Gallium Silicium  Zinn Arsen  
 Germanium                                    32Ge
 engl. germanium; lat. germania (alte Bezeichnung für Deutschland)
 
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Relat. Atommasse   
Ordnungszahl    
Schmelzpunkt    
Siedepunkt    
Oxidationszahlen     
Dichte    
Härte (Mohs)     
Elektronegativität    
Elektronenkonfig.   
Natürl. Häufigkeit  
  
  
  
 
72,63    
32    
938,25 °C    
2833 °C    
4, 2, -4    
5,323 g/cm³   
   
2,01 (Pauling)     
[Ar]3d104s24p2   
Ge-70: 20,38%   
Ge-72: 27,31%   
Ge-73: 7,76%   
Ge-74: 36,72%   
Ge-76: 7,83%
 

     

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15 sek
Ein großes Stück Germanium wird mit einem Meißel zerschlagen. Wie sieht das Bruchstück aus?
    
  GHS-Piktogramme  
  Gefahr
Gefahren (H-Sätze)  
H 228 

Diese Kennzeichnung gilt für Pulver. 
Das kompakte Metall ist nicht 
kennzeichnungspflichtig.
CAS-Nummer 
7440-56-4 

  
 
 
 
 
Physikalisch-chemische Eigenschaften
Germanium ist ein silbrig glänzendes Halbmetall. Beim Zerschlagen mit einem Meißel zeigt sich wie spröde das Metall ist, typisch sind auch die Bruchflächen, die so auch beim Silicium vorkommen. Beim Erwärmen über den Schmelzpunkt steigt die Dichte von Germanium um vier Prozent an, beim Erstarren dehnt sich das Volumen um sechs Prozent aus. Eine solche Dichteanomalie gibt es nur bei ganz wenigen Stoffen. Die elektrische Leitfähigkeit bei Zimmertemperatur ist nicht besonders gut. Beim Erwärmen nimmt sie aber stark zu.   
   
Beim Dotieren mit Fremd-Atomen, beispielsweise mit Aluminium oder Antimon, kann die Leitfähigkeit ebenfalls erhöht werden. Beim Dotieren mit Arsen erhält man einen n-Halbleiter, mit Gallium einen p-Halbleiter (die Buchstaben geben an, in welche Richtung die Elektronen fließen). Auf diese Weise ist der Bau eines npn-Transistors möglich.  
   
Im chemischen Verhalten ähnelt das Germanium dem Silicium. Es ist relativ reaktionsträge und ist an der Luft beständig. Beim Glühen in reinem Sauerstoff oxidiert Germaniumpulver zu Germanium(IV)-oxid:  
  
Ge  +  O2   GeO2        ΔHR =  -561 kJ/mol 
  
Mit den Halogenen reagiert es zu den entsprechenden Halogeniden. Säuren wie Salzsäure oder Laugen greifen Germanium nicht an. Oxidierende Säuren wie konzentrierte Schwefelsäure oder Salpetersäure vermögen es zu oxidieren.
   
Toxikologie 
Da Germanium oder seine Verbindungen relativ selten mit dem Menschen in Kontakt kommen, ist über ihre toxikologische Wirkung nur wenig bekannt. Vermutlich ist sie beim metallischen Germanium als gering einzustufen, toxische Germaniumverbindungen sind dagegen bekannt. Germaniumwasserstoff GeH4 ist ein  stark toxisches Gas mit widerlichem Geruch, das sich an der Luft spontan entzündet und mit bläulicher Flamme verbrennt. Es entsteht bei der Einwirkung von Säuren auf Germaniumverbindungen.
  
Vorkommen 
Häufigkeit   selten

Germanium ist in der Erdhülle ein eher seltenes Element, es kommt aber etwa fünfzigmal häufiger vor wie Silber. Die südafrikanischen Germaniumerze Canfieldit, Germanit, Renierit und Argyrodit enthalten Germaniumverbindungen, meist in Kombination mit Schwefel und als sogenannte Thiogermanate. Auch das Mineral Zinkblende oder die Steinkohle sind oft mit Germaniumverbindungen angreichert. Die Hauptvorkommen der germaniumhaltigen Zinkblende liegen in den USA, in Kanada oder in China. Man findet sie auch in Frankreich oder in Spanien.

   
  
 Germanit (mit Gallit) aus Tsumeb/Namibia


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 Der oft rosaviolett schimmernde Germanit ist ein Kupfer-Germanium-Sulfid.
 
 
Geschichte 
Das Element wurde im Jahre 1886 erstmals von dem deutschen Chemiker und Mineralogen Clemens Alexander Winkler (1838-1904) in Freiberg/Sachsen aus dem Mineral Argyrodit isoliert. Aber erst Theodor Hieronymus Richter (1825-1898) und Julius Lothar Meyer (1830-1895) identifizierten das neue Element als ein Element der 4. Hauptgruppe und nannten es "Eka-Silicium". Winkler benannte danach das neue Element zu Ehren seiner Heimat, in Anlehnung an das lateinische Wort für Deutschland germania.
   
  
 Clemens Alexander Winkler und das Mineral Argyrodit

Winkler 
 
  Winkler isolierte im Jahre 1886 als erster das Element aus dem Mineral Argyrodit.
 
  
Herstellung     
Ein Großteil des Germaniums fällt als Nebenprodukt bei der Gewinnung von Zink, Kupfer oder Blei an. Aus den Aufschlusslösungen wird Germanium(IV)-oxid ausgefällt und mit konzentrierter Salzsäure in Germanium(IV)-chlorid umgewandelt. Nach einer Reinigung durch eine Destillation wird das Germanium(IV)-chlorid mit destilliertem Wasser wieder zu dem jetzt gereinigten Germanium(IV)-oxid zurückverwandelt. Durch eine Reduktion mit Wasserstoff erhält man dann das reine Element. Sehr reines Germanium lässt sich durch ein Zonenschmelzverfahren oder ein Tiegelziehverfahren - so wie beim Silicium - herstellen. Man erhält dabei hochreine Einkristalle, die sich zur Herstellung von Halbleitern eignen. 
  
  Verwendung 
Heute ist das Germanium zur Herstellung von Transistoren weitgehend vom billigeren Silicium verdrängt. Für wenige Spezialanwendungen wird es noch ganz selten als Halbleiter eingesetzt, zum Beispiel in Photodioden oder in Dioden für die Demodulation beim Rundfunkempfang. Germanium wird heute vor allem in optischen Lichtwellenleitern für Fernmeldekabel benötigt. Daher wäre das heutige Internet ohne Germanium kaum denkbar. Dünne Fenster aus Germanium lassen bei Raumtemperatur Infrarot- und Wärmestrahlung gut durch. Linsensysteme mit Germanium eignen sich hervorragend als Nachtsichtgeräte für das Militär oder für die Jagd. Mit Hilfe einer entsprechend aufgebauten Infrarot-Kamera lässt sich bei Häusern ein Wärmebild erstellen, dies ist beim Bauen von Minergiehäusern von Bedeutung. Germaniumdioxid  GeO2  ist ein wichtiger Katalysator bei der Herstellung des Kunststoffes PET.   
     
  
 Alte Germaniumdiode

Germaniumdiode
 
 
 Germaniumdioden wurden früher zum Demodulieren von Rundfunksignalen eingesetzt.
 
 
Copyright: Thomas Seilnacht
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