ゲルマニウム (Ge)

原子番号32
原子量72.6308 u
分類半金属
電子配置[Ar] 3d¹⁰ 4s² 4p²
外観灰白色
密度(STP)5323 g/L
融点1211.4 K
沸点3106 K
電気陰性度2.01 (ポーリング)
イオン化エネルギー762 kJ/mol
原子半径125 pm
結晶構造面心立方
発見者クレメンス・ヴィンクラー (1886)

概要

ゲルマニウム(Ge)は光沢があり硬い灰白色の半金属で、半導体の性質を持っています。初期のエレクトロニクスでは重要でしたが、多くの用途で大部分がケイ素に置き換えられました。ゲルマニウム(Ge)の主な特徴は以下のとおりです。

用途:光ファイバーシステム(酸化ゲルマニウムが屈折率を高める)、赤外線光学(暗視装置、熱画像)、太陽電池(高効率の多接合セル)、SiGe(シリコンゲルマニウム)半導体デバイス、触媒(PET樹脂の製造)、蛍光灯の蛍光体に使われます。

製造/抽出:亜鉛鉱石の処理の副産物として、または石炭のフライアッシュから回収されます。ゲルマニウムは極めて希少です。中国、ベルギー、ロシアが主な生産国・精製国です。ほとんどの鉱石に極めて低い濃度で含まれています。

歴史:1871年にメンデレーエフが(「エカケイ素」として)存在を予言しました。1886年、クレメンス・ヴィンクラーが鉱物アージロード鉱から発見しました。ドイツのラテン語名ゲルマニアにちなんで命名されました。その性質はメンデレーエフの予言とよく一致し、周期表の正しさを裏付けました。

健康への影響と安全性:一部のゲルマニウム化合物は有毒です。ゲルマニウムを含む栄養補助食品によって腎障害や死亡例が生じています。金属ゲルマニウムや一部の化合物(光ファイバーに使われる二酸化ゲルマニウムなど)の毒性は低いです。生物学的な役割は知られていません。

価格/市場:希少で抽出が難しいため高価です。価格は光ファイバーや赤外線光学の需要に左右されます。再生可能エネルギー用途への関心が高まっています。重要鉱物に分類されています。

性質:半導体の性質を持ち(金属とは逆に、温度が上がると導電率が増加する)、赤外線を透過し、ケイ素に似た化合物を形成し、主に+4の酸化数(+2もとる)をとり、もろい結晶質で、屈折率が高い元素です。

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周期表