Ciężar właściwy germanu, właściwości, zastosowanie i tabela wartości
German jest pierwiastkiem chemicznym czwartej grupy głównej układu okresowego. W prostej postaci jest typowym półprzewodnikiem o białej barwie z szarym odcieniem i metalicznym połyskiem.
W przyrodzie german występuje w rudach żelaza, rudach siarczkowych, a także w krzemianach wielu typów.
Materiał ten stosuje się jako półprzewodnik w tranzystorach i innych urządzeniach elektronicznych. Jest również szeroko wykorzystywany w optyce podczerwieni i optyce światłowodowej.
Dla organizmów żywych german nie ma potwierdzonego znaczenia biologicznego. Niektóre jego związki bywają jednak stosowane w preparatach, których skuteczność nie zawsze jest naukowo potwierdzona.
Tabela ciężaru właściwego germanu
German jest materiałem złożonym, dlatego samodzielne obliczenie jego ciężaru właściwego w warunkach polowych nie jest praktyczne. Takie obliczenia wykonuje się w specjalistycznych laboratoriach chemicznych. Średni ciężar właściwy germanu jest znany i wynosi około 5,35 g/cm³.
Dla uproszczenia obliczeń poniżej przedstawiono tabelę z wartościami ciężaru właściwego oraz masy germanu w zależności od jednostek.
| Materiał | Ciężar właściwy (g/cm³) | Masa 1 m³ (kg) |
| German | 5,35 | 5350 |
Właściwości germanu
German jest kruchym półmetalem o białej barwie ze srebrzystym odcieniem i kubicznej sieci krystalicznej typu diamentu. Temperatura topnienia wynosi 938,25 °C, a temperatura wrzenia około 2850 °C. Gęstość tego materiału wynosi około 5,33 g/cm³.
Charakterystyczną cechą germanu jest wzrost gęstości podczas topnienia. Gęstość stałego germanu wynosi około 5,327 g/cm³ przy 25 °C, natomiast gęstość ciekłego germanu wynosi około 5,557 g/cm³ przy temperaturze 1000 °C. Podobną cechę mają między innymi krzem, antymon, gal, bizmut, woda i cer.
Pod względem właściwości elektrofizycznych german jest półprzewodnikiem o pośredniej przerwie energetycznej.
W postaci domieszkowanej, jako cienka warstwa, german może przechodzić w stan nadprzewodzący w niskich temperaturach.
W normalnych warunkach german jest odporny na wodę, powietrze, kwasy i zasady. Rozpuszcza się jednak w alkalicznym roztworze nadtlenku wodoru oraz w wodzie królewskiej.
Zastosowania germanu można podzielić orientacyjnie na następujące obszary:
- produkcja światłowodów - około 35%,
- produkcja optyki termowizyjnej - około 30%,
- katalizatory chemiczne - około 15%,
- elektronika - około 15%,
- metalurgia - około 5%.
German ma bardzo dobre właściwości do produkcji różnych rodzajów optyki. Wysoka przezroczystość dla promieniowania podczerwonego pozwala stosować go do wytwarzania soczewek, elementów optycznych, pryzmatów i okien czujników. Najważniejszym kierunkiem jest jednak optyka dla kamer termowizyjnych.
W elektronice german stosuje się jako składnik urządzeń wysokiej częstotliwości oraz jako stabilny materiał termoelektryczny w stopach termoelektrycznych.
German znalazł również zastosowanie w fizyce jądrowej jako materiał do detektorów gamma.
Najczęstsze pytania
Czy gęstości materiału germanu można używać do dokładnych obliczeń?
Wartości gęstości i masy materiału germanu w tym artykule są wartościami referencyjnymi. Nadają się do wstępnych szacunków, ale obliczenia projektowe, budowlane, produkcyjne i inne obliczenia krytyczne trzeba sprawdzać na podstawie norm, kart technicznych materiału albo wyników pomiarów.
Dlaczego rzeczywista masa materiału germanu może różnić się od tabeli?
Rzeczywista masa materiału germanu zależy od składu, wilgotności, temperatury, porowatości, wielkości frakcji, klasy materiału i warunków pomiaru. Dlatego rzeczywiste wartości mogą różnić się od średnich danych tabelarycznych.
Jak obliczyć masę materiału germanu na podstawie gęstości?
Do obliczenia orientacyjnego użyj wzoru: masa = gęstość x objętość. Jeśli gęstość materiału germanu jest podana w kg/m³, a objętość w m³, wynik będzie w kilogramach.