|
|
||||||
|
|
||||||
|
||||||
     
|
|
Physikalisch-chemische Eigenschaften |
| Germanium
ist ein silbergrau 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 4% an, beim Erstarren dehnt sich das Volumen um 6% 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 Fremdatomen, 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 voeines 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. Nichtoxidierende 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 allerdings bekannt. |
|
Vorkommen |
|||
Germanium
ist ein eher seltenes Element. Es steht mit einem Anteil von 5,6 x 10-4%
an 46. Stelle der Elementhäufigkeit und findet
sich zwischen Gadolinium und Arsen. Die südafrikanischen Germaniumminerale
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 an germaniumhaltigen Erzen liegen in Kongo,
Namibia und in Bolivien.
|
|
Geschichte |
|||
Das
Element wurde erstmals von dem deutschen Chemiker und Mineralogen Clemens
Alexander Winkler (1838-1904) im Jahre 1886 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 vergab dann den Namen Germanium, zu
Ehren seiner Heimat, dem lateinischen Wort germania ("Deutschland").
|
|
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 (siehe 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.
|
| Copyright: Thomas Seilnacht |
Gefahr
