Pengertian Germanium dan Kegunaannya

Germanium (Ge), unsur kimia antara silikon dan timah di Grup 14 (IVa) dari tabel periodik, Germanium merupakan metalloid yang berwarna abu-abu keperakan, memiliki sifat menengah antara logam dan non logam. Meskipun germanium baru ditemukan pada tahun 1886 oleh seorang ahli kimia Jerman Clemens Winkler, keberadaannya, propertinya, dan posisinya dalam sistem periodik telah diprediksi pada tahun 1871 oleh kimiawan Rusia Dmitry Ivanovich Mendeleyev, yang disebut hipotetis elemen ekasilicon. (Nama germanium berasal dari kata Latin Germania [Jerman] dan diberikan kepada elemen dengan Winkler.) Germanium tidak bernilai ekonomi sampai tahun 1945, ketika sifat-sifat sebagai semikonduktor mulai diakui dalam elektronik. Banyak zat lain kini juga digunakan sebagai semikonduktor, tapi germanium tetap menjadi pilihan utama dalam pembuatan transistor dan komponen untuk perangkat seperti rectifier dan photocells.

Berdasarkan beratnya, germanium termasuk langka tapi tidak juga sangat jarang (sekitar 1,5 bagian per juta) unsur dalam kerak bumi, setara dalam kelimpahan berilium, molibdenum, dan cesium dan melebihi unsur arsenik, kadmium, antimon, dan merkuri . Kelimpahan kosmik atom germanium adalah 50,5 (berdasarkan Si = 1 × 106), nilainya kurang lebih sama dengan kripton dan zirkonium. Kelimpahan kosmik germanium jauh lebih sedikit dibandingkan dengan sejumlah elemen yang lebih berat; misalnya, brom, strontium, timah, barium, merkuri, dan timah. Semua elemen yang bermuatan inti lebih rendah dari germanium, kecuali berilium, boron, skandium, dan gallium, memiliki kelimpahan kosmik lebih banyak daripada germanium. Germanium diyakini salah satu dari banyak elemen yang dibentuk oleh penyerapan neutron setelah proses awal hidrogen dan helium terbakar dan penyerapan alpha-partikel.

Germanium tersebar luas di alam tetapi terlalu reaktif untuk membentuk satuan murni. Mineral utama germanium termasuk argyrodite (dari yang pertama kali diisolasi), germanite, renierite, dan canfieldite, semuanya langka; hanya germanite dan renierite yang telah digunakan sebagai sumber komersial untuk elemen germanium. Sejumlah kecil germanium ditemukan di blendes seng tertentu, dalam bijih sulfida tembaga dan arsen, dan batubara, yang terakhir mungkin dari konsentrasi elemen oleh tanaman dari Zaman Karbon dalam sejarah geologi. Tanaman ini-hari tertentu yang dikenal untuk berkonsentrasi germanium. Proses konsentrasi Seng  dan abu dan debu buangan dari instalasi pembakaran batubara menyediakan sumber komersial germanium.

Dalam penyulingan germanium, residu kelas rendah yang diperoleh dari bijih yang direaksikan dengan asam klorida yang kuat, dan germanium tetraklorida dihasilkan dengan penyulingan, dimurnikan dengan redistillation berulang, dan dihidrolisis untuk membentuk germanium dioksida, yang kemudian direduksi dengan hidrogen ke bentuk bubuk dari logam yang meleleh pada suhu sekitar 1.100 ° C (2.000 ° F [dalam suasana inert]) dan dilemparkan ke ingot atau billet.

Iklan oleh Google

Unsur germanium lebih rapuh daripada ductile; atom dalam kristal germanium disusun seperti atom karbon dalam berlian. Karakteristik listrik dan semikonduktor germanium sebanding dengan silikon. Hal ini tidak bereaksi dengan udara pada suhu kamar tetapi teroksidasi pada 600 ° -700 ° C (1.100 ° -1300 ° F) dan bereaksi cepat dengan halogen membentuk tetrahalida. Di antara asam, hanya terkonsentrasi nitrat atau asam sulfat atau aqua regia (campuran asam nitrat dan asam klorida) yang akan lumayan bereaksi dengan germanium. Meskipun larutan kaustik berair menghasilkan efek kecil di atasnya, germanium larut cepat dalam cairan natrium hidroksida atau kalium hidroksida, membentuk germanates.

Bentuk oksidasi stabil germanium adalah +2 dan +4, senyawa yang terakhir menjadi lebih stabil dan banyak. Dua senyawa yang paling penting dari germanium adalah dioksida (GeO₂) dan tetraklorida (GeCl₄). Germanates, dibentuk dengan memanaskan dioksida dengan oksida dasar, termasuk seng germanate (Zn₂GeO₄), digunakan sebagai fosfor (zat yang memancarkan cahaya ketika diberi energi radiasi). Tetraklorida, telah disebutkan sebagai perantara dalam memperoleh germanium dari sumber alam, adalah cairan tidak berwarna yang mudah menguap yang membeku pada sekitar -50 ° C (-58 ° F) dan mendidih pada 84 ° C (183,2 ° F).

Untuk digunakan dalam perangkat elektronik, ingot germanium atau billet memerlukan pemurnian lebih lanjut, yang biasanya dipengaruhi oleh teknik zona penyulingan. Germanium yang sangat murni kemudian meleleh dan "diolah" dengan penambahan jumlah menit arsenik, galium, atau unsur-unsur lain untuk menghasilkan karakteristik elektronik yang diinginkan. Akhirnya, kristal tunggal yang dihasilkan dari lelehan pada suhu dikendalikan dengan hati-hati, dengan menggunakan kristal benih sebagai inti. Kristal tunggal germanium yang tumbuh dalam suasana nitrogen atau helium dari bahan cair. Hasilnya kemudian diubah menjadi semikonduktor dengan menjadi doped (diresapi) dengan atom elektron donor atau akseptor, baik dengan memasukkan kotoran dalam lelehan selama pertumbuhan kristal atau dengan menyebarkan kotoran ke kristal setelah kristal terbentuk.

Senyawa germanium yang germaniumnya dalam keadaan oksidasi +2 baik dicirikan sebagai padatan, dan secara umum mereka mudah teroksidasi. Unsur Germanium dapat Elektrodeposisi dari banyak solusi dan mencair dari senyawanya. Sesedikit satu miligram germanium yang terlarut dalam per liter seng akan sangat mengganggu aliran listrik.

Selain aplikasi di perangkat elektronik, germanium digunakan sebagai paduan komponen dan fosfor untuk lampu neon. Karena germanium transparan terhadap radiasi inframerah, germanium digunakan dalam peralatan yang digunakan untuk mendeteksi dan mengukur radiasi, seperti jendela dan lensa. Indeks refraksi yang tinggi dari germanium dioksida menjadikan germanium berharga sebagai komponen gelas yang digunakan dalam perangkat optik, seperti lensa wide-angle untuk kamera dan mikroskop. Toksikologi germanium dan senyawanya didefinisikan dengan sangat buruk.

Kelima isotop stabil germanium terjadi pada 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. Dan sembilan isotop radioaktif lainnya juga telah dilaporkan.

Properti elemen
nomor atom	32
berat atom	72,59
titik leleh	937,4 ° C (1,719.3 ° F)
Titik didih	2830 ° C (5130 ° F)
densitas	5,323 g / cm3
oksidasi	+2, +4
elektron konfigurasi.	1s22s22p63s23p63d104s24p2