Germanium

Eigenschaften des Elements

Stoffkonstanten und Häufigkeit des Vorkommens in der Natur

Dichte in bei 25 °C	5,32
Härte nach Mohs	6
Schallgeschwindigkeit in	5410
Schmelztemperatur in °C	937
spezifische Schmelzwärme in	477,89
Siedetemperatur in °C	2830
spezifische Verdampfungswärme in	4517,28
Standardentropie S0 in	31
Wärmeleitfähigkeit in bei 27 °C	59,9
spezifische Wärmekapazität in	0,3083
Volumenausdehnungskoeffizient in 10- 3
spez. elektrischer Widerstand in	0,04662
Anteil in der Erdhülle in % (Atmosphäre, Wasser, Erdkruste bis 10 km Tiefe)	0,000 56

Germanium

Isotope des Elements

In der Natur kommt Germanium als ein Gemisch aus fünf stabilen Isotopen und einem radioaktiven, sehr langlebigen Isoptop vor. Weiterhin sind noch 21 künstliche, radioaktive Isotope mit vergleichsweise kurzen Halbwertszeiten bekannt.

Ordnungszahl Z	Massenzahl A	Atommasse in u	Häufigkeit in %	Art der Strahlung und Energie in MeV	Halbwertszeit
32	70	69,924 252	20,5%
	72	71,922 082	27,4%
	73	72,923 462	7,8%
	74	73,921 181	36,5%
	75	74,922	künstlich	β : 1,2	82 min.
	76	75,921 405	7,8%		1,53 x 102 1a
	77	76,923	künstlich	β : 2,9	11 h

Energieniveauschema

Weitere Eigenschaften

Germanium ist ein Halbmetall. Es weist eine grau-weiße Färbung auf und ist sehr spröde. Seine elektrische Leitfähigkeit ist bei Normalbedingungen sehr gering, steigt aber mit der Erhöhung der Temperatur an (Halbleiter). Die elektrische Leitfähigkeit kann außerdem durch Dotieren mit Fremdatomen erhöht werden. Im chemischen Verhalten ähnelt Germanium dem Silicium. Es ist zwar ziemlich reaktionsträge, lässt sich aber mit Sauerstoff zur Reaktion bringen. Dazu muss es stark erhitzt werden. Auch mit Halogenen reagiert das Element. Gegenüber verdünnten Säuren ist das Element stabil, geht aber beispielsweise mit konzentrierter Salpetersäure Reaktionen ein.

Entdeckung

Das Element Germanium wurde vom deutschen Chemiker CLEMENS WINKLER (1838-1904) entdeckt. Den Namen erhielt das Element von WINKLER zu Ehren seiner Heimat (lat. für Deutschland Germania). Bei den Untersuchungen erwies sich, dass dieses Element sehr ähnliche Eigenschaften aufwies, wie das von MENDELEJEW vorausgesagte Eka-Silicium. Das Vorhandensein eines solchen Elements wurde von MENDELEJEW angenommen, da sein Periodensystem noch Lücken aufwies. Der Nachweis des neuen Elements stellte einen wesentlichen Beweis für die Richtigkeit des Periodensystems dar.

Vorkommen/Herstellung

Germanium gehört zu den eher seltenen Elementen (46. Stelle der Häufigkeit). Seine Verbindungen sind in unterschiedlichen Mineralen in relativ niedrigem Massenanteil vorhanden. Die wichtigsten Minerale sind Germanit, Renierit, Argyrodit und Canfieldit. Fundstellen befinden sich besonders in Südafrika, in Kongo und Namibia, aber auch im Mansfelder Kupfererz sind Germaniumverbindungen enthalten. Germanium wird zum Teil aus den Erzen Germanit und Renierit gewonnen. Allerdings fällt ein großer Teil des benötigten Germaniums bei der Verhüttung von Metallerzen anderer Metalle an. Das Rohgermanium muss noch aufbereitet werden. Für einige Anwendungen wird hochreines Germanium in Form von Einkristallen benötigt.

Verwendung

Germanium spielt besonders in der Halbleitertechnik eine Rolle und wird zur Herstellung von Transistoren und Dioden benötigt. Außerdem stellt man Spezialgläser für Infrarotgeräte unter Einsatz von Germanium her. Als Legierungsbestandteil erhöht Germanium schon bei geringem Massenanteil die Härte der Werkstoffe.

Wichtige Verbindungen

- Germaniumsalze (erhöhen die Lichtbrechung von Glas)

Bau

Der Kristall weist eine dem Diamanten ähnliche Struktur auf. Im Gitter herrscht Atombindung.