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
Força dos Elementos
Elasticidade dos Elementos
Dureza dos Elementos
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.
Ponto de fusão dos elementos
Condutividade Térmica dos Elementos
Expansão Térmica dos Elementos
Capacidade de Calor dos Elementos
Calor de Fusão de Elementos
Calor de Vaporização dos Elementos
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.
Resistividade Elétrica dos Elementos
Suscetibilidade Magnética dos Elementos
Outras propriedades do Germânio
