המשקל הסגולי של גרמניום: תכונות, שימושים וטבלת ערכים
גרמניום הוא יסוד כימי מן הקבוצה הרביעית בתת־הקבוצה הראשית של הטבלה המחזורית. בצורתו היסודית הוא מוליך למחצה אופייני, לבן בגוון אפור ובעל ברק מתכתי.
בטבע גרמניום יוצר לעיתים רחוקות מינרלים תעשייתיים משלו, ולרוב הוא מצוי בפיזור: בעפרות גופריתיות של אבץ ונחושת, בסוגי פחם מסוימים ובשאריות אפר, וכן במינרלי סיליקט אחדים. משום כך מפיקים אותו בדרך כלל כתוצר לוואי של עיבוד חומרי גלם אחרים.
החומר משמש כמוליך למחצה בטרנזיסטורים ובסוגים אחרים של התקנים אלקטרוניים בתעשיית החשמל. הוא נמצא בשימוש נרחב גם באופטיקה תת־אדומה ובסיבים אופטיים.
לגרמניום אין חשיבות ביולוגית מוכחת עבור יצורים חיים. אין לראות בתרכובות גרמניום אמצעי ריפוי ללא ראיות רפואיות ובקרת בטיחות.
טבלת המשקל הסגולי של גרמניום
מאחר שגרמניום הוא חומר מורכב, אי אפשר לחשב באופן עצמאי את משקלו הסגולי בתנאי שטח. חישובים אלה נעשים במעבדות כימיות מיוחדות. עם זאת, המשקל הסגולי הממוצע של גרמניום ידוע ושווה ל־5,323 גרם/סמ״ק.
כדי להקל על החישובים, מובאת להלן טבלה ובה ערכי המשקל הסגולי של גרמניום וכן משקלו בהתאם ליחידות המידה.
| חומר | משקל סגולי (גרם/סמ״ק) | משקל 1 מ״ק (ק״ג) |
| גרמניום | 5,323 | 5323 |
תכונות הגרמניום
גרמניום יסודי הוא מתכת־למחצה שבירה, לבנה בגוון כסוף, בעלת סריג גבישי קובייתי מסוג יהלום. טמפרטורת ההתכה של החומר היא 938,25°C, טמפרטורת הרתיחה 2850°C וצפיפותו 5,33 גרם/סמ״ק.
תכונה ייחודית של גרמניום היא שצפיפותו גדלה בעת ההתכה. צפיפות גרמניום מוצק היא 5,323 גרם/סמ״ק ב־25°C, ואילו צפיפות גרמניום נוזלי היא 5,557 גרם/סמ״ק בטמפרטורה של 1000°C. תכונה זו קיימת גם ביסודות ובחומרים כגון צורן, אנטימון, גליום, ביסמוט, מים וצריום.
מבחינת תכונותיו האלקטרופיזיקליות גרמניום הוא מוליך למחצה בעל פער אנרגיה עקיף.
מבנים מסוממים ותרכובות מיוחדות מסוימות של גרמניום נחקרים בטמפרטורות נמוכות, אך בחישובים הנדסיים רגילים מתייחסים לגרמניום בראש ובראשונה כחומר מוליך למחצה ולא כמוליך־על מעשי.
בתנאים רגילים חומר זה עמיד בפני מים, אוויר, חומצות ובסיסים, אך מתמוסס בתמיסה בסיסית של מי חמצן וכן במי מלך.
לפי שיעורי השימוש בגרמניום, אפשר לחלק את יישומיו לתחומים הבאים:
- ייצור סיבים אופטיים — 35 אחוזים
- ייצור אופטיקה להדמיה תרמית — 30 אחוזים
- ייצור זרזים כימיים — 15 אחוזים
- שימוש באלקטרוניקה — 15 אחוזים
- שימוש במטלורגיה — 5 אחוזים
לגרמניום תכונות מצוינות לשימוש בייצור סוגים שונים של אופטיקה. שקיפותו הגבוהה לקרינה תת־אדומה מאפשרת להשתמש בו ביעילות לייצור עדשות תת־אדומות, רכיבים אופטיים, מנסרות וחלונות לחיישנים אופטיים. אולם השימוש העיקרי בגרמניום בתחום זה הוא בייצור מצלמות הדמיה תרמית.
באלקטרוניקה גרמניום משמש כרכיב בהתקני מיקרוגל וכחומר תרמואלקטרי יציב בסגסוגות תרמואלקטריות.
גרמניום משמש גם בפיזיקה גרעינית כחומר לגלאי קרינת גמא.