8.7.5: Química del germanio (Z=32)

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El germanio, categorizado como metaloide en el grupo 14, la familia Carbon, tiene cinco isótopos naturales. Se ha dicho que el germanio, abundante en la corteza terrestre, mejora el sistema inmunológico de los pacientes con cáncer. También se utiliza en transistores, pero su uso más importante es en sistemas de fibra óptica y óptica infrarroja.

Introducción

El metaloide fue uno de los elementos predichos por Mendeleev en 1871 (ekasilicon) para llenar su tabla periódica y fue descubierto en 1886 por Winkler. En una mina cerca de Freiberg, Sajonia, se encontró un nuevo mineral en 1885. Primero el mineral se llamaba argrodita pero más tarde cuando Clemens Winkler examinó este mineral descubrió que era similar al antimonio. Al principio quiso llamarlo neptunium, pero debido a que este nombre ya estaba tomado lo nombró germanio en honor a su patria Alemania.

La posición de donde se debe colocar el germanio en la tabla periódica fue objeto de discusión durante el tiempo debido a sus similitudes en arsénico y antimonio. Debido a la predicción de Mendeleev de ekasilicon, se confirmó el lugar del germanio en la tabla periódica debido a las propiedades similares pronosticadas y propiedades similares deducidas del examen del mineral.

Características

Al igual que el silicio, el germanio se utiliza en la fabricación de dispositivos semiconductores. A diferencia del silicio, es bastante raro (solo alrededor de 1 parte en 10 millones de partes en la corteza terrestre). Las propiedades físicas y químicas del germanio son muy paralelas a las del silicio. Germanio (Ge), tiene un número atómico de 32. Es de color blanco grisáceo, lustroso, duro y tiene propiedades químicas similares al estaño y al silicio. El germanio es quebradizo y blanco plateado bajo condiciones estándar. El germanio bajo esta condición se conoce como α-germanio, el cual tiene una estructura cristalina cúbica de diamante. Cuando el germanio está por encima de 120 kilobares, el germanio tiene un alótropo diferente conocido como β-germanio. El germanio es una de las pocas sustancias como el agua que se expande cuando se solidifica.

Número atómico:	32
Símbolo atómico:	Ge
Peso atómico:	72.59
Radio atómico:	122.5 pm
Serie:	Metaloide
Grupo:	14
Densidad:	5.353 g/cm ³
Calor Específico:	0.32J/Gk
Configuración electrónica:	[Ar] 4s ² 3d ¹⁰ 4p ²
Punto de fusión:	938.25 C
Punto de ebullición:	2833 C
Estados comunes de oxidación:	4,2

El germanio, un semiconductor, es el primer metal metálico que se convierte en un superconductor en presencia de un fuerte campo electromagnético.

Isótopos

Los cinco isótopos naturales del germanio tienen las masas atómicas de 70, 72, 73, 74 y 76. El germanio 76 es ligeramente radiactivo y es el menos común. El germanio 74 es el isótopo más común que tiene la mayor abundancia natural de los cinco. Bajo la condición de ser bombardeado con partículas alfa, Germanio 72 genera Se 77 estable.

Properidades Químicas

A temperatura 250 °C, el germanio se oxida lentamente a\(GeO_2\). El germanio se disuelve lentamente en ácido sulfúrico concentrado, y es insoluble en ácidos diluidos y álcalis. Reaccionará violentamente con álcalis fundidos para producir [GeO ₃] ^2-. El estado de oxidación común en el que ocurre el germanio es +4 y +2. En raras condiciones, el germanio también se presenta en estados de oxidación de +3, +1 y -4.

Hay dos formas de óxidos de germanio, dióxido de germanio (\(GeO_2\)) y monóxido de germanio (\(GeO\)). Al asar sulfuro de germanio, se puede obtener dióxido de germanio. En cuanto al monóxido de germanio, se puede obtener por la reacción a alta temperatura del dióxido de germanio y el metal de germanio. El dióxido de germanio tiene la propiedad inusual de índice de refracción para la luz pero transparencia a la luz infrarroja.

Aplicaciones y Usos

Al igual que el silicio, el germanio se utiliza en la fabricación de dispositivos semiconductores. A diferencia del silicio, es bastante raro (solo alrededor de 1 parte en 10 millones de partes en la corteza terrestre). Aunque forma un compuesto, el dióxido de germanio, al igual que el silicio, generalmente se extrae de los subproductos de la refinación de zinc.

El germanio se utiliza principalmente para sistemas de fibra óptica y óptica infrarroja. También se utiliza para catalizadores de polimerización, electrónica y como fósforos, metalurgia y quimioterapia. Debido a que el dióxido de germanio tiene un alto índice de refracción y baja dispersión óptica es útil para lentes de cámara gran angular. Como se indicó anteriormente, es un importante semiconductor por lo que se utiliza en transistores.

Colaboradores y Atribuciones

Stephen R. Marsden (ChemTopics)