جرمانيوم (Ge)

الاكتشاف والتاريخ

تاريخ الاكتشاف: 1886 · Clemens Winkler

كان هذا العنصر ضمن العناصر التي توقّعها ديميتري مندلييف في سنة 1869، وأطلق حينها عليه التسمية المؤقّتة «»إيكاسيليكون نظراً لموقعه في الجدول الدوري في مجموعة الكربون تحت عنصر السيليكون وفوق عنصر القصدير. كما خمّن أن تكون الكتلة الذرّية النسبية لهذا العنصر بمقدار 70، وهي قريبة بالفعل من القيمة التجريبيّة (72). في سنة 1885 اكتُشِفَ معدنٌ جديدٌ في منجمٍ في مدينة فرايبرغ الألمانية، وأُطلِقَ عليه اسم «أرجيروديت» . وُكّل حينها الكيميائي كليمنس فنكلر العامل في جامعة فرايبيرغ التكنولوجية بتحليل هذا المعدن، والذي تبيّن أنّه مُكوَّنٌ من الفضّة والكبريت، بالإضافة إلى وجود عنصر جديد. لم يتمكّن فنكلر في البداية من عزله، وبعد محاولات كثيفة استمرّت لعدّة شهور، استطاع فنكلر في سنة 1886 من عزل كبريتيد أبيض، والذي أدّى اختزاله إلى الحصول على العنصر الجديد. نظراً لشبهه بالإثمد (الأنتيموان) ، ظنّ فنكلر بشكلٍ أوّليٍّ أنّ العنصر الجديد قد يكون إيكاأنتيموان ، ولكن بعد التحقّق، تبيّن له أنّه عنصر إيكاسيليكون بال

الاستخدامات والتطبيقات

تنوّعت استخدامات الجرمانيوم عالمياً في سنة 2007 بين عدّة مجالات: 35% في مجال الألياف البصرية، و30% في مجال تطبيقات الأشعة تحت الحمراء، و15% في مجال تحفيز تفاعلات البلمرة، و15% في مجال التطبيقات الإلكترونية والخلايا الشمسية، و5% في تطبيقات متفرّقة. يتميّز أكسيد الجرمانيوم الرباعي (ثنائي أكسيد الجرمانيوم GeO2) بارتفاع قيمة معامل الانكسار وانخفاض قيمة التشتّت البصري ممّا يجعله ملائماً بشكلٍ كبيرٍ لعددٍ من التطبيقات البصرية، مثل العدسات واسعة الزاوية ، والأجهزة المجهرية، وفي نوى الألياف البصرية . حلّ ثنائي أكسيد الجرمانيوم (الجرمانيا) مكان ثنائي أكسيد التيتانيوم (التيتانيا) على هيئة عامل إشابة لألياف السيليكا، ممّا أدّى إلى حلّ مشكلة ارتفاع درجة الحرارة، والتي كانت تجعل الألياف البصرية هشّةً. بنهاية سنة 2002 شكّلت صناعة الألياف البصرية قرابة 60% من الاستخدامات السنوية للجرمانيوم في الولايات المتّحدة. تُصنّف سبيكة الجرمانيوم والإثمد والتيلوريوم ضمن المواد متَغيُّرة الطور المستخدَمة للتطبيقات

النظائر

Germanium occurs in five natural isotopes: 70Ge, 72Ge, 73Ge, 74Ge, and 76Ge. Of these, 76Ge is very slightly radioactive, undergoing double beta decay with a half-life of 2.02×1021 years. 74Ge is the most common isotope, having a natural abundance of 36.52% and 76Ge is the least common with a natural abundance of 7.75%. Apart from 76Ge, at least 27 other radioisotopes have been synthesized, ranging in atomic mass from 58 to 89. The most stable of these is 68Ge, decaying by electron capture with a half-life of 270.95 d. This is followed by 71Ge, also decaying by electron capture with half-life 11.468 d, and the rest are all less than two days, most under two hours.