น้ำหนักจำเพาะของเจอร์เมเนียม คุณสมบัติ การใช้งาน และตารางค่า

เจอร์เมเนียมเป็นธาตุเคมีในหมู่หลักที่สี่ของตารางธาตุ ในรูปธาตุเดี่ยวเป็นสารกึ่งตัวนำทั่วไป สีขาวแฝงเทาและมีความวาวแบบโลหะ

ในธรรมชาติ เจอร์เมเนียมแทบไม่ก่อตัวเป็นแร่เชิงอุตสาหกรรมของตนเอง แต่มักกระจายตัวอยู่ในสินแร่ซัลไฟด์ของสังกะสีและทองแดง ถ่านหินบางชนิด เถ้าตกค้าง และแร่ซิลิเกตบางชนิด จึงมักผลิตเป็นผลพลอยได้จากการแปรรูปวัตถุดิบอื่น

วัสดุนี้ใช้เป็นสารกึ่งตัวนำในทรานซิสเตอร์และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ชนิดอื่นของอุตสาหกรรมไฟฟ้า และยังใช้แพร่หลายในทัศนศาสตร์อินฟราเรดกับใยแก้วนำแสง

ยังไม่มีหลักฐานว่าเจอร์เมเนียมมีความสำคัญทางชีวภาพต่อสิ่งมีชีวิต ไม่ควรถือว่าสารประกอบเจอร์เมเนียมเป็นยารักษาโรคโดยไม่มีหลักฐานทางการแพทย์และการควบคุมความปลอดภัย

ตารางน้ำหนักจำเพาะของเจอร์เมเนียม

เนื่องจากเจอร์เมเนียมเป็นวัสดุซับซ้อน จึงไม่สามารถคำนวณน้ำหนักจำเพาะด้วยตนเองในสภาพภาคสนาม การคำนวณเหล่านี้ทำในห้องปฏิบัติการเคมีเฉพาะทาง อย่างไรก็ตาม น้ำหนักจำเพาะเฉลี่ยของเจอร์เมเนียมเป็นข้อมูลที่ทราบกัน คือ 5,323 กรัม/ซม.³

ตารางด้านล่างแสดงค่าน้ำหนักจำเพาะและน้ำหนักของเจอร์เมเนียมตามหน่วยวัด เพื่อให้คำนวณได้ง่ายขึ้น

คุณสมบัติของเจอร์เมเนียม

ธาตุเจอร์เมเนียมเป็นกึ่งโลหะเปราะสีขาวแฝงเงิน มีโครงผลึกลูกบาศก์แบบเพชร วัสดุมีจุดหลอมเหลว 938,25 °C จุดเดือด 2850 °C และความหนาแน่น 5,33 กรัม/ซม.³

ลักษณะเด่นของเจอร์เมเนียมคือความหนาแน่นเพิ่มขึ้นเมื่อหลอมเหลว โดยเจอร์เมเนียมของแข็งมีความหนาแน่น 5,323 กรัม/ซม.³ ที่ 25 °C ส่วนเจอร์เมเนียมเหลวมีความหนาแน่น 5,557 กรัม/ซม.³ ที่อุณหภูมิ 1000 °C ธาตุอื่นที่มีลักษณะนี้ ได้แก่ ซิลิคอน พลวง แกลเลียม บิสมัท น้ำ และซีเรียม

ในด้านคุณสมบัติทางไฟฟ้า เจอร์เมเนียมเป็นสารกึ่งตัวนำแบบแถบพลังงานอ้อม

โครงสร้างเจือสารและสารประกอบเจอร์เมเนียมพิเศษบางชนิดถูกศึกษาในอุณหภูมิต่ำ แต่ในการคำนวณทางวิศวกรรมทั่วไป เจอร์เมเนียมถือเป็นวัสดุสารกึ่งตัวนำเป็นหลัก ไม่ใช่ตัวนำยิ่งยวดสำหรับการใช้งานจริง

ภายใต้สภาวะปกติ วัสดุชนิดนี้ทนต่อน้ำ อากาศ กรด และด่าง แต่ละลายในสารละลายไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ที่เป็นด่างและกรดกัดทอง

หากแบ่งตามสัดส่วนการใช้งาน เจอร์เมเนียมใช้ในด้านต่าง ๆ ดังนี้:

• ผลิตใยแก้วนำแสง — 35 เปอร์เซ็นต์
• ผลิตอุปกรณ์ทัศนศาสตร์ถ่ายภาพความร้อน — 30 เปอร์เซ็นต์
• ผลิตตัวเร่งปฏิกิริยาเคมี — 15 เปอร์เซ็นต์
• ใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ — 15 เปอร์เซ็นต์
• ใช้ในงานโลหการ — 5 เปอร์เซ็นต์

เจอร์เมเนียมมีคุณสมบัติดีเยี่ยมสำหรับผลิตอุปกรณ์ทัศนศาสตร์หลายประเภท ความโปร่งใสต่อรังสีอินฟราเรดสูงช่วยให้ใช้ผลิตเลนส์อินฟราเรด อุปกรณ์ทัศนศาสตร์ ปริซึม และหน้าต่างเซนเซอร์เชิงแสงได้อย่างมีประสิทธิภาพ แต่การใช้งานหลักในด้านนี้คือการผลิตกล้องถ่ายภาพความร้อน

ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เจอร์เมเนียมใช้เป็นส่วนประกอบของอุปกรณ์ไมโครเวฟและเป็นวัสดุเทอร์โมอิเล็กทริกที่มีเสถียรภาพในโลหะผสมเทอร์โมอิเล็กทริก

เจอร์เมเนียมยังใช้ในฟิสิกส์นิวเคลียร์เป็นวัสดุสำหรับเครื่องตรวจจับรังสีแกมมา