Germânio
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O germânio é um elemento químico de símbolo Ge , número atômico 32 (32 prótons e 32 elétrons) com massa atómica 72,6 uma. À temperatura ambiente, o germânio encontra-se no estado sólido. É um semi-metal pertencente ao grupo 14 (4 A) da Classificação Periódica dos Elementos.
Foi descoberto em 1886 pelo alemão Clemens Winkler. As aplicações do germânio estão limitadas ao seu alto custo e em muitos casos estuda-se a sua substituição por materiais mais econômicos. Sua aplicação principal é como semicondutor em eletrônica, produção de fibras ópticas e equipamentos de visão noturna.
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[editar] Características principais
É um semi-metal sólido, duro, cristalino, de coloração branco acinzentada, lustroso, quebradiço, que conserva o brilho em temperaturas ordinárias. Apresenta a mesma estrutura cristalina do diamante e resiste à ação dos ácidos e álcalis.
Forma grande número de compostos organolépticos e é um importante material semicondutor utilizado em transístores e fotodedectores. Diferentemente da maioria dos semicondutores, o germânio tem uma pequena banda proibida ( ``band gap`` ) respondendo de forma eficaz a radiação infravermelha e pode ser usado em amplificadores de baixa intensidade.
[editar] Aplicações
As aplicações do germânio estão limitadas ao seu alto custo e em muitos casos estuda-se a sua substituição por materiais mais econômicos. Os principais usos são:
- Fibra óptica.
- Eletrônica: Radares, amplificadores de guitarras elétricas, ligas metálicas de SiGe em circuitos integrados de alta velocidade.
- Óptica de infravermelhos: espectroscópios, sistemas de visão noturna e outros equipamentos.
- Lentes, com alto índice de refração, de ângulo amplo e para microscópios.
- Em jóias é usado uma liga metálica de Au com 12% de germânio.
- Como elemento endurecedor do alumínio, magnésio e estanho.
- Em quimioterapia.
- O tetracloreto de germânio é usado como catalisador na síntese de polímeros ( PET ).
- Foi usado enquanto germanato de bismuto no tipo de camera gama utilizada nos anos 80, em medicina nuclear.
[editar] História
As propriedades do germânio ( do latim Germania, Alemanha ) foram previstas em 1871 por Mendeleyev em função da sua posição na tabela periódica, elemento ao qual chamou de eka-silicio. O alemão Clemens Winkler demonstrou em 1886 a existência deste elemento, descobrindo que serviu para confirmar a validade da tabela periódica calculando as similaridades entre as propriedades previstas e as observadas:
| Propriedade | Eka-silicio | Germânio |
|---|---|---|
| (Previstas, 1871) | (Observadas, 1886) | |
| Massa atômica | 72 | 72,59 |
| Densidade (g/cm³) | 5,5 | 5,35 |
| Calor especfico (J/kg·K) | 0,31 | 0,32 |
| Ponto de fusão (ºC) | alto | 960 |
| Fórmula do óxido | RO2 | GeO2 |
| Fórmula do cloreto | RCl4 | GeCl4 |
| Densidade do óxido (g/cm³) | 4,7 | 4,70 |
| Ponto de ebulição do cloreto (ºC) | 100 | 86 |
| Cor | cinza | cinza |
[editar] Abundância e obtenção
Os únicos minerais rentáveis para a extração do germânio são a germanita ( 69% de Ge ) e ranierita ( 7-8% de Ge ); além disso está presente no carvão, na argirodita e outros minerais. A maior quantidade, em forma de óxido ( GeO2 ), se obtém como subproduto da obtenção do zinco ou de processos de combustão de carvão ( na Rússia e na China se encontra em processo de desenvolvimento ).
É separado dos outros metais existentes no mineral transformando-o em GeCl4 volátil. O tetracloreto obtido é hidrolisado em óxido de germânio ( GeO2 ) que, através de hidrogênio ou carvão roxo é reduzido obtendo-se o germânio. Com pureza de 99,99%, para usos eletrônicos, é obtido por refinação mediante a fusão fracionada resultando cristais de 25 a 35 mm usados em transístores e diodos; com esta técnica as impurezas podem ser reduzidas até a 0,0001 ppm.
O desenvolvimento dos transístores de germânio abriu a porta a numerosas aplicações eletrônicas que atualmente são cotidianas. Entre 1950 e os primeiros anos da década de 70, a eletrônica foi a principal responsável pela crescente demanda de germânio, até a substiuição pelo silício com propriedades elétricas superiores. Atualmente, grande parte do consumo é destinada para a produção de fibras ópticas ( cerca da metade ), equipamentos de visão noturna e como catalisador na polimerização de plásticos, embora haja estudos para substituí-lo por catalisadores mais econômicos.
[editar] Isótopos
O germânio apresenta quatro isótopos: Ge-70 ( 21,23% com 38 neutrons ), Ge-72 ( 27,66% com 40 neutrons ), Ge-73 ( 7,73% com 41 neutrões).
[editar] Precauções
Alguns compostos de germânio ( tetracloreto de germânio ) apresentam uma certa toxidade nos mamíferos, porém são letais para algumas bactérias.
