Germânio – Propriedades – Preço – Aplicações – Produção

Sobre o Germânio

O germânio é um metalóide brilhante, duro, branco-acinzentado no grupo carbono, quimicamente semelhante aos seus vizinhos do grupo estanho e silício. O germânio puro é um semicondutor com aparência semelhante ao silício elementar.

Resumo

Elemento	Germânio
Número atômico	32
Categoria do elemento	Metalóides
Fase em STP	Sólido
Densidade	5,323 g/cm3
Resistência à tração	135 MPa
Força de rendimento	135 MPa
Módulo de elasticidade de Young	103 GPa
Escala de Mohs	6
Dureza Brinell	N/D
Dureza Vickers	N/D
Ponto de fusão	938,3 °C
Ponto de ebulição	2820 °C
Condutividade térmica	59,9 W/mK
Coeficiente de Expansão Térmica	6 µm/mK
Calor específico	0,32 J/gK
Calor de fusão	36,94 kJ/mol
Calor da vaporização	330,9 kJ/mol
Resistividade elétrica [nanoOhm meter]	1E9
Suscetibilidade Magnética	−76,8e-6 cm3/mol

Aplicações de Germânio

Na espectroscopia gama, o germânio é preferido devido ao seu número atômico ser muito maior que o silício e o que aumenta a probabilidade de interação de raios gama. Além disso, o germânio tem menor energia média necessária para criar um par elétron-buraco, que é de 3,6 eV para o silício e 2,9 eV para o germânio. Isso também fornece a este último uma melhor resolução em energia. Um semicondutor de germânio grande, limpo e quase perfeito é ideal como contador de radioatividade. No entanto, é difícil e caro fazer cristais grandes com pureza suficiente. Por outro lado, para atingir a máxima eficiência, os detectores devem operar em temperaturas muito baixas de nitrogênio líquido (-196°C), pois em temperatura ambiente o ruído causado pela excitação térmica é muito alto. Como os detectores de germânio produzem a resolução mais alta comumente disponível hoje, eles são usados para medir a radiação em uma variedade de aplicações, incluindo monitoramento pessoal e ambiental para contaminação radioativa, aplicações médicas, ensaios radiométricos, segurança nuclear e segurança de usinas nucleares.

 

 

Produção e preço do Germânio

Os preços das matérias-primas mudam diariamente. Eles são impulsionados principalmente pela oferta, demanda e preços de energia. Em 2019, os preços do germânio puro estavam em torno de 3600 $/kg.

Fonte: www.luciteria.com

Propriedades mecânicas do Germânio

Força do Germânio

Na mecânica dos materiais, a resistência de um material é sua capacidade de suportar uma carga aplicada sem falha ou deformação plástica. A resistência dos materiais considera basicamente a relação entre as cargas externas aplicadas a um material e a deformação resultante ou alteração nas dimensões do material. Ao projetar estruturas e máquinas, é importante considerar esses fatores, para que o material selecionado tenha resistência adequada para resistir às cargas ou forças aplicadas e manter sua forma original. A resistência de um material é sua capacidade de suportar esta carga aplicada sem falha ou deformação plástica.

Para tensão de tração, a capacidade de um material ou estrutura de suportar cargas que tendem a se alongar é conhecida como resistência à tração final (UTS). O limite de escoamento ou tensão de escoamento é a propriedade do material definida como a tensão na qual um material começa a se deformar plasticamente, enquanto o ponto de escoamento é o ponto onde a deformação não linear (elástica + plástica) começa.

Veja também: Resistência dos Materiais

Resistência à tração final do Germânio

A resistência à tração final do Germânio é de 135 MPa.

Força de rendimento de Germânio

O limite de escoamento do Germânio é de 135 MPa.

Módulo de elasticidade do Germânio

O módulo de elasticidade de Young do Germânio é 103 GPa.

Dureza do Germânio

Na ciência dos materiais, a dureza é a capacidade de suportar o recuo da superfície (deformação plástica localizada) e arranhões. O teste de dureza Brinell é um dos testes de dureza de indentação, que foi desenvolvido para testes de dureza. Nos testes Brinell, um penetrador esférico duro  é forçado sob uma carga específica na superfície do metal a ser testado.

A dureza Brinell do Germânio é aproximadamente N/A.

O método de teste de dureza Vickers foi desenvolvido por Robert L. Smith e George E. Sandland na Vickers Ltd como uma alternativa ao método Brinell para medir a dureza dos materiais. O método de teste de dureza Vickers também pode ser usado como um método de teste de microdureza, que é usado principalmente para peças pequenas, seções finas ou trabalhos de profundidade de caixa.

A dureza Vickers do Germânio é aproximadamente N/A.

A dureza ao risco é a medida de quão resistente uma amostra é à deformação plástica permanente devido ao atrito de um objeto pontiagudo. A escala mais comum para este teste qualitativo é a escala de Mohs, que é usada em mineralogia. A escala Mohs de dureza mineral é baseada na capacidade de uma amostra natural de mineral riscar visivelmente outro mineral.

O Germânio tem uma dureza de aproximadamente 6.

Veja também: Dureza dos Materiais

Germânio – Estrutura Cristalina

Uma possível estrutura cristalina do Germânio é a estrutura cúbica de diamante de face centrada.

Nos metais e em muitos outros sólidos, os átomos estão dispostos em arranjos regulares chamados cristais. Uma rede cristalina é um padrão repetitivo de pontos matemáticos que se estende por todo o espaço. As forças de ligação química causam essa repetição. É esse padrão repetido que controla propriedades como força, ductilidade, densidade, condutividade (propriedade de conduzir ou transmitir calor, eletricidade, etc.) e forma. Existem 14 tipos gerais de tais padrões conhecidos como reticulados de Bravais.

Veja também: Estrutura Cristalina de Materiais

Estrutura Cristalina de Germânio

Propriedades Térmicas do Germânio

Germânio – Ponto de Fusão e Ponto de Ebulição

O ponto de fusão do Germânio é 938,3 °C.

O ponto de ebulição do Germânio é 2820 °C.

Observe que esses pontos estão associados à pressão atmosférica padrão.

Germânio – Condutividade Térmica

A condutividade térmica do Germânio é 59,9 W/(m·K).

As características de transferência de calor de um material sólido são medidas por uma propriedade chamada condutividade térmica, k (ou λ), medida em W/mK. É uma medida da capacidade de uma substância de transferir calor através de um material por condução. Observe que a lei de Fourier se aplica a toda matéria, independentemente de seu estado (sólido, líquido ou gasoso), portanto, também é definida para líquidos e gases.

Coeficiente de Expansão Térmica do Germânio

O coeficiente de expansão térmica linear do Germânio é de 6 µm/(m·K).

A expansão térmica é geralmente a tendência da matéria de mudar suas dimensões em resposta a uma mudança na temperatura. Geralmente é expresso como uma mudança fracionária no comprimento ou volume por unidade de mudança de temperatura.

Germânio – Calor Específico, Calor Latente de Fusão, Calor Latente de Vaporização

O calor específico do Germânio é 0,32 J/g K.

A capacidade calorífica é uma propriedade extensiva da matéria, o que significa que é proporcional ao tamanho do sistema. A capacidade calorífica C tem a unidade de energia por grau ou energia por kelvin. Ao expressar o mesmo fenômeno como uma propriedade intensiva, a capacidade calorífica é dividida pela quantidade de substância, massa ou volume, portanto a quantidade é independente do tamanho ou extensão da amostra.

O calor latente de fusão do Germânio é 36,94 kJ/mol.

O calor latente de vaporização do Germânio é 330,9 kJ/mol.

Calor latente é a quantidade de calor adicionada ou removida de uma substância para produzir uma mudança de fase. Essa energia quebra as forças atrativas intermoleculares e também deve fornecer a energia necessária para expandir o gás (o pΔV trabalho). Quando o calor latente é adicionado, nenhuma mudança de temperatura ocorre. A entalpia de vaporização é uma função da pressão na qual essa transformação ocorre.

Germânio – Resistividade Elétrica – Suscetibilidade Magnética

A propriedade elétrica refere-se à resposta de um material a um campo elétrico aplicado. Uma das principais características dos materiais é sua capacidade (ou falta de capacidade) de conduzir corrente elétrica. De fato, os materiais são classificados por essa propriedade, ou seja, são divididos em condutores, semicondutores e não condutores.

Veja também: Propriedades Elétricas

A propriedade magnética refere-se à resposta de um material a um campo magnético aplicado. As propriedades magnéticas macroscópicas de um material são consequência das interações entre um campo magnético externo e os momentos de dipolo magnético dos átomos constituintes. Diferentes materiais reagem à aplicação do campo magnético de forma diferente.

Veja também: Propriedades Magnéticas

Resistividade elétrica do Germânio

A resistividade elétrica do Germânio é 1E9 nΩ⋅m.

A condutividade elétrica e seu inverso, a resistividade elétrica, é uma propriedade fundamental de um material que quantifica como o germânio conduz o fluxo de corrente elétrica. A condutividade elétrica ou condutância específica é o recíproco da resistividade elétrica.

Suscetibilidade Magnética do Germânio

A suscetibilidade magnética do Germânio é -76,8e-6 cm³/mol .

No eletromagnetismo, a suscetibilidade magnética é a medida da magnetização de uma substância. A suscetibilidade magnética é um fator de proporcionalidade adimensional que indica o grau de magnetização do germânio em resposta a um campo magnético aplicado.