Acum 137 de ani, chimistul german Clemens Winkler a descoperit un nou element chimic, pe care l-a numit germanium
COMEMORARE. Germaniul este un element chimic, notat cu simbolul Ge, al cărui număr atomic este 32. Este un metaloid lucios, dens, de culoare gri, ce posedă proprietăți chimice similare cu staniul și siliciul.
Germaniul pur este un semiconductor, având un aspect similar cu siliciul. Germaniul reacționează cu oxigenul, formând numeroși compuși, fiind astfel mult prea reactiv pentru a fi găsit în stare nativă pe Pământ. Principalele minerale ale germaniului sunt germanit, argirodit, renierit si canfieldit, toate fiind foarte rare.
În raport său cu Legea Periodică a Elementelor Chimice din 1869, chimistul rus Dmitri Ivanovich Mendeleev a prezis existența unor elemente chimice necunoscute, inclusiv cea a unui element care ar fi completat un loc vacant în grupa carbonului din Tabelul Periodic al Elementelor, plasat între siliciu și staniu. Datorită poziției în Tabelul Periodic, Mendeleev a numit elementul ekasilicon (Es), estimându-i greutatea atomică la valoarea de 72.0.
La mijlocul anului 1885, la o mină aflată lângă Freiberg, Saxony, un nou mineral a fost descoperit, fiind numit argirodit datorită conținutului înalt de argint.
Chimistul Clemens Winkler a analizat acest nou mineral, care s-a dovedit a fi o combinație de argint, sulf și un nou element; acesta va fi izolat de Winkler în 1886, determinându-se caracteristici similare cu cele ale stibiului.
Înainte de publicarea rezultatelor privind noul element, Winkler a decis ca elementul să fie numit neptunium, din moment ce recenta descoperire a planetei Neptun în 1846 a fost anunțată de predicții matematice. Cu toate acestea, numele de “neptuniu” a fost deja stabilit unui alt element (cu toate că nu este adresat elementului ce poartă numele de neptuniu, descoperit în 1940). Ca urmare, Winkler numește noul element germanium (din latinescul Germania) în onoarea țării sale. Argiroditul a fost dovedit empiric a avea formula Ag8GeS6.
Deoarece acest nou element prezenta anumite similarități cu arsenul și stibiul, se avea în vedere plasarea acestuia la locul său potrivit, dar similaritățile cu “ekasilicon” a confirmat acel loc. Pe baza a 500 kg de minereu din minele Saxoniei, Winkler a reușit să confirme proprietățile chimice ale noului element în 1887.Totodată a determinat masa atomică de 72.32 prin analiza tetraclorurii de germaniu (GeCl4), în timp ce Lecoq de Boisbaudran a ajuns la valoarea de 72.3 pe baza comparației liniilor spectrale ale elementului.
Winkler a reușit să prepare câțiva compuși noi ai germaniului, inclusiv fluoruri, cloruri, sulfuri, dioxid de germaniu și tetraetilgerman (Ge(C2H5)4), primul organogerman.
Pana spre finalul anilor 30, germaniul era considerat un metal slab conductor. Importanta economica a germaniumului nu a crescut decât după anul 1945, când proprietățile sale au condus la utilizarea sa ca și semiconductor eletronic. În timpul celui de-al Doilea Război Mondial, cantități mici de germaniu erau folosite în unele dispozitive electronice, în principal în diode.
Prima utilizare majoră a fost în cadrul diodelor Schottky, utilizate în detectarea radar din timpul Războiului.
Primele aliaje din siliciu și germaniu au fost produse în 1955. Înainte de 1945, doar câteva sute de kilograme de germaniu erau produse în topitorii anual, însă spre finalul anilor 50, producția anuală la nivel global ajunsese la 40 tone metrice.
Dezvoltarea tranzistorului pe baza de germaniu in 1948 a permis dezvoltarea aplicațiilor electronice. Începand cu anul 1950 până la începutul anilor 1970, acest domeniu a creat o piață crescânda pentru germaniu, acesta fiind ulterior înlocuit de siliciu de înaltă calitate în componența tranzistorilor, diodelor și redresoarelor.
De exemplu, compania care ulterior va deveni Fairchild Semiconductor a fost fondată în 1957 cu scopul de a produce tranzistori pe bază de siliciu. Siliciul prezintă proprietăți electrice superioare, dar necesită o puritate înaltă, care nu putea fi obținută în mod comercial la începutul electronicii semiconductoare.
Între timp, cererea pentru germaniul în comunicarea pe bază de fibră optică, sisteme cu infraroșu și catalizatori polimerici a crescut dramatic. Aceste utilizari reprezentau 85% din consumul de germaniu la nivel global în 2000. Guvernul american desemnase germaniul ca fiind un material strategic și critic, cerând suplimentarea a 132 tone metrice în rezerva națională pentru aparare, în 1987.
Germaniul diferă de siliciu în privința disponibilității surselor de exploatare, în timp ce rezerva de siliciu este limitată doar de capacitatea de producție (din moment ce siliciul provine din nisip și cuarț).
În timp ce prețul siliciului era mai puțin de 10$ per kg în 1988, prețul germaniului era de aproape 800$ per kg.
