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Lexikon der Chemie: Germanium

Germanium, Symbol Ge, chem. Element aus der IV. Hauptgruppe des Periodensystems, der Kohlenstoff-Silicium-Gruppe, Halbmetall; Z 32, Massenzahlen der natürlichen Isotope 70 (20,52 %), 72 (27,43 %), 73 (7,76 %), 74 (36,54 %) und 76 (7,76 %), Atommasse 72,59; Wertigkeit IV, selten II, D. 5,35 g cm-3, F. 937,4 °C, Kp. 2830 °C.

Eigenschaften. Reines G. ist ein graues, im Diamantgitter kristallisierendes, metallisch glänzendes, sehr sprödes Halbmetall. Sein elektrischer Widerstand nimmt mit sinkender Temperatur und zunehmender Reinheit zu. Hinsichtlich seiner chem. Eigenschaften ähnelt es dem Silicium. Germanium(II)-Verbindungen sind nicht sehr stabil, wirken reduzierend oder tendieren zur Disproportionierung. An der Luft ist G. bei Zimmertemperatur beständig. Mit oxidierend wirkenden Säuren, wie konz. Salpetersäure, konz. Schwefelsäure oder Königswasser, bildet es das unlösliche Germaniumdioxid. Mit den Halogenen reagiert es zu Germaniumtetrahalogeniden.

Analytisches. Qualitativ wird G. im H2S-Trennungsgang als weißes Germaniumdisulfid GeS2 nachgewiesen. Die quantitative Bestimmung erfolgt gravimetrisch als Germaniumdioxid GeO2 oder bei sehr kleinen Germaniumkonzentrationen photometrisch mit Phenylfluoren.

Vorkommen. G. ist ein verbreitetes Spurenelement. Am Aufbau der Erdkruste ist es zu 6,7·10-4 % beteiligt. Höhere Konzentrationen liegen nur in den seltenen Mineralen Argyrodit 4 AgS·(Ge, Sn)S2 und Germanit 3 Cu2S·FeS·2 GeS2 vor.

Gewinnung. Ausgangsmaterialien zur Germaniumgewinnung sind Germanit und bei der Zinkverhüttung sowie bei der Verbrennung einiger Steinkohlensorten anfallende Flugstäube. Aus diesen Materialien wird nach Vorbehandlungen G. in Form des flüchtigen Germaniumtetrachlorids GeCl4 abgetrennt. Das Chlorid wird mit Wasser zu Germaniumdioxid hydrolysiert und dieses mit Wasserstoff zu elementarem G. reduziert. Das in der Halbleiterindustrie eingesetzte G. wird durch Zonenschmelzen auf eine solche Reinheit gebracht, daß es auf 1012 Ge-Atome nur ein Fremdatom enthält.

Verwendung. G. ist gut durchlässig für infrarote Strahlung wird deshalb für Fenster in IR-Spektrometern u. ä. verwendet. Als wichtiger Halbleiter findet G. in üblicherweise mit Arsen und Gallium dotierter Form ausgedehnte Anwendung zur Herstellung von Transistoren und anderen elektronischen Bauelementen. Außerdem ist es Bestandteil spezieller Legierungen.

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