent , il est l'une des quelques substances qui augmente pendant qu'elle gèle . La forme d'oxyde, le bioxyde de germanium de , a également la propriété peu commune de avoir un indice de réfraction élevé pour la lumière visible, mais transparent à la lumière infrarouge du .

Histoire

Dans le 1871 , le germanium ( latin Germania pour Allemagne ) était l'un des éléments qui de Dmitri Mendeleev prévu pour exister comme absent analogue du groupe du silicium (Mendeleev l'a appelé " ; " de l'ekasilicon ;). L'existence de cet élément a été prouvée par le Clemens Winkler dans le 1886 . Cette découverte était une confirmation importante de l'idée de Mendeleev de la périodicité d'élément.

la masse point

Property	Ekasilicon	Germanium
atomic (amu)	72	72.59
density (³ de g/cm)	5.35
melting (°C)	high	947
color	grey	grey

Le développement du transistor de germanium a ouvert la porte aux applications innombrables de l'électronique à semi-conducteur du . Du 1950 par les années 70 tôt , ce secteur a fourni un marché croissant pour le germanium, mais d'autre part le silicium de grande pureté a commencé à remplacer le germanium dans les transistors, les diodes et des redresseurs. Le silicium a les propriétés électriques supérieures, mais exige le samples&mdash de pureté beaucoup plus grande ; une pureté qui ne pourrait pas être commercialement réalisée en débuts. En attendant, demande de germanium en réseaux de transmission de l'optique des fibres , systèmes infrarouges de la vision nocturne , et catalyseurs de polymérisation accrus considérablement. Ces usages finaux ont représenté 85% de consommation mondiale de germanium pour le germanium du 2000 diffère du silicium parce que l'approvisionnement en silicium est limité par capacité productive seulement tandis que cela pour le germanium est limité par la pénurie de sources exploitables.

Applications

À la différence de la plupart des semi-conducteurs, le germanium a un petit espace de bande , lui permettant de répondre efficacement à la lumière infrarouge du . Il est donc employé dans les spectroscopes infrarouges et tout autre matériel optique qui exigent les détecteurs infrarouges extrêmement sensibles. L'indice de réfraction du de son oxyde et les propriétés de dispersion rendent le germanium utile dans des objectifs grands-angulaires de l'appareil-photo et dans des objectifs objectifs du microscope .

Des transistors de germanium sont encore employés dans quelques stompboxes par les musiciens qui souhaitent reproduire le caractère tonal distinctif du " de ; fuzz" ; - tonalité de l'ère tôt du rock , spécialement le visage de duvet de de l'arbitre de Dallas de . Le Stompboxes de cru connu pour contenir des transistors de germanium ont montré des augmentations marquées en valeur de collecteur pour cette raison seul.

Le germanium est un matériel optique infrarouge du fortement important et peut être aisément coupé et poli dans des objectifs et des fenêtres. Il est employé en particulier comme avant optique dans des appareils-photo de formation d'images thermiques fonctionnant dans la gamme de longueurs d'onde de 8 à 14 microns pour la formation d'images thermiques passive et pour la détection de point névralgique dans des applications de lutte de militaires et contre l'incendie. Le matériel a un indice de réfraction très élevé (4.0) de et ainsi doit être antiréflexion enduite. En particulier, un enduit d'antiréflexion spécial très dur du carbone diamantaire (DLC) (indice de réfraction 2.0) de est une bonne allumette et produit une surface diamant-dure qui peut résister au traitement approximatif beaucoup environnemental.

Le germanide de silicium d'alliage (généralement désigné sous le nom du " ; silicium-germanium" ; , ou le SiGe ) devient rapidement un matériel important de semi-conducteur, pour l'usage dans des circuits intégrés à grande vitesse. Les circuits utilisant les propriétés des jonctions SI-SiGe peuvent être beaucoup plus rapides que ceux using seul le silicium. Autre emploie :
alliant l'agent de (voir ci-dessous)
Phosphore dans des lampes fluorescentes * catalyseur
Les détecteurs de monocristal de germanium de grande pureté peuvent avec précision identifier des sources de rayonnement (par exemple pour la sécurité dans les aéroports)
Gaufrettes de substrat de germanium pour les piles solaires de multi-jonction à haute efficacité pour des applications de l'espace

Certains composés de germanium ont la basse toxicité aux mammifères mais ont des effets toxiques contre certaines bactéries . Cette propriété rend ces composés utiles en tant qu'agents chimiothérapeutiques.

Le germanium est utile pour le neutron du monocristal ou le monochromateur du rayon X de synchrotron de pour le Beamlines la réflectivité a des avantages par rapport au silicium dans des applications du rayon X de haute énergie de neutron et de .

Des cristaux de germanium de grande pureté sont employés dans les détecteurs pour la spectroscopie gamma .

La recherche de la FDA a conclu ce germanium, une fois utilisée comme supplément alimentaire, " ; présente le hazard" potentiel de santé des personnes ;.

Ces dernières années le germanium a vu l'utilisation croissante en alliages de métal précieux. Dans des alliages, par exemple, lui de l'argent sterling s'est avéré réduire le Firescale , augmenter la résistance de ternissure, et augmenter la réponse de l'alliage au durcissement de précipitation (voir l'argent sterling d'Argentium de ).

Occurrence

Cet élément est trouvé en Argyrodite (sulfure de de germanium et argenté) ; Charbon ; Germanite ; Minerais du zinc ; et d'autres minerais Voir également le : Catégorie : Minerais de germanium

Le germanium est obtenu commercialement à partir de la poussière de fondeur de traitement de minerai de zinc et à partir des sous-produits de la combustion de certains charbons. Une grande réservation de cet élément est donc dans des sources de charbon.

Ce métalloïde peut être extrait à partir d'autres métaux par la distillation partielle de son tétrachlorure volatil. Cette technique permet la production du germanium ultra-haut de pureté.

Valeur

Dans le 1998 le coût de germanium était au sujet du US$ 1. Le prix de fin d'année du germanium zone-raffiné (généralement) a diminué depuis lors : de
1999 .400 par
du kilogramme (ou $1.250 par
de kilogramme (ou $1. $890 par
de kilogramme (ou $0. $620 par
de kilogramme (ou $0. $380 par
de kilogramme (ou $0. $600 par
de kilogramme (ou $0. $660 par
de kilogramme (ou $0. $880 par kilogramme (ou $0.88 par gramme)

Composés

Quelques composés inorganiques de germanium du incluent le le tetrahydride approprié (GeH₄), le tétrachlorure (GeCl₄) de germanium de ou de de germanium de , et bioxyde (germania) (GeO₂) de germanium de . Quelques composés organiques du de germanium incluent le Tetramethylgermane ou le germanium tétraméthylique, (GE (CH₃) ₄), et le Tetraethylgermane ou le germanium tétraéthylique, (GE (C₂H₅) ₄). Récemment un nouveau Isobutylgermane de composé d'organogermanium ((CH₃) ₂CHCH₂GeH₃), a été rapporté comme produit de remplacement moins dangereux de liquide pour le gaz approprié du toxique dans des applications du semi-conducteur . Le germanium se produit également dans l'état d'oxydation III, mais seulement dans le cation de Ge₂⁶⁺, GE (III) n'est autrement jamais trouvé.

; Voir également le
: Catégorie : Le germanium compose
approprié
Germanide

Propriétés

Le germanium pur est connu pour expulser spontanément les dislocations de vis très longues désignées sous le nom des favoris de germanium de . La croissance de ces favoris est l'une des raisons primaires de l'échec des diodes plus anciennes et des transistors faits à partir du germanium, l'as, selon ce qu'ils finissent vers le haut le contact, ils peuvent mener à un short électrique.

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