Germanyum Hakkında İlginç Bilgiler

Germanyum, 1869’da Rus kimyager Dimitri Mendeleev’in periyodik tabloda silikon ve kalay arasındaki boşlukta olduğunu tahmin ettiği elementtir.  Mendeleev geçici olarak tahmin ettiği bu elemente eka-silikon adını verdi. Germanyum, 1886’da Almanya’da Clemens A. Winkler tarafından gümüş madenindeki bir mineral örneğinde keşfedildi. Analiz sonucunda argirodit olarak adlandırılan oldukça nadir bir mineral keşfedildi. Bu mineral %73-75 gümüş, %17-18 kükürt, % 0.2 cıva ve Winkler’in germanyum adını verdiği elementten % 6 -7 oranında içermekteydi.

Mendeleev, yeni elementin yoğunluğunun 5.5 g / cm³ ve atom ağırlığının 70 olacağını tahmin etmekteydi ve tahminleri oldukça doğru çıktı. Winkler’in keşfettiği elementin adı, latince Almanya anlamına gelen ‘Germania’dan gelmekteydi. Parlak ve gümüşi olmasına rağmen çok kırılgan olan germanyum, yarı iletkenler ve fiber optiklerde kullanılan önemli bir bileşendir. Bazı insanlar germanyum takviyelerinin sağlık yararlı etkileri olduğunu düşünmelerine rağmen araştırmalar bu iddiaları desteklememektedir. Bunun yanı sıra germanyumun toksik olduğuna dair bir bilgi de yoktur.

Tarihçe

Chemistry Explained‘a göre germanyumun varlığı, 1869’da Rus kimyager Dmitri Mendeleev tarafından periyodik tablonun geliştirilmesinden sonra tahmin edilmiştir. Elementlerin atom ağırlığına göre düzenlenmesi tabloda bazı boşlukların oluşmasına neden oldu. Mendeleev, 32 numaralı element de dahil olmak üzere henüz keşfedilmemiş birkaç element olduğunu ifade etti. 1885’te Alman kimyager Clemens Winkler, argirodit olarak bilinen bir cevherde “eka-silikon” olarak adlandırılan şeyi keşfetti. Cevher, gümüş, kükürt, demir oksit, çinko ve henüz bilinmeyen başka metallerin yaklaşık yüzde 7’sini içermekteydi.

Mendeleev, 32 numaralı elementin cm³ başına 5.5 gram yoğunluğa (suyun yoğunluğunun 5.5 katı) ve 70 gram atom ağırlığına (suyun atom ağırlığının dört katından biraz daha az) sahip olacağını tahmin etmişti. Germanyumun keşfinden sonra gerçek yoğunluğunun cm³ başına 5.323 gram ve 72.630 gram atom ağırlığına sahip olduğu görülmüştür. Mendeleev’in tahmininin doğruluğu, kimyagerlerin periyodik tabloya olan güvenini arttırmıştır. Germanyum metaloiddir yani hem metallerin hem de ametallerin özelliklerine sahiptir. Periyodik tablodaki diğer metaloidler; bor, silikon, arsenik, antimon, tellür ve polonyumdur. Germanyum, su gibi donduğunda genişleyen nadir birkaç elementten biridir. Benzer özellik gösteren diğer elementler; galyum, silikon, bizmut ve antimondur. Germanyumun değeri II.Dünya Savaşı sırasında yüksek çözünürlüklü radar alıcılarında kullanıldığında fark edildi. Kısa süre sonra ise İlk germanyum transistörü icat edilmiştir.

ÖNEMLİ NOT: Germanyum, argiroditteki çinko cevheri ve kömür ile çıkarılmaktadır. Alaska, Tennessee, Çin, İngiltere, Ukrayna, Rusya ve Belçika’da bölgelerinde çıkarılmaktadır.

Özellikler

• Atom numarası (çekirdekteki proton sayısı): 32
• Atomik sembol: Ge
• Atom ağırlığı (atomun ortalama kütlesi): 72.630
• Yoğunluk: 5.323 cm3 /gram (3 .077  inç³ /ons) 
• Oda sıcaklığında faz: Katı
• Erime noktası: 1,720,9 °F veya 938,3 °C
• Kaynama noktası: 5,131 °F veya 2.833 °C
• Doğal izotopların sayısı: 5
• Laboratuvarda oluşturulan yapay izotoplarının sayısı: 19
• En yaygın bulunan izotoplar: ⁷⁰ Ge (% 21.2), ⁷² Ge (% 27.7) , ⁷³ Ge (% 7.7), ⁷⁴ Ge (% 35.9) ve ⁷⁶ Ge (% 7.4)

• Bulunma Oranı

• Yerkabuğunda ağırlıkça; milyonda 1,5 parça, mol olarak; milyonda 0,42 parça bulunur.
• Güneş sisteminde ağırlıkça; milyarda 200 parça, mol olarak; milyarda 3 parça bulunur.

Ana germanyumun cevheri yaklaşık %7’si germanyum içermektedir. Ticari olarak germanyum, metal saflaştırmanın bir yan ürünü olarak ve bazı kömür küllerinden elde edilmektedir.

Germanyum İzotopları

 Germanyum; yarı ömürleri bilinen, kütle numaraları 58 ila 85 arasında değişiklik gösteren 24 farklı izotopa sahiptir. Doğal olarak oluşan germanyum, beş izotopun karışımıdır ve gösterilen yüzdelerde bulunmaktadır.

• ⁷⁰ Ge (% 21.2), 
• ⁷² Ge (% 27.7), 
• ⁷³ Ge (% 7.7), 
• ⁷⁴ Ge (% 35.9) ve
• ⁷⁶ Ge (% 7.4)

ÖNEMLİ NOT:  En bol bulunan izotop % 35.9 ile ⁷⁴Ge’dir.

Fiziksel Özellikler

• Kristal ve kırılgan bir yapıya sahip parlak, sert, gri-beyaz renkli yarı metalik bir elementtir.
• Yarı iletkendir.
• Germanyum ve oksit, kızılötesi radyasyona karşı şeffaftır.
• Germanyum ayrıca donarken genişleyen (su gibi) bir özelliğe de sahiptir.
• Diğer dört element; silikon , bizmut , antimon ve galyum donduğunda genişler.

Kullanım Alanları

• En yaygın kullanımı yarı iletkenlik gerektiren alanlardır.
• Transistörlerde ve entegre devrelerde kullanılır.
• Alaşımlama ajanı ve katalizör olarak da kullanılır.
• Kızılötesi spektroskopilerinde ve kızılötesi dedektörlerde kullanılır.
• Bazı germanyum bileşikleri faydalıdır çünkü bakteriler için toksiktirler ancak memeliler için zararsızlardır.
• Germanyumun kullanım yüzdeleri;

• Detektörlü kızılötesi (IR) optik: %30,
• İletişim: %20,
• Fiber optik, bez lifleri, yemek kapları ve reçineler gibi çeşitli ürünler: %20,
• Polietilen tereftalat, güneş panelleri, elektronik ve güneş pilleri: %15,
• Fosfor, metalurji ve ilaçlar dahil organik maddeler: %5.

Hazırlayan: Rabiye Baştürk

Kaynak: 1 (Erişim: ) 2 (Erişim: )