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germànio

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Descrizione generale

sm. [sec. XIX; da Germania]. Elemento chimico di simbolo Ge, di peso atomico 72,64 e numero atomico 32. Scoperto nel 1886 da C. A. Winkler, la sua esistenza e le sue proprietà erano state previste con grande approssimazione 15 anni prima, in base al sistema periodico degli elementi, da Mendeleev, che lo aveva chiamato ekasilicio. Nella crosta terrestre il germanio è contenuto in una percentuale media di 6,7 g/t. Si rinviene in natura principalmente nei minerali solforati argirodite e germanite, ma una parte considerevole del germanio posto in commercio si ricava quale sottoprodotto dell'estrazione dello zinco dalla blenda, che in genere contiene piccole quantità di germanio. Il germanio puro si presenta come un metallo lucente di colore grigio, che fonde a 937,4 ºC e ha un peso specifico di 5,323. Ha spiccato carattere di semiconduttore, per cui viene utilizzato per la fabbricazione di transistor bipolari e unipolari, diodi, raddrizzatori di piccola potenza e dispositivi fotosensibili. A temperatura ambiente non viene in pratica attaccato dall'ossigeno e dall'umidità atmosferica, e solo ad alta temperatura l'ossigeno lo trasforma nel biossido GeO2.

Composti

In accordo con la sua posizione nel sistema periodico degli elementi, il germanio presenta nei suoi composti, che sono generalmente incolori e poco tossici, caratteristiche intermedie tra quelle non-metalliche del silicio e quelle prevalentemente metalliche dello stagno. Tali composti derivano dalle valenze 2 e 4 dell'elemento, ma la prima è poco stabile e i composti del germanio bivalente presentano carattere riducente e si ossidano facilmente a composti del germanio tetravalente. Il biossido GeO2 è una polvere bianca che si scioglie negli acidi forti concentrati formando i sali di germanio (IV), come il tetracloruro GeCl2, tutti facilmente idrolizzabili ripristinando il biossido; si scioglie inoltre negli alcali formando i germanati, come il metagermanato Na2GeO3 e l'ortogermanato Na4GeO4 di sodio. Oltre che in elettronica, il germanio viene usato in alcune leghe speciali (germanio-oro) per uso odontoiatrico e nelle apparecchiature ottiche (lenti e filtri); il germanato di magnesio, fluorescente, viene usato nella costruzione delle lampade a vapori di mercurio.

Impieghi

Storicamente il germanio è stato il primo materiale base utilizzato per la fabbricazione dei diodi a semiconduttore, ma successivamente si sono affermati industrialmente il silicio e l'arseniuro di gallio. Il germanio, infatti, non può venire utilizzato come semiconduttore al di sopra degli 80 ºC e non si presta alla fabbricazione con la tecnologia planare, che è alla base dell'industria dei circuiti integrati. Esso trova impiego come diodo con soglia di conduzione a tensione ridotta (ca. 0,7 V per il germanio, contro gli 1,1 V per il silicio e gli 1,47 V per l'arseniuro di gallio), come bolometro, come rivelatore di raggi X e nel settore fotovoltaico (celle solari, rivelatori fotovoltaici).