Germaniumin ominaispaino, ominaisuudet, käyttö ja arvotaulukko
Germanium on alkuaineiden jaksollisen järjestelmän neljännen pääryhmän alkuaine. Yksinkertaisessa muodossaan germanium on tyypillinen valkoinen, harmahtava ja metallinkiiltoinen puolijohde.
Luonnossa germanium muodostaa harvoin omia teollisesti hyödynnettäviä mineraalejaan ja esiintyy useammin hajallaan sinkin ja kuparin sulfidimalmeissa, eräissä kivihiilissä ja tuhkajäännöksissä sekä joissakin silikaattimineraaleissa. Siksi sitä saadaan tavallisesti sivutuotteena muiden raaka-aineiden jalostuksessa.
Materiaalia käytetään puolijohteena transistoreissa ja muissa sähköteollisuuden elektronisissa laitteissa. Sitä käytetään laajasti myös infrapuna- ja kuituoptiikassa.
Germaniumilla ei ole todistettua biologista merkitystä eläville organismeille. Germaniumyhdisteitä ei pidä pitää hoitokeinoina ilman lääketieteellistä näyttöä ja turvallisuuden valvontaa.
Germaniumin ominaispainotaulukko
Koska germanium on ominaisuuksiltaan vaativa materiaali, sen ominaispainoa ei voida laskea itsenäisesti kenttäolosuhteissa. Nämä laskelmat tehdään erityisissä kemian laboratorioissa. Germaniumin keskimääräinen ominaispaino kuitenkin tunnetaan, ja se on 5,323 g/cm³.
Laskennan helpottamiseksi alla olevassa taulukossa esitetään germaniumin ominaispaino sekä germaniumin paino eri mittayksiköissä.
| Materiaali | Ominaispaino (g/cm³) | 1 m³:n paino (kg) |
| Germanium | 5,323 | 5323 |
Germaniumin ominaisuudet
Alkuaine germanium on hauras, valkoinen ja hopeanhohtoinen puolimetalli, jolla on timanttirakenteinen kuutiollinen kidehila. Materiaalin sulamispiste on 938,25 °C. Kiehumispiste on 2850 °C. Materiaalin tiheys on 5,33 g/cm³.
Germaniumin erityispiirre on tiheyden kasvaminen sulamisen yhteydessä. Kiinteän germaniumin tiheys on 5,323 g/cm³ lämpötilassa 25 °C, kun taas nestemäisen germaniumin tiheys on 5,557 g/cm³ lämpötilassa 1000 °C. Sama ominaisuus esiintyy myös piillä, antimonilla, galliumilla, vismutilla, vedellä ja ceriumilla.
Sähköfysikaalisilta ominaisuuksiltaan germanium on epäsuoran energiaraon puolijohde.
Eräitä erityisiä seostettuja germaniumrakenteita ja -yhdisteitä tutkitaan matalissa lämpötiloissa, mutta tavallisissa teknisissä laskelmissa germaniumia tarkastellaan ensisijaisesti puolijohdemateriaalina eikä käytännöllisenä suprajohteena.
Normaaliolosuhteissa tämä materiaali kestää vettä, ilmaa, happoja ja emäksiä, mutta liukenee vetyperoksidin emäksiseen liuokseen sekä kuningasveteen.
Germaniumin käyttö voidaan jakaa prosenttiosuuksien mukaan seuraaviin aloihin:
- Kuituoptiikan valmistus — 35 prosenttia
- Lämpökuvausoptiikan valmistus — 30 prosenttia
- Kemiallisten katalyyttien valmistus — 15 prosenttia
- Käyttö elektroniikassa — 15 prosenttia
- Käyttö metallurgiassa — 5 prosenttia
Germaniumilla on erinomaiset ominaisuudet erilaisten optisten tuotteiden valmistukseen. Suuri infrapunasäteilyn läpäisevyys mahdollistaa germaniumin tehokkaan käytön infrapunalinssien, optiikan, prismojen ja optisten anturien ikkunoiden valmistuksessa. Germaniumin tärkein tehtävä tällä alalla on kuitenkin käyttö lämpökameroiden valmistuksessa.
Elektroniikassa germaniumia käytetään mikroaaltolaitteiden osana ja vakaana termosähköisenä materiaalina termosähköisissä seoksissa.
Germaniumia käytetään myös ydinfysiikassa gammasäteilyilmaisimien materiaalina.