Germanium (Ge), suatu unsur kimia antara silikon dan timah dalam Grup 14 (IVa) dari tabel periodik, sebuah metalloid abu-abu keperakan, sifat-sifat antara logam dan bukan logam. Meskipun germanium tidak ditemukan sampai tahun 1886 oleh Clemens Winkler, seorang ahli kimia Jerman, keberadaannya, sifat-sifatnya, dan posisinya dalam sistem periodik telah diprediksi pada tahun 1871 oleh ahli kimia Rusia Dmitry Ivanovich Mendeleyev, yang menyebut elemen hipotetis ekasilicon. (Nama germanium berasal dari kata Latin Germania [Jerman] dan diberikan kepada elemen oleh Winkler.) Germanium tidak menjadi signifikan secara ekonomi sampai setelah 1945, ketika sifat-sifatnya sebagai semikonduktor diakui sebagai nilai dalam elektronik. Banyak zat lain sekarang juga digunakan sebagai semikonduktor, tetapi germanium tetap sangat penting dalam pembuatan transistor dan komponen untuk perangkat seperti rectifier dan fotosel.
elemen kelompok karbon
(C), silikon (Si), germanium (Ge), timah (Sn), timah (Pb), dan flerovium (Fl).
Berdasarkan beratnya, germanium adalah elemen langka tetapi tidak sangat langka (sekitar 1,5 bagian per juta) di kerak bumi, setara dengan kelimpahan berilium, molibdenum, dan cesium dan melebihi unsur arsenik, kadmium, antimon, dan merkuri. Dalam kosmos, kelimpahan atom germanium adalah 50,5 (berdasarkan Si = 1 × 10 6), nilai yang kira-kira sama dengan krypton dan zirconium dan hanya sedikit kurang dari itu untuk selenium. Kelimpahan kosmik jauh lebih sedikit dibandingkan dengan sejumlah unsur yang lebih berat; misalnya, bromin, strontium, timah, barium, merkuri, dan timbal. Semua elemen muatan nuklir lebih rendah dari germanium, kecuali berilium, boron, skandium, dan gallium, secara kosmik lebih berlimpah daripada germanium. Secara kosmik, germanium dipercaya sebagai salah satu dari banyak elemen yang terbentuk oleh penyerapan neutron setelah proses awal pembakaran hidrogen dan helium serta penyerapan partikel alfa.
Germanium didistribusikan secara luas di alam tetapi terlalu reaktif untuk terjadi secara gratis. Mineral primer termasuk argyrodite (dari yang pertama kali diisolasi), germanite, renierite, dan canfieldite, semuanya langka; hanya germanite dan renierite yang digunakan sebagai sumber komersial untuk elemen tersebut. Jumlah jejak germanium ditemukan dalam campuran seng tertentu, dalam bijih sulfida tembaga dan arsenik, dan dalam bara, yang terakhir kemungkinan merupakan konsekuensi dari konsentrasi elemen oleh tanaman dari Zaman Karbon dalam sejarah geologi. Tanaman masa kini tertentu dikenal sebagai konsentrat germanium. Baik konsentrat proses-seng dan debu abu dan cerutu dari instalasi pembakaran batu bara menyediakan sumber germanium komersial.
Dalam pemurnian germanium, residu kadar rendah yang diperoleh dari bijihnya diperlakukan dengan asam klorida kuat, dan germanium tetraklorida yang dihasilkan disuling, dimurnikan dengan redistilasi berulang, dan dihidrolisis untuk membentuk germanium dioksida, yang kemudian direduksi oleh hidrogen menjadi bentuk bubuk. dari logam yang dilelehkan pada suhu sekitar 1.100 ° C (2.000 ° F [dalam atmosfer lembam]) dan dibuang ke dalam batangan logam atau billet.
Unsur ini rapuh daripada ulet; atom-atom dalam kristal diatur seperti halnya atom karbon dalam berlian. Karakteristik listrik dan semikonduktor germanium sebanding dengan silikon. Ini tidak diserang oleh udara pada suhu kamar tetapi dioksidasi pada 600 ° -700 ° C (1.100 ° -1.100 ° F) dan bereaksi cepat dengan halogen untuk membentuk tetrahalida. Di antara asam-asam tersebut, hanya asam nitrat atau asam sulfat pekat atau aqua regia (campuran asam nitrat dan asam klorida) pekat yang dapat menyerang germanium. Meskipun larutan kaustik berair menghasilkan sedikit efek di atasnya, germanium larut dengan cepat dalam natrium hidroksida cair atau kalium hidroksida, sehingga membentuk masing-masing germanat.
Germanium membentuk oksidasi stabil +2 dan +4, senyawa yang terakhir lebih stabil dan banyak. Dua senyawa yang paling penting dari germanium adalah dioksida (GEO 2) dan tetraklorida (GeCl 4). Germanates, dibentuk dengan memanaskan dioksida dengan oksida dasar, termasuk germanate seng (Zn 2 GEO 4), digunakan sebagai fosfor (zat yang memancarkan cahaya ketika energi oleh radiasi). Tetraklorida, yang telah disebutkan sebagai perantara dalam memperoleh germanium dari sumber alamnya, adalah cairan tidak berwarna yang mudah menguap yang membeku pada suhu sekitar -50 ° C (-58 ° F) dan mendidih pada suhu 84 ° C (183,2 ° F).
Untuk digunakan dalam perangkat elektronik, germanium ingot atau billet memerlukan pemurnian lebih lanjut, yang biasanya dipengaruhi oleh teknik pemurnian zona. Germanium yang sangat murni kemudian dilebur dan "didoping" dengan penambahan sejumlah kecil arsenik, galium, atau elemen lain untuk menghasilkan karakteristik elektronik yang diinginkan. Akhirnya, kristal tunggal dihasilkan dari lelehan pada suhu yang dikontrol dengan hati-hati, menggunakan kristal biji sebagai nukleus. Kristal tunggal germanium ditanam di atmosfer nitrogen atau helium dari bahan cair. Ini kemudian ditransformasikan ke dalam semikonduktor dengan didoping (diinfuskan) dengan donor elektron atau atom akseptor, baik dengan memasukkan pengotor dalam lelehan selama pertumbuhan kristal atau dengan menyebarkan pengotor ke dalam kristal setelah terbentuk.
Senyawa Germanium di mana germanium berada dalam keadaan oksidasi +2 ditandai dengan baik sebagai padatan, dan secara umum mereka mudah teroksidasi. Germanium unsur dapat diendapkan secara elektro dari banyak larutan dan melelehkan senyawanya. Sangat menarik bahwa sesedikit satu miligram germanium terlarut per liter secara serius mengganggu elektrodeposisi seng.
Selain aplikasinya dalam perangkat elektronik, germanium digunakan sebagai komponen paduan dan fosfor untuk lampu neon. Karena germanium transparan terhadap radiasi infra merah, maka digunakan dalam peralatan yang digunakan untuk mendeteksi dan mengukur radiasi semacam itu, seperti jendela dan lensa. Tingginya indeks bias germanium dioksida menjadikannya berharga sebagai komponen kacamata yang digunakan dalam perangkat optik, seperti lensa sudut lebar untuk kamera dan tujuan mikroskop. Toksikologi germanium dan senyawanya tidak didefinisikan dengan baik.
Lima isotop stabil germanium terjadi dalam jumlah relatif berikut: germanium-70, 20,5 persen; germanium-72, 27,4 persen; germanium-73, 7,8 persen; germanium-74, 36,5 persen; dan germanium-76, 7,8 persen. Sembilan isotop radioaktif telah dilaporkan.
Properti Elemen
| nomor atom | 32 |
|---|---|
| berat atom | 72.59 |
| titik lebur | 937.4 ° C (1.719.3 ° F) |
| titik didih | 2.830 ° C (5.130 ° F) |
| massa jenis | 5,323 g / cm 3 |
| keadaan oksidasi | +2, +4 |
| konfigurasi elektron. | 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 2 |
