Germanium ist ein chemisches Element mit dem Symbol Ge und Atomnummer 32. Es ist ein glänzender, harter, fahlgrau-weißer metalloid in der Kohlenstoff-Gruppe, die chemisch seiner Gruppennachbardose und Silikon ähnlich ist. Gereinigtes Germanium ist ein Halbleiter mit einem elementarem Silikon am ähnlichsten Äußeren. Wie Silikon reagiert Germanium natürlich und bildet Komplexe mit Sauerstoff in der Natur. Verschieden von Silikon ist es zu reaktiv, um natürlich auf der Erde im freien (heimischen) Staat gefunden zu werden.

Weil sehr wenige Minerale es in der hohen Konzentration enthalten, wurde Germanium verhältnismäßig spät in der Geschichte der Chemie entdeckt. Germanium reiht sich fast fünfzigst im Verhältnisüberfluss an den Elementen in der Kruste der Erde auf. 1869 hat Dmitri Mendeleev seine Existenz und einige seiner Eigenschaften vorausgesagt, die auf seiner Position auf seinem Periodensystem gestützt sind, und hat das Element ekasilicon genannt. Fast zwei Jahrzehnte später, 1886, hat Clemens Winkler das neue Element zusammen mit Silber gefunden, und Schwefel, in einem seltenen Mineral hat argyrodite genannt. Obwohl das neue Element etwas Arsen und Antimon anscheinend geähnelt hat, sind seine sich verbindenden Verhältnisse in den Zusammensetzungen des neuen Elements mit den Vorhersagen von Mendeleev für einen vorausgesagten Verwandten von Silikon übereingestimmt. Winkler hat das Element nach seinem Land, Deutschland genannt. Heute wird Germanium in erster Linie von sphalerite abgebaut (das primäre Erz von Zink), obwohl Germanium auch gewerblich von Silber, Leitung und Kupfererzen wieder erlangt wird.

Germanium "Metall" (isoliertes Germanium) wird als Halbleiter in Transistoren und verschiedenen anderen elektronischen Geräten verwendet. Historisch hat das erste Jahrzehnt der Halbleiter-Elektronik völlig auf dem Germanium basiert, obwohl seine Produktion für solchen Gebrauch heute ein kleiner Bruchteil (2 %) von diesem von ultrahohem Reinheitssilikon ist, das es größtenteils ersetzt hat. Der Hauptendgebrauch des Germaniums in der Gegenwart ist mit der Fasersehsysteme und Infrarotoptik. Es wird in Sonnenzellanwendungen verwendet. Germanium-Zusammensetzungen werden für polymerization Katalysatoren verwendet. Germanium findet einen neuen Gebrauch in nanowires. Germanium bildet eine Vielzahl von Organometallic-Zusammensetzungen wie tetraethylgermane, die in der Chemie nützlich sind.

Wie man

denkt, ist Germanium kein wesentliches Element für keinen lebenden Organismus. Einige complexed organische Germanium-Zusammensetzungen werden als mögliche Arzneimittel untersucht, aber niemand hat Erfolg gehabt. Ähnlich Silikon und Aluminium haben natürliche Germanium-Zusammensetzungen, die dazu neigen, in Wasser unlöslich zu sein, wenig mündliche Giftigkeit. Jedoch sind synthetische auflösbare Germanium-Salze nephrotoxic, und synthetische chemisch reaktive Germanium-Zusammensetzungen mit Halogenen und Wasserstoff sind Reizmittel und Toxine.

Geschichte

In seinem Bericht über Das Periodische Gesetz der Chemischen Elemente, 1869, hat der russische Chemiker Dmitri Ivanovich Mendeleev die Existenz von mehreren unbekannten chemischen Elementen einschließlich desjenigen vorausgesagt, das eine Lücke in der Kohlenstoff-Familie in seinem Periodensystem der Elemente schließen würde, die zwischen Silikon und Dose gelegen sind. Wegen seiner Position in seinem Periodensystem hat Mendeleev es ekasilicon (Es) genannt, und er hat sein Atomgewicht als ungefähr 72.0 geschätzt.

Mitte 1885, an einer Mine in der Nähe von Freiberg, Sachsen, wurde ein neues Mineral entdeckt und argyrodite wegen seines hohen Silberinhalts genannt. Der Chemiker Clemens Winkler hat dieses neue Mineral analysiert, das sich erwiesen hat, eine Kombination von Silber, Schwefel und einem neuen Element zu sein. Winkler ist im Stande gewesen, dieses neue Element zu isolieren, und hat es etwas ähnlich dem Antimon 1886 gefunden. Bevor Winkler seine Ergebnisse auf dem neuen Element veröffentlicht hat, hat er entschieden, dass er sein Element-Neptunium seit der neuen Entdeckung des Planeten nennen würde, war Neptun 1846 durch mathematische Vorhersagen seiner Existenz vorangegangen worden. Jedoch war der Name "Neptunium" bereits einem anderen chemischen Element gegeben worden (obwohl nicht das Element, das heute das Namenneptunium trägt, das 1940 entdeckt wurde) so statt dessen Winkler das neue Element-Germanium (vom lateinischen Wort, Germania, für Deutschland) zu Ehren von seinem Heimatland genannt hat. Argyrodite hat sich empirisch erwiesen, AgGeS zu sein.

Weil dieses neue Element einige Ähnlichkeiten mit dem Element-Arsen und Antimon gezeigt hat, war sein richtiger Platz im Periodensystem unter der Rücksicht, aber seine Ähnlichkeiten mit dem vorausgesagten Element von Dmitri Mendeleev "ekasilicon" haben bestätigt, dass es in diesem Platz auf dem Periodensystem gehört hat. Mit dem weiteren Material von 500 Kg Erz von den Gruben in Sachsen hat Winkler die chemischen Eigenschaften des neuen Elements 1887 bestätigt. Er hat auch ein Atomgewicht 72.32 bestimmt, indem er reines Germanium tetrachloride analysiert hat , während Lecoq de Boisbaudran 72.3 durch einen Vergleich der Linien im Funken-Spektrum des Elements abgeleitet hat.

Winkler ist im Stande gewesen, mehrere neue Zusammensetzungen des Germaniums, einschließlich seiner Fluoride, Chloride, Sulfide, Germanium-Dioxyds und tetraethylgermane (Ge (CH)), der erste organogermane vorzubereiten. Die physischen Daten von diesen Zusammensetzungen — der gut den Vorhersagen von Mendeleev entsprochen hat — haben die Entdeckung eine wichtige Bestätigung der Idee von Mendeleev von der Element-Periodizität gemacht. Hier ist ein Vergleich zwischen der Vorhersage und den Daten von Winkler:

Bis zum Ende der 1930er Jahre, wie man dachte, war Germanium ein schlecht führendes Metall. Germanium ist wirtschaftlich bedeutend bis 1945 nicht geworden, als seine Eigenschaften als ein Halbleiter anerkannt wurden als, sehr nützlich in der Elektronik zu sein. Jedoch, während des Zweiten Weltkriegs, hatten kleine Beträge des Germaniums begonnen, in einigen speziellen elektronischen Geräten, größtenteils Dioden verwendet zu werden. Sein erster Hauptgebrauch war der Punkt-Kontakt Dioden von Schottky für die Radarpulsentdeckung während des Krieges. Die erste Silikongermanium-Legierung wurde 1955 erhalten. Vor 1945 wurden nur einige hundert Kilogramme des Germaniums in Schmelzern jedes Jahr erzeugt, aber am Ende der 1950er Jahre hatte die jährliche Weltproduktion 40 Metertonnen erreicht.

Die Entwicklung des Germanium-Transistors 1948 hat die Tür zu unzähligen Anwendungen der Elektronik des festen Zustands geöffnet. Von 1950 bis zum Anfang der 1970er Jahre hat dieses Gebiet einen zunehmenden Markt für das Germanium zur Verfügung gestellt, aber dann hat Silikon der hohen Reinheit begonnen, Germanium in Transistoren, Dioden und Berichtigern zu ersetzen. Zum Beispiel wurde die Gesellschaft, die Halbleiter von Fairchild geworden ist, 1957 mit dem ausdrücklichen Zweck gegründet, Silikontransistoren zu erzeugen. Silikon hat höhere elektrische Eigenschaften, aber es verlangt viel höhere Reinheit, und diese Reinheit konnte in den frühen Jahren der Halbleiter-Elektronik nicht gewerblich erreicht werden.

Inzwischen hat die Nachfrage nach dem Germanium für den Gebrauch in Faser-Optik-Nachrichtennetzen, Infrarotnachtvisionssystemen und polymerization Katalysatoren drastisch zugenommen. Dieser Endgebrauch hat 85 % des Weltgermanium-Verbrauchs 2000 vertreten. Die amerikanische Regierung hat sogar Germanium als ein strategisches und kritisches Material benannt, nach 146 Tonnen (132 t) Versorgung in der nationalen Verteidigungsreserve 1987 verlangend.

Germanium unterscheidet sich von Silikon darin die Versorgung für das Germanium wird durch die Verfügbarkeit von abbaufähigen Quellen beschränkt, während die Versorgung von Silikon nur durch die Produktionskapazität beschränkt wird, da Silikon aus gewöhnlichem Sand oder Quarz kommt. Infolgedessen, während Silikon 1998 für weniger als 10 $ pro Kg gekauft werden konnte, war der Preis von 1 Kg des Germaniums dann fast 800 $.

Eigenschaften

Unter Standardbedingungen ist Germanium ein sprödes, silberfarben-weißes, halbmetallisches Element. Diese Form setzt einen allotrope technisch bekannt als α-germanium ein, der einen metallischen Schimmer und eine Diamantkubikkristallstruktur, dasselbe als Diamant hat. Am Druck über 120 kbar, ein verschiedener allotrope bekannt als β-germanium Formen, der dieselbe Struktur wie β-tin hat. Zusammen mit Silikon, Gallium, Wismut, Antimon und Wasser, ist es eine der wenigen Substanzen, die sich ausbreitet, weil es (d. h. Stopps) von seinem geschmolzenen Staat fest wird.

Germanium ist ein Halbleiter. Zonenraffinierungstechniken haben zur Produktion des kristallenen Germaniums für Halbleiter geführt, das eine Unreinheit von nur einem Teil in 10 hat, sie eines der reinsten jemals erhaltenen Materialien machend. Das erste metallische (2005) entdeckte Material, um ein Supraleiter in Gegenwart von einem äußerst starken elektromagnetischen Feld zu werden, war eine Legierung des Germaniums mit Uran und Rhodium.

Wie man

bekannt, stößt reines Germanium sehr lange Schraube-Verlagerungen spontan aus. Sie sind einer der primären Gründe für den Misserfolg von älteren Dioden und vom Germanium gemachten Transistoren; abhängig wovon sie sich schließlich berühren, können sie zu einem elektrischen kurzen führen.

Chemie

Elementares Germanium oxidiert langsam zu GeO an 250 °C. Germanium ist in verdünnten Säuren und Alkalien unlöslich, aber löst sich langsam in konzentrierter Schwefelsäure auf und reagiert gewaltsam mit geschmolzenen Alkalien, um germanates zu erzeugen. Germanium kommt größtenteils in der Oxydation vor setzen +4 fest, obwohl viele Zusammensetzungen mit dem Oxydationsstaat +2 bekannt sind. Andere Oxydationsstaaten, sind solcher als +3 gefundene in Zusammensetzungen wie GeCl, und +3 und +1 beobachtete auf der Oberfläche von Oxyden oder negative Oxydationsstaaten in germanes, solcher als 4 darin selten. Germanium-Traube-Anionen (Ionen von Zintl) wie Ge, Ge, sind Ge, [(Ge)] durch die Förderung von der Legierung bereit gewesen, die alkalische Metalle und Germanium in flüssigem Ammoniak in Gegenwart von ethylenediamine oder einem cryptand enthält. Die Oxydationsstaaten des Elements in diesen Ionen sind nicht ganze Zahlen — ähnlich dem ozonides O.

Zwei Oxyde des Germaniums sind bekannt: Germanium-Dioxyd (germania) und Germanium-Monoxyd, . Das Dioxyd, GeO kann durch das Rösten des Germanium-Sulfids erhalten werden, und ist ein weißes Puder, das nur in Wasser ein bisschen auflösbar ist, aber mit Alkalien reagiert, um germanates zu bilden. Das Monoxyd, germanous Oxyd, kann durch die hohe Temperaturreaktion von GeO mit Metall von Ge erhalten werden. Das Dioxyd (und die zusammenhängenden Oxyde und germanates) stellt das ungewöhnliche Eigentum aus, einen hohen Brechungsindex für das sichtbare Licht, aber Durchsichtigkeit zum Infrarotlicht zu haben. Wismut germanate, BiGeO, wird (BGO) als ein scintillator verwendet.

Binäre Zusammensetzungen mit anderem chalcogens sind auch, wie das Disulfid , diselenide , und das Monosulfid (GeS), selenide (GeSe), und telluride (GeTe) bekannt. GeS formt sich als ein jäh hinabstürzendes Weiß, wenn Wasserstoffsulfid durch stark saure Lösungen passiert wird, die Ge (IV) enthalten. Das Disulfid ist in Wasser und in Lösungen von Ätzalkalien oder alkalischen Sulfiden merkbar auflösbar. Dennoch ist es in acidic Wasser nicht auflösbar, das Winkler erlaubt hat, das Element zu entdecken. Durch die Heizung des Disulfids in einem Wasserstoffstrom wird das Monosulfid (GeS) gebildet, welche Subkalke in dünnen Tellern eines dunklen metallischen und Farbenschimmers, und in Lösungen von den Ätzalkalien auflösbar ist. Nach dem Schmelzen mit alkalischen Karbonaten und Schwefel setzt Germanium Form-Salze bekannt als thiogermanates zusammen.

Vier tetrahalides sind bekannt. Unter üblichen Zuständen ist GeI ein Festkörper, GeF ein Benzin und andere flüchtige Flüssigkeiten. Zum Beispiel wird Germanium tetrachloride, GeCl, als ein farbloses rauchendes flüssiges Kochen an 83.1 °C durch die Heizung vom Metall mit dem Chlor erhalten. Alle tetrahalides sind sogleich hydrolyzed zum wasserhaltigen Germanium-Dioxyd. GeCl wird in der Produktion von Organogermanium-Zusammensetzungen verwendet. Alle vier dihalides sind bekannt, und im Gegensatz zum tetrahalides sind polymere Festkörper. Zusätzlich sind GeCl und einige höhere Zusammensetzungen der Formel GeCl bekannt. Ungewöhnlicher zusammengesetzter GeCl ist bereit gewesen, der die Einheit von GeCl mit einer neopentane Struktur enthält.

Zusammenhängend (GeH) ist eine Zusammensetzung, die in der Struktur zum Methan ähnlich ist. Polygermanes — Zusammensetzungen, die alkanes — mit der Formel GeH ähnlich sind, der bis zu fünf Germanium-Atome enthält, sind bekannt. Die germanes sind weniger flüchtig und weniger reaktiv als ihre entsprechenden Silikonentsprechungen. GeH reagiert mit alkalischen Metallen in flüssigem Ammoniak, um weiße kristallene MGeH zu bilden, die das Anion von GeH enthalten. Die Germanium-Hydrohalogenide mit ein, zwei und drei Halogen-Atome sind farblose reaktive Flüssigkeiten.

Die erste Organogermanium-Zusammensetzung wurde von Winkler 1887 synthetisiert; die Reaktion des Germaniums tetrachloride mit diethylzinc hat tetraethylgermane nachgegeben. Auf Organogermanes des Typs RGe (wo R ein alkyl ist) wie tetramethylgermane und tetraethylgermane wird durch das preiswerteste verfügbare Germanium-Vorgänger-Germanium tetrachloride und alkyl nucleophiles zugegriffen. Wie man fand, war organisches Germanium hydrides wie isobutylgermane weniger gefährlich und kann als eine Flüssigkeit verwendet werden wechseln toxisches zusammenhängendes Benzin in Halbleiter-Anwendungen aus. Viele Germanium reaktive Zwischenglieder sind bekannt: germyl freie Radikale, germylenes (ähnlich carbenes), und germynes (ähnlich carbynes). Die organogermanium vergleichen sich 2-carboxyethylgermasesquioxane wurde zuerst in den 1970er Jahren berichtet, und wurde eine Zeit lang als eine diätetische Ergänzung verwendet und hat gedacht, um vielleicht Antigeschwulst-Qualitäten zu haben.

Isotope

Germanium hat fünf natürlich vorkommende Isotope. Dieser, ist sehr ein bisschen radioaktiv, durch den doppelten Beta-Zerfall mit einer Halbwertzeit dessen verfallend. ist das allgemeinste Isotop, einen natürlichen Überfluss von etwa 36 % habend. ist mit einem natürlichen Überfluss von etwa 7 % am wenigsten üblich. Wenn bombardiert, mit Alphateilchen wird das Isotop stabile, veröffentlichende hohe Energieelektronen im Prozess erzeugen. Wegen dessen wird es in der Kombination mit radon für Kernbatterien verwendet.

Mindestens 27 Radioisotope sind auch synthetisiert worden, sich in der Atommasse von 58 bis 89 erstreckend. Der stabilste von diesen ist, durch die Elektronfestnahme mit einer Halbwertzeit dessen verfallend. Das am wenigsten stabile ist mit einer Halbwertzeit dessen. Während die meisten Radioisotope des Germaniums durch den Beta-Zerfall und Zerfall durch die verzögerte Protonenemission verfallen. durch Isotope stellen auch geringe verzögerte Neutronemissionszerfall-Pfade aus.

Natürlicher Überfluss

Germanium wird durch stellaren nucleosynthesis größtenteils durch den S-Prozess in asymptotischen riesigen Zweigsternen geschaffen. Der S-Prozess ist eine langsame Neutronfestnahme von leichteren Elementen innerhalb von pulsierenden roten riesigen Sternen. Germanium ist in der Atmosphäre Jupiters und in einigen der entferntesten Sterne entdeckt worden. Sein Überfluss in der Kruste der Erde ist etwa 1.6 ppm. Es gibt nur einige Minerale wie argyrodite, briartite, germanite, und renierite, die merkliche Beträge des Germaniums enthalten, aber keine Mineable-Ablagerungen bestehen für einigen von ihnen. Einige Zinkkupferleitungserzkörper enthalten genug Germanium, dass es aus dem Enderzkonzentrat herausgezogen werden kann.

Ein ungewöhnlicher Bereicherungsprozess verursacht einen hohen Inhalt des Germaniums in einigen Kohlenflözen, das von Victor Moritz Goldschmidt während eines breiten Überblicks für Germanium-Ablagerungen entdeckt wurde. Die höchste jemals gefundene Konzentration war in der Kohlenasche von Hartley mit bis zu 1.6 % des Germaniums. Die Kohlenablagerungen in der Nähe von Xilinhaote, die Innere Mongolei, enthalten ungefähr 1600 Tonnen des Germaniums.

Produktion

Weltproduktion 2006 war ungefähr 100 Tonnen des Germaniums. Zurzeit wird es als ein Nebenprodukt von sphalerite Zinkerzen wieder erlangt, wo es in Beträgen von bis zu 0.3 %, besonders von Bodensatz-veranstaltetem, massivem Zn-Pb-Cu (-Ba) Ablagerungen konzentriert und Zn-Pb-Ablagerungen Karbonat-veranstaltet wird. Abbildungen für Weltreserven von Ge sind nicht verfügbar, aber in den Vereinigten Staaten, wie man schätzt, ist es ungefähr 500 Tonnen. 2007 wurden 35 % der Nachfrage durch das wiederverwandte Germanium entsprochen.

Während es hauptsächlich von sphalerite erzeugt wird, wird es auch in Silber, Leitung und Kupfererzen gefunden. Eine andere Quelle des Germaniums ist Flugasche von Kohlenkraftwerken, die Kohle von bestimmten Kohlenablagerungen mit einer großen Konzentration des Germaniums verwenden. Russland und China haben das als eine Quelle für das Germanium verwendet. Russlands Ablagerungen werden im Fernen Osten des Landes auf der Insel Sakhalin gelegen. Die Kohlenbergwerke nordöstlich von Vladivostok sind auch als eine Germanium-Quelle verwendet worden. Die Ablagerungen in China werden in den Braunkohle-Gruben in der Nähe von Lincang, Yunnan hauptsächlich gelegen; Kohlenbergwerke in der Nähe von Xilinhaote, die Innere Mongolei wird auch verwendet.

Das Erz konzentriert sich sind größtenteils sulfidic; sie werden zu den Oxyden umgewandelt, indem sie unter Luft in einem als das Rösten bekannten Prozess heizen:

: GeS + 3 O  GeO + 2 SO

Ein Teil des Germaniums endet im während dieses Prozesses erzeugten Staub, während der Rest zu germanates umgewandelt wird, die zusammen mit dem Zink von der Schlacke durch Schwefelsäure durchgefiltert werden. Nach der Neutralisierung bleibt nur das Zink in der Lösung, und das jäh hinabstürzende enthält das Germanium und die anderen Metalle. Nach dem Reduzieren des Betrags von Zink im jäh hinabstürzenden durch den Prozess von Waelz wird das wohnende Oxyd von Waelz ein zweites Mal durchgefiltert. Das Dioxyd wird als jäh hinabstürzend und umgewandelt mit dem Chlor Gas- oder Salzsäure zum Germanium tetrachloride erhalten, der einen niedrigen Siedepunkt hat und destilliert sein kann von:

: GeO + 4 HCl  GeCl + 2 HO

: GeO + 2 Kl.  GeCl + O

Germanium tetrachloride ist entweder hydrolyzed zum Oxyd (GeO) oder gereinigt durch die Bruchdestillation und dann hydrolyzed.

Hoch reiner GeO ist jetzt für die Produktion des Germanium-Glases passend. Das reine Germanium-Oxyd wird durch die Reaktion mit Wasserstoff reduziert, um Germanium zu erhalten, das für die Infrarotoptik oder Halbleiter-Industrie passend ist:

: GeO + 2 H  Ge + 2 HO

Das Germanium für die Stahlproduktion und anderen Industrieprozesse wird normalerweise mit Kohlenstoff reduziert:

: GeO + C  Ge + CO

Anwendungen

1. 8 Kern-µm

2. Verkleidung 125 µm

3. 250 Puffer-µm

4. Jacke 400 µm|alt=A-Zeichnung von vier konzentrischen Zylindern.]]

Wie man

schätzte, war der Hauptendgebrauch für das Germanium 2007 weltweit: 35 % für mit der Fasersehsysteme, 30-%-Infrarotoptik, 15 % für polymerization Katalysatoren und 15 % für die Elektronik und elektrischen Sonnenanwendungen. Die restlichen 5 % sind in anderen Gebrauch wie Leuchtmassen, Metallurgie und Chemotherapie eingetreten.

Optik

Die bemerkenswertesten physischen Eigenschaften von germania (GeO) sind sein hoher Index der Brechung und seine niedrige optische Streuung. Diese machen es besonders nützlich für Weitwinkel-Kameralinsen, Mikroskopie, und für den Kernteil von Glasfaserleitern. Es hat auch titania als die Kieselerde dopant für die Kieselerde-Faser ersetzt, das Bedürfnis nach der nachfolgenden Wärmebehandlung beseitigend, die die Fasern spröde gemacht hat. Am Ende 2002 ist die Faser-Optik-Industrie für 60 % des jährlichen Germanium-Gebrauches in den Vereinigten Staaten, aber dieses Gebrauches Rechnungen für weniger als 10 % weltweit des Verbrauchs verantwortlich gewesen. GeSbTe ist eine Phase-Änderungslegierung, die für seine Seheigenschaften, solcher als in überschreibbaren DVDs verwendet ist.

Weil Germanium in infrarot durchsichtig ist, ist es ein sehr wichtiges optisches Infrarotmaterial, das sogleich geschnitten und in Linsen und Fenster poliert werden kann. Es wird besonders als die Vorderseite verwendet, die in Thermalbildaufbereitungskameras Seh-ist, die im Wellenlangenbereich von 8 bis 14 Mikron für die passive Thermalbildaufbereitung und für die Krisenherd-Entdeckung im Militär, das Nachtvisionssystem in Autos und die Feuerwehranwendungen arbeiten. Es wird deshalb in Infrarotspektroskopen und anderer optischer Ausrüstung verwendet, die äußerst empfindliche Infrarotentdecker verlangt. Das Material hat einen sehr hohen Brechungsindex (4.0) und muss so angestrichenes Antinachdenken sein. Besonders ist ein sehr harter spezieller Antinachdenken-Überzug von diamantähnlichem Kohlenstoff (DLC), Brechungsindex 2.0, ein gutes Match und erzeugt eine diamantharte Oberfläche, die viel rauer Umweltbehandlung widerstehen kann.

Elektronik

Silikongermanium-Legierung wird ein wichtiges Halbleiter-Material für den Gebrauch in einheitlichen Hochleistungsstromkreisen schnell. Stromkreise, die die Eigenschaften von Verbindungspunkten des Si-SiGe verwerten, können viel schneller sein als diejenigen, die Silikon allein verwenden. Silikongermanium beginnt, Gallium arsenide (GaAs) in Radiokommunikationsgeräten zu ersetzen. Die Chips von SiGe, mit Hochleistungseigenschaften, können mit preisgünstigen, festen Produktionstechniken der Siliziumchip-Industrie gemacht werden.

Der neue Anstieg von Energiekosten hat die Volkswirtschaft von Sonnenkollektoren, einen potenziellen neuen Hauptgebrauch des Germaniums verbessert. Germanium ist das Substrat der Oblaten für den Mehrverbindungspunkt der hohen Leistungsfähigkeit photovoltaic Zellen für Raumanwendungen.

Weil Germanium und Gallium arsenide sehr ähnliche Gitter-Konstanten haben, können Germanium-Substrate verwendet werden, um Gallium arsenide Sonnenzellen zu machen. Die Erforschungsrover von Mars und mehrere Satelliten verwenden dreifaches Verbindungspunkt-Gallium arsenide auf Germanium-Zellen.

Substrate des Germaniums auf dem Isolator werden als ein potenzieller Ersatz für Silikon auf miniaturisierten Chips gesehen. Anderer Gebrauch in der Elektronik schließt Leuchtmassen in Leuchtstofflampen und Licht ausstrahlende mit dem Germaniumgrundhalbleiterdioden (LEDs) ein. Germanium-Transistoren werden noch in einigen Effekten-Pedalen von Musikern verwendet, die sich vermehren möchten, der kennzeichnende Toncharakter der "Fusseln" - harmonieren vom frühen Zeitalter des Rock 'n' Rolls, am meisten namentlich das Dallas Schiedsrichter-Fusseln-Gesicht.

Anderer Gebrauch

Germanium-Dioxyd wird auch in Katalysatoren für polymerization in der Produktion von Polyäthylen terephthalate (HAUSTIER) verwendet. Die hohe Helligkeit von erzeugtem Polyester wird besonders für in Japan auf den Markt gebrachte LIEBLINGS-Flaschen verwendet. Jedoch, in den Vereinigten Staaten, wird kein Germanium für polymerization Katalysatoren verwendet. Wegen der Ähnlichkeit zwischen Kieselerde (SiO) und Germanium-Dioxyd (GeO) die Kieselerde kann die stationäre Phase in einigen Gaschromatographie-Säulen von GeO ersetzt werden.

In den letzten Jahren hat Germanium gesehenen zunehmenden Nutzen in der Edelmetall-Legierung. In der Sterlingsilberlegierung, zum Beispiel, wie man gefunden hat, hat es firescale, Zunahme-Trübungswiderstand reduziert, und die Antwort der Legierung auf das Niederschlag-Härten vergrößert. Eine Trübungsbeweis-Sterlingsilberlegierung, gesetzlich schützen lassener Argentium, verlangt 1.2-%-Germanium.

Hohe Reinheitsgermanium-Monokristall-Entdecker können Strahlenquellen — zum Beispiel in der Flughafensicherheit genau identifizieren. Germanium ist für monochromators für beamlines nützlich, der im Monokristall-Neutronzerstreuen und der Synchrotron-Röntgenstrahl-Beugung verwendet ist. Das Reflexionsvermögen ist im Vorteil gegenüber Silikon in hohen und Neutronenergieröntgenstrahl-Anwendungen. Kristalle des hohen Reinheitsgermaniums werden in Entdeckern für die Gammaspektroskopie und die Suche nach dunkler Sache verwendet.

Diätetische Ergänzungen, pharmazeutische Entwicklung und Gesundheitsrisiko

Wie man

denkt, ist Germanium für die Gesundheit von Werken oder Tieren nicht notwendig. Das Germanium in der Umgebung hat wenig oder keinen Gesundheitseinfluss. Das ist in erster Linie, weil es gewöhnlich nur als ein Spurenelement in Erzen und kohlenstoffhaltigen Materialien vorkommt, und in sehr kleinen Mengen verwendet wird, die wahrscheinlich in seinen verschiedenen industriellen und elektronischen Anwendungen nicht aufgenommen werden. Aus ähnlichen Gründen hat das Germanium im Endgebrauch wenig Einfluss auf die Umgebung als ein biohazard. Einige reaktive Zwischenzusammensetzungen des Germaniums sind giftig (sieh Vorsichtsmaßnahmen, unten).

Schon in 1922 haben Ärzte in den Vereinigten Staaten die anorganische Form des Germaniums (gewöhnlich der sesquioxide) verwendet, um Patienten mit Anämie zu behandeln. Es wurde in anderen Formen von Behandlungen wie eine behauptete Immunsystem-Boosterrakete verwendet, aber seine Leistungsfähigkeit ist zweifelhaft gewesen. Seine Rolle in Krebs-Behandlungen ist mit der amerikanischen Krebs-Gesellschaft diskutiert worden, die behauptet, dass keine Antikrebs-Effekten demonstriert worden sind.

Amerikanische Forschung von Bundesbehörde zur Überwachung von Nahrungs- und Arzneimittlel hat beschlossen, dass Germanium, wenn verwendet, als eine Ernährungsergänzung, "präsentiert potenzielles menschliches Gesundheitsrisiko".

Bestimmte Germanium-Zusammensetzungen sind in der niedrigen Dosis in den Vereinigten Staaten als Nichtvorschrift diätetische "Ergänzungen" in mündlichen Kapseln oder Blöcken verfügbar. Andere Germanium-Zusammensetzungen sind von alternativen medizinischen Praktikern als non-FDA-allowed injectable Lösungen verwaltet worden. Auflösbare anorganische Formen des Germaniums verwendet zuerst, namentlich das Salz des Zitrat-Laktats, haben zu mehreren Fällen der Nierenfunktionsstörung, hepatischen steatosis und des peripherischen Nervenleidens in Personen geführt, die sie auf einer chronischen Basis verwenden. Plasma und Uringermanium-Konzentrationen in diesen Personen, von denen mehrere gestorben sind, waren mehrere Größenordnungen, die größer sind als endogene Niveaus. Eine neuere organische Form, Beta-carboxyethylgermanium sesquioxide (propagermanium), hat dasselbe Spektrum von toxischen Effekten nicht ausgestellt.

Bestimmte Zusammensetzungen des Germaniums haben niedrige Giftigkeit zu Säugetieren, aber haben toxische Effekten gegen bestimmte Bakterien. Jedoch hat keine Germanium-Zusammensetzung noch einen pharmazeutischen Gebrauch, entweder als ein antibakterieller oder als Krebs chemotherapeutic Reagenz demonstriert.

Vorsichtsmaßnahmen für chemisch reaktive Germanium-Zusammensetzungen

Einige von den Zusammensetzungen des Germaniums sind ziemlich reaktiv und präsentieren eine unmittelbare Gefahr für die menschliche Gesundheit auf der Aussetzung. Zum Beispiel ist Germanium-Chlorid und zusammenhängend (GeH) eine Flüssigkeit und Benzin beziehungsweise, der zu den Augen, der Haut, den Lungen und dem Hals sehr irritierend sein kann.

Siehe auch

• Vitrain

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