Ge, atomnr. 32, molvekt 72,61 g, elektronkonfigurasjon: (Ar)+4s2-3d10-4p2, smeltepunkt 937,4 °C, kokepunkt 2830 °C, tetthet 5,323 g/cm³ (25 °C). Germanium har en varmeledningsevne på 0,602 W/cm/K ved 25 °C, omtrent som er gjennomsnittlig metall, litt mindre enn jern og litt mer enn tantal. Varmeutvidelseskoeffisienten er lav 0,00000575 pr. K ved 0 °C, litt mindre enn krom og iridium, men mer enn molybden og osmium. Helt rent germanium er en isolator, med en elektrisk motstandsevne på 46 ohm-cm, men selv ytterst små forurensninger øker ledningsevnen til halvledernivået. Det er diamagnetisk med en magnetiserbarhet på -76,84x10⁶ cgs-enheter. Germanium har få spektrallinjer i det synlige spekteret, de sterkeste ligger i ultrafiolett på 3039 og 3269 Å, men det er også en sterk linje i fiolett på 4227 Å.

Germanium hører til gruppe 14 i det periodiske systemet (også benevnt 4a eller hovedgruppe IV eller 4), og har (1995) 30 kjente isotoper og isomerer, hvorav fire, 70, 72, 73 og 74 er stabile og forekommer i naturen, mens 76 er radioaktiv med en halveringstid på 1,53 trilliarder år og også utgjør en betydelig del av naturlig germanium. Av naturlig garmanium på Jorda utgjør 70-isotopen 21,23 atom-%, 72 27,66 %, 73 7,73 %, 74 35,94 og 76 7,44 %, en ganske jevn og normal fordeling med den vanlige overvekten på de midterste partallsisotopene. Av de andre radioaktive har 68 en halveringstid med 270,82 dager, 71 11,43 dager, 69 39,0 timer og resten et par timer eller mindre.

Germanium 76 har den merkelige radioaktive egenskapen at den utstråler to betapartikler på en gang og går direkte over til den stabile selen 76 uten å være innom arsen 76. Germanium 76 er den letteste av de nuklidene som har det på denne måten, og den deler denne egenskapen med Se 82, Zr 96, Mo 100, Cd 116, Te 128, Te 130 og Nd 150. Årsaken til dette fenomenet er at den mellomliggende nukliden, i dette tilfellet As 76, trenger mer energi for å holde seg sammen enn Ge 76. For at det skal bli en overgang mellom Ge 76 og As 76 må det tilføres energi, derfor kan ikke overgangen gå av seg selv. Det kan derimot overgangen mellom Ge 76 og Se 76, som trenger mindre energi for å holde seg sammen enn Ge 76, og er den mest stabile nukliden med nukleontallet 76. Men å skyte ut to betapartikler (elektroner) på en gang er en ganske krevende prosess, og derfor har alle disse nuklidene svært lang halveringstid, alle ligger på 17 trillioner år eller mer.

HISTORIE
På den andre siden av Rhinen vokser det dype skoger, skoger som er så dype at det tar en lettutrustet rytter ni dager å komme gjennom dem fra vest til øst. På en blank vinterdag kan du se søyler av røyk stige opp fra skogholtene, en her, en der, en der borte. Under søylene bor det germanere; høyvokste, kraftige, stolte folk med lyse lugger og et blåøyd syn på tilværelsen. De stammer fra Mannus, Tuistos sønn, ingvaeonerne bor ved havet, herminonerne bor i midten og istvaeonerne i resten. De sitter ved bålene og hvesser stridsøksene sine. Dem skal de bruke på gallere og romere, på grekere og arabere, jøder og sigøynere, pakistanere og tyrkere, ja, kanskje kurdere, tamiler og vietnamesere også, hva vet jeg.

Germanerne holder det for et tegn på tapperhet å drive naboene bort fra hjemmene sine, slik at ingen tør å slå seg ned i nærheten av dem. Det er ingen tvil om at germanerne er de tøffeste av alle folk, for de kler seg i ugarvet skinn med det meste av kroppen bar, lever hovedsakelig av melk, ost og kjøtt, ingen av dem har noe bestemt landareale som sin private eiendom, de tilbringer hele livet med jakt- og krigsakitiviteter, de sparer på ordene og de som klarer å holde seg seksuelt avholdende lengst prises høyest av vennene sine, for de mener at kyskhet gjør unge menn høyere, sterkere og mer utspekulerte.

- - -

Etter å ha sørget for kornforsyningen og valgt ut kavaleriet sitt marsjerte Cæsar til distriktet hvor det ble sagt at de invaderende germanerne hadde forlagt seg. Han var på noen få dagsmarsjers avstand da det kom sendemenn fra dem med den følgende meldingen: 'Vi germanere har ingen aggressive hensikter mot det romerske folket, men vi er rede til å slåss hvis vi blir provosert til det, for det er skikken vår å stå imot alle angripere og ikke be om nåde. Vi vil bare si at vi ikke har kommet til Gallia av egen fri vilje, men fordi vi ble fordrevet fra hjemmene våre. Hvis dere romere vil være venner med oss, kan vi være til nytte for dere. Gi oss enten land å bo på eller la oss beholde det vi har vunnet med sverdene våre. Det eneste folket vi bøyer oss for er sveberne, som selv gudene ikke kan måle seg med. Det finnes ikke noen andre på Jorda som vi ikke kan beseire.'

Seinhøstes 1885 satt en germaner i laboratoriet sitt på gruveakademiet i Freiberg mellom Chemnitz og Dresden og felte sulfider fra en løsning av argyrodittkrystaller. Han var en brei, røslig kar, med grånende helskjegg og smått med hår på skallen. De ugarvede skinnklærne hadde han byttet ut med en laboratoriefrakk, og stridsøksa hadde han latt være igjen hjemme på landarealet sitt. Han var Clemens Alexander Winkler, professor i kjemiteknikk og analytisk kjemi ved gruveakademiet.

Dmitrij Ivanovitsj Mendelejev, som offentliggjorde det periodiske systemet sitt i 1869, gikk to år etter ut med en rekke spådommer om grunnstoffer som ennå ikke var oppdaget, men som ifølge systemet burde finnes et eller annet sted. Han utsa også detaljerte spådommer om de fysiske egenskapene til stoffene og ga dem foreløpige navn, som var sammensatt av navnet på grunnstoffet over det i det periodiske systemet + prefikset eka-, eller dvi- hvis det manglet to stoffer. Under aluminium mente han for eksempel at det manglet et stoff, som han kalte eka-aluminium, under bor manglet et stoff som han kalte eka-bor, og under silisium et stoff som han kalte ekasilisium. I 1875 oppdaget Lecoq de Boisbaudran et stoff som han i et anfall av nasjonalisme kalte gallium, og som viste seg å stemme forbløffende overens med ekaaluminium. I 1879 oppdaget Lars Fredrik Nilson et stoff som han i en ikke mindre nasjonalistisk stemning ga navnet scandium, og som viste seg å stemme bra overens med spådommene for ekabor.

Så ville skjebnen det slik at sommeren 1885 ble det i nærheten av en sølvåre i Himmelfürstgruven ved Freiberg funnet et nytt mineral som Albin Weisbach, professor i mineralogi på gruveakademiet, kalte argyroditt. Hienonymus Theodor Richter, kjemikeren som hadde oppdaget indium sammen med Ferdinand Reich, gjorde en blåserørsanalyse på mineralet og fant at det inneholdt sølv, svovel og spor av kvikksølv. Men Weisbach ba professor Winkler om å foreta en grundig kvantitativ analyse for å finne sammensetningen av mineralet.

Argyroditten besto av fine, stålgrå krystaller som liknet sølvglans og dannet et tynt lag på en malmåre som besto av sideritt, pyritt, rødsølverts og gedigent sølv. Winkler analyserte noen stuffer og kom fram til et gjennomsnittsinnhold på 75 % sølv og 18 % svovel. Hver gang manglet det 7 %, og han ble overbevist om at dette skyldtes et ukjent grunnstoff. Han mente at mineralet måtte være et tiosalt av sølv og at det nye grunnstoffet måtte høre til den samme analytiske gruppen som arsen, antimon og tinn. Derfor smeltet han noen pulveriserte argyrodittkrystaller med natriumkarbonat og svovel, løste smelten i vann og filtrerte fra bunnfallet. Han gjorde filtratet svakt surt med saltsyre og felte og filtrerte fra sulfidene av arsen og antimon. Nå var grunnstoffet nødt til å befinne seg i filtratet som en løsning av et natriumtiosalt. Men når han tilsatte mer saltsyre kom det bare ut rent svovel, ikke noe sulfid. Selv når han kokte inn filtratet til tørrhet fikk han ingenting annet enn natriumklorid.

Winkler jobbet uten stans i fire måneder for å lure det nye grunnstoffet ut av argyroditten, men uten å lykkes. 6. februar 1886 var han forbannet. Han hadde filtrert fra det utfelte svovelet slik han hadde gjort så mange ganger før og sto med en kolbe med klart filtrat i hendene. Han var lut lei hele argyroditten og tømte i ergrelsen en hel flaske med saltsyre oppi filtratet. Men til sin store glede og overraskelse så han at det straks dannet seg et tungt, flakete, hvitt bunnfall. Dette var sulfidet av det nye grunnstoffet, det løste seg lett i ammoniumhydroksyd og kunne felles igjen med et stort overskudd av saltsyre, for det hadde den overraskende egenskapen at det er helt uløselig i konsentrerte syrer, men lett løselig i vann og fortynnede syrer. Det dannet også et flyktig klorid som hadde kokt vekk de gangene han hadde prøvd å inndampe filtratene sine.

Han fikk et hardt anfall av akutt nasjonalisme, og da han kom til hektene igjen, kalte han det germanium. Han klarte å isolere det ved å oppvarme det tørre sulfidet i en hydrogenstrøm. Mendelejev hadde spådd et grunnstoff mellom antimon og vismut også og kalt det ekastibium. Winkler trodde at germanium passet inn der. 26. februar skrev Mendelejev selv en artikkel til Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft med en liste over egenskapene han forutså for ekastibium, og mente at germanium kanskje heller var et ekakadmium, mellom kadmium og kvikksølv, siden kloridet var løselig i vann og sulfidet var hvitt. Men Victor von Richter fra Breslau (Wroclaw) skrev til Winkler og sa at han trodde germanium var ekasilisium, og to dager senere kom en artikkel i Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft av Lothar Meyer, som hadde presentert et periodisk system samtidig med Mendelejev, hvor han sa at han trodde det samme. Winkler brukte opp forekomsten i Himmelfürstgruven for å bevise det, men etter å ha opparbeidet store mengder malm av lavere kvalitet fant han til slutt at egenskapene passet med ekasilisium.

Mendelejev hadde spådd følgende data for ekasilisium (dagens kjente germaniumverdier i parentes): atomvekt 72 (72,61), tetthet: 5,5 g/cm³ (5,323), hovedvalens: 4 (4), spesifikk varme: 0,073 cal/g/K (0,077), tettheten av dioksydet: 4,7 g/cm³ (4,228), kokepunktet til tetrakloridet: <100 °C (84), tettheten av tetrakloridet: 1,9 g/cm³ (1,8443).

Clemens Winkler ble født i Freiberg 26. desember 1838, men vokste opp i Zschopenthal, en landsby i Erzgebirge i Sachsen, hvor faren, Kurt Alexander Winkler, drev et blåfargeverk basert på koboltblått. Kurt Winkler var selv en velkjent kjemiker og metallurg som hadde studert hos Berzelius og Sefström og lært en nøyaktig laboratorieteknikk som han førte videre til sønnen. Han hadde satt opp et moderne metallurgisk laboratorium i tilknytning til blåfargeverket.

Sønnen lærte snart å bli glad i naturen, og faren lærte ham å identifisere og klassifisere planter, dyr og mineraler. Gutten fikk aldri sansen for å samle, han ville lære så mye som mulig om hver av tingene, men ønsket ikke å eie dem. 12 år gammel begynte han på gymnaset i Freiberg, hvor han studerte mineralogi under August Breithaupt. Han likte ikke fremmedspråk og lærte seg i stedet morsmålet så godt at avhandlingene og artiklene hans siden ble berømt ikke bare for det faglige innholdet, men også for et vakkert og feilfritt tysk.

Han fortsatte utdannelsen sin på realskolen i Dresden og deretter den tekniske skolen i Chemnitz og jobbet i laboratoriet til faren i feriene. Da han begynte på gruveakademiet i Freiberg i 1857 visste han allerede mer om analytisk kjemi enn det de lærte bort der, og hadde dermed sjansen til å oppnå en rask progresjon på skolen uten å gå glipp av de obligatoriske studentfestene og dansekveldene, en sjanse han benyttet vel.

Den første avhandlingen hans var om reaksjonene i Gay-Lussac-tårnene i svovelsyreanlegg. Han oppfant Winkler-gassbyretten for å studere gassene og skaffet seg en inntekt ved å produsere og selge nikkel og kobolt. I 1873 fikk han professoratet ved gruveakademiet. Det var vanlig at studentene der gikk med gummiforklær for å unngå å søle på seg farlige stoffer, men Winkler avskaffet forklærne og gikk i stedet inn for å lære dem en like perfekt og pinlig nøyaktig analyseteknikk som sin egen.

Winkler hadde også dikteriske evner og mange av sangene hans er bevart i sangboka til gruveakademiet. For å underholde gjestene sine skrev han ofte humoristiske kjemiske vers som de skulle synge mens han akkompagnerte på nesten hvilket instrument det skulle være. Han sa opp professoratet i 1902 og døde av kreft 8. oktober 1904.

Germanium er altså oppkalt etter germanerne, eller ganskje mer direkte Germania, navnet som romerne brukte om stedet hvor germanerne bodde, og som de kalte opp etter dem. Opprinnelsen til folkenavnet germaner er uklar og omstridt. Sannsynligvis er det opprinnelig et keltisk ord.

GEOLOGI
Germanium utgjør 0,00015 vekts-% av den øvre, faste jordskorpen, og ligger med det på 55.-plass mellom arsen og holmium. Sjøvann inneholder opptil ca. 0,000000005 % germanium, og det betyr en 42.-plass på statistikken der, sammen med xenon mellom wolfram og sølv. I universet som helhet er det betydelig mer utbredt, og utgjør etter vanlige estimater 0,000012 % av all masse totalt og 0,0007 % av alt som ikke er hydrogen eller helium, noe som gir en 28.-plass totalt, mellom selen og krypton.

Germanium er (1977) en hovedkomponent av 9 mineraler, 4 sulfider eller sulfid-arsenider og resten oksydasjonsprodukter av disse, 3 oksyd-hydroksyd-sulfater, 1 oksyd og 1 hydroksyd. De grunnstoffene germanium forekommer hyppigst sammen med er svovel med 7 mineraler, deretter følger oksygen og jern med 5, hydrogen med 4, kobber med 3, sink, arsen og bly med 2 og kalsium og sølv med 1 hver. Det er tydelig at germanium følger sulfidtypen av mineraler (d.v.s. at det er chalkofilt) mer enn de fleste andre grunnstoffer, og også de siderofile grunnstoffene som forekommer sammen med jern og konsentreres mer i Jordas indre enn på overflaten, noe som forklarer germaniummangelen her oppe, mens hyppigheten i universet, med en 28.-plass, stemmer bra overens med atomnummeret. Derimot liker det seg slett ikke sammen med den nære slektningen silisium, og danner ikke silikater. Men siden den kovalente radien til germanium og silisium er nokså like, inngår små mengder av germanium på silisiumposisjonene i svært mange silikater.

Argyroditt, Ag₈GeS₆, er et sølvgrått, rombisk mineral som kan inneholde mer eller mindre tinn i stedet for germanium. Noen krystaller kan se kubiske ut, og man trodde først at denne varianten var en allomorf som ble kalt canfielditt, men da det ble oppdaget at det var det samme mineralet, begynte man å bruke canfieldittnavnet på den rene tinnvarianten i stedet.

Germanitt, Cu₃(Ge,Fe)(S,As)₄, er et kubisk, mørkt rødliggrått mineral som er mest kjent fra Namibia i sørvest-Afrika.

Renieritt, Cu₃(Fe,Ge,Zn)(S,As)₄, er et tetragonalt mineral med psevdokubiske krystallformer som forekommer sammen med sink- og kobbermalmer i Katanga-provinsen i Zaire.

De største produsentene er USA, Kina, Taiwan, Belgia, Ukraina, Russland og Storbritannia.

KJEMI
Germanium er et sprøtt, gråhvitt, glinsende halvmetall som har den samme kubiske krystallformen som diamant og silisium ved romtemperatur. Hardheten oppgis i forskjellige kilder som 6 på Mohs skala, men 780 på Knoops skala, som tilsvarer nærmere 7 på Mohs. Det har en rekke forskjellige krystallformer ved høy temperatur og høyt trykk. En av dem, som er stabil over 120000 atmosfærers trykk, har samme struktur som hvitt tinn og metallisk ledningsevne.

Germaniumet holder glansen godt i luft ved romtemperatur, men brenner hvis det oppvarmes til det blir rødglødende. Det løser seg ikke i baser og ikke i saltsyre eller fortynnet svovelsyre, men okyderes til et vannholdig dioksyd av konsentrert varm svovelsyre, salpetersyre eller kongevann.

Det danner både to- og fireverdige forbindelser, de fireverdige er de klart vanligste og mest stabile, men de toverdige er atskillig mer stabile enn de tilsvarende for silisium. Det ubrukte elektronparet i slike toverdige forbindelser er kjemisk aktivt, og kan fungere som elektrondonor i noen komplekser. De eneste ekte treverdige forbindelsene er radikalene Ge(CH(Si(CH₃)₃)₂)₃ og Ge(N(Si(CH₃)₃)₂)₃, som har levetider på 3-12 måneder. Tendensen til å danne p -bindinger er enda svakere enn for silisium, men betraktelig sterkere enn for tinn. Det er kjent noen få germener, forbindelser med dobbeltbinding mellom germaniumatomer, og en forbindelse med dobbeltbinding mellom germanium og karbon. Alle er svært ustabile.

Ved hydrolyse av magnesiumgermanid, Mg₂Ge, dannes germaniumhydrider som kalles germaner. Også germanium danner kjedehydrider som digerman, Ge₂H₆, og trigerman, Ge₃H₈. Høyere germaner kan lages ved elektriske utladninger i monogerman. Opptil nonagerman, Ge₉H₂₀, er kjent. Monogerman eller bare german, GeH₄, er en gass som dekomponerer ved 350 °C, mens di- og trigerman er væsker. Begge er stabile i fravær av oksygen ved romtemperatur, men digerman dekomponerer ved 215 °C og trigerman ved 195 °C. Germanene antennes lett i luft, særlig de høyere, men ikke så lett som silanene. Som dem er de giftige. De løses i flytende ammoniakk og flere organiske løsningsmidler, men er uløselige i vann og i basiske vannløsninger. Monogerman reagerer som silan med kalium til germanylkalium, GeH₃K, et fast stoff med NaCl-liknende kubisk struktur.

Ved å redusere germaniumsalter i flytende ammoniakk med alkalimetaller fås Ge₉^4- som et stabilt ion. Andre germanider kan lages ved sammensmelting av germanium og alkalimetaller eller magnesium, men de fleste inneholder ikke virkelige anioner, og noen av dem er halvledere.

Germanium danner en rekke karbonylkomplekser med karbonmonoksyd alene eller med ett eller flere overgangsmetaller.

Organogermaniumforbindelser er generelt mindre stabile enn de tilsvarende silisiumforbindelsene og mer enn tinnforbindelsene. Generelt kan de lages ved reaksjon mellom et germanium(IV)halogenid og en grignardreagens eller litium-, kvikksølv- eller aluminiumalkylforbindelser. I de kjemiske egenskapene er organogermaniumforbindelsene svært like de tilsvarende silisiumforbindelsene.

Organogermaniumsyrer som (CH₃)₃GeCOOH er sterkere syrer enn de tilsvarende karbonforbindelsene (her 2,2-dimetylpropionsyre), men langt fra så sterke som de tilsvarende silisiumforbindelsene.

Det er kjent to germaniumnitrider, Ge₃N₂ og Ge₃N₄, det første et svart pulver og det siste et hvitt til lysebrunt pulver.

Germaniumimid, Ge(NH)₂, er et hvitt, amorft pulver som dekomponerer til dioksyd og ammoniakk i vann og spaltes ved oppvarming i luft.

Organogermaniumaminer som ((CH₃)₃Ge)₃N er omtrent like basiske som de tilsvarende karbonforbindelsene (her tris-1,1-dimetyletyl-amin), i motsetning til den tilsvarende silisiumforbindelsen som ikke reagerer basisk i det hele tatt. Germanium har i motsetning til tinn ganske stabile dialkylamider.

Ved oppvarming til rødglød brenner germanium i luft til germaniumdioksyd, GeO₂, et hvitt pulver som løses tungt i vann, men løses i baser slik at det dannes germanater og kan i motsetning til silisiumdioksyd løses i konsentrert saltsyre slik at det dannes tetraklorid. Det er kjent krystallformer med stabilitetsområder ved forskjellig temperatur og trykk som tilsvarer silisiumdioksydmodifikasjonene kvarts, stishovitt og kristobalitt.

Germanater kan også lages ved å smelte sammen oksydene. Alkaligermanatene er vannløselige, mens jordalkaligermanatene er tungt løselige i vann. De likner på mange måter silikatene, og kunne sikkert dannet en kompleks bergartskjemi hvis germanium hadde vært mer vanlig. Germanium inngår også i spormengder på silisiums plass i silikatmineraler. Men i motsetning til silisium, som aldri har høyere koordinasjonstall enn 4 mot oksygen, kan germanium også opptre med 5 og 6, slik at systematikken i germanatene blir litt annerledes. F.eks. er to av germaniumatomene 5-koordinert i K₂Ge₈O₁₇. Germanium danner også heksahydroksogermanat, Ge(OH)₆^2-. I fortynnede vannløsninger opptrer en blanding av oksohydroksoioner.

Germaniummonoksyd er et svart krystallinsk pulver som er uløselig i vann, men løses i klorvann og en blanding av hydrogenperoksyd og ammoniumhydroksyd. Det er uløselig i syrer og baser.

Det er mulig å lage et hvitt til gult, omtrent toverdig germaniumhydroksyd som ikke har noen veldefinert støkiometri. Av NaOH omdannes det til en brun substans som har Ge-H-bindinger.

Germaniumdisulfid, GeS₂, felles som et hvitt bunnfall når man leder hydrogensulfid inn i sterkt sure løsninger av fireverdig germanium. Det er ustabilt i vann og dekomponerer raskt i varmt vann til germaniumdioksyd og hydrogensulfid. Germaniummonosulfid, GeS, er gulrødt, uløselig i varmt vann, men løses litt i kaldt. Germaniumdiselenid, GeSe₂, er et oransje, krystallinsk stoff som er uløselig i vann. Det er også kjent monoselenid, ditellurid og monotellurid.

Germanium kan danne et acetat, (CH₃COO)₄Ge, med eddiksyre, og med overskudd av eddiksyre eller alkaliacetat kan det dannes både penta- og heksaacetatokomplekser.

Alkoksyder av germanium, f.eks. Ge(OC₂H₅)₄, kan lages ved reaksjon mellom germaniumtetraklorid, alkohol og aminer.

Tetrahalogenidene lages ved reaksjon mellom germanium og halogener. Fluoridet lages best ved oppvarming av bariumheksafluorogermanat. Fluoridet, GeF₄, er en fargeløs gass, kloridet, GeCl₄, en fargeløs væske, bromidet, GeBr₄, et gråhvitt og jodidet, GeI₄, et rødoransje krystallinsk stoff. De hydrolyserer langsomt i vann til vandig germaniumdioksyd og hydrogenhalogenidene. Med overskudd av hydrogenfluorid danner germaniumtetrafluorid heksafluorogermanationer. Hydrolysen av tetrakloridet er en likevektsreaksjon, den kan bare gjøres fullstendig ved å vaske vekk hydrogenkloridet. På samme måte kan germaniumdioksyd løst i saltsyre bare omdannes fullstendig til germaniumtetraklorid hvis kloridet destilleres fra løsningen. Også en rekke blandingshalogenider er kjent. Det eneste kjente kjedehalogenidet er Ge₂Cl₆.

Dihalogenidene er alle krystallinske stoffer, med et betydelig innslag av ionebinding mellom Ge og halogen. Fluoridet, GeF₂, kan lages ved å varme opp germanium og germaniumtetrafluorid til 100 °C. Det er et hvitt, krystallinsk stoff som er stabilt og løselig i vann, spesielt lettløselig ved høy temperatur. Krystallene består av polymere kjeder, dampen av oligomerer med 1-3 GeF₂-enheter. De andre dihalogenene lages på tilsvarende måte. Disse opptrer som enkeltmolekyler i dampfasen, hvor vinkelen mellom bindingene er 90-100 grader. Også jodidet er stabilt og vannløselig, mens de andre dekomponerer i vann. Difluoridet reagerer med løsninger av alkalifluorider til trifluorogermanater(II), GeF₃^-, som ikke hydrolyserer i vann, men oksyderes i luft til heksafluorogermanat(IV). Det er også mulig å lage triklorogermanater(II), f.eks, KGeCl₃.

Det er kjent en rekke pentafluorogermanatsalter, som NaGeF₅, men vanligst er heksafluorogermanater som K₂GeF₆, som kan lages ved å løse germaniumdioksyd i en vannløsning av flussyre og tilsette kaliumfluorid. Fluorogermanatene av alkalimetallene er generelt forholdsvis tungt vannløselige, men rubidium- og cesiumsaltene løses lett i varmt vann. Fluoroanionene er ikke så stabile som de til silisium, og hydrolyseres av baser.

Heksaklorogermanater kan lages ved reaksjon mellom saltsyre eller klorider og germaniumtetraklorid. Pentaklorokomplekser er vanskelige å stabilisere, men det kan gjøres med spesielt plasskrevende kationer, f.eks. trifenylmetyl.

Halogenerte monogermaner er gjerne fargeløse væsker. Kokepunktet ser ut til å øke med antall halogener og atomvekten av halogenene, mens frysepunktet generelt har en motsatt trend.

Germaniumoksyklorid, GeOCl₂, er en fargeløs væske som dekomponerer i vann og ved oppvarming i luft til over +20 °C.

Analyse:

Påvisning av germanium kan gjøres ved å løse prøven i salpetersyre eller svovelsyre, tilsette klorid forsiktig inntil alt kvikksølv-, sølv- eller blyklorid er felt, men ikke mer. Filtrer eller sentrifuger fra bunnfallet og kast det. Led deretter hydrogensulfid inn i løsningen og filtrer eller sentrifuger fra bunnfallet som danner seg, vask det med kaldt vann, tilsett 6 M ammoniumsulfid og rør godt om i 5 minutter med oppvarming på vannbad. Filtrer eller sentrifuger fra det som ikke er løst og kast det. Tilsett 6M saltsyre til løsningen såvidt reagerer surt. Filtrer eller sentrifuger fra evt. bunnfall av arsen-, antimon- eller tinnsulfid og kast det. Tilsett et overskudd med saltsyre. Hvis det danner seg et hvitt bunnfall, er det påvist germanium.

Atomabsorpsjonsspektroskopi er et alternativ for kvantitativ bestemmelse.

For analyse av spormengder av germanium er røntgenspektroskopi mest aktuelt. Nøytronaktiveringsanalyse er ikke så veldig effektivt, siden 75- og 77-isotopene og -isomerene dannes med dårlig utbytte og ikke har en overflod av særlig karakteristiske gammalinjer.

Fremstilling:

Utgangspunkt for germaniumfremstilling er sulfidmalmer og biprodukter (flyvestøv) fra sink-, bly- og kobberutvinning eller fra gass- og koksverk eller steinkullfyrte ovner, spesielt kullkraftverk. Råproduktet behandles med saltsyre og det flyktige tetrakloridet destilleres fra og renses ved fraksjonert destillasjon før det hydrolyseres til dioksyd og dioksydet reduseres til germanium ved å oppvarme det med karbon eller hydrogen. Hydrolysen av tetrakloridet er en likevektsreaksjon, den kan bare gjøres fullstendig ved å vaske vekk hydrogenkloridet.

Høy renhet kan fås ved sonesmelting, som går ut på å oppvarme en stang av råproduktet til smelting i en sone eller en serie soner ved hjelp av en eller flere induksjonsspoler som gjentatte ganger meget sakte føres fra den ene enden av stangen til den andre. Urenhetene løses lettere i smeltet germanium og føres med smeltesonen slik at de kan kuttes av i enden etter behandlingen.

Demonstrasjonsforsøk:

Germanium ble brukt i halvlederteknikken fra et tidlig tidspunkt, og en idé kan være å vise gamle (germaniumdioder, transistorer) og moderne germaniumkomponenter og hvordan de fungerer. Demonstrer og forklar sonesmelting, evt. med hjelp fra universitetet der du bor.

Eller hvorfor ikke prøve å lage en krystallradio? En krystallradio består hovedsakelig av en ledning som er forbundet med en antenne i den ene enden og jord i den andre. Mellom disse punktene kobler vi inn litt elektronikk. Først kobler du inn et sett høretelefoner (1000-2000 ohm) mellom antenna og jord et sted. Deretter kobler du en germaniumdiode (f.eks. IN34A) mellom høretelefonen og antenna. Lag så en tverrforbindelse som inkluderer høretelefonene og dioden og sett inn en variabel kondensator i tverrforbindelsen for å kunne velge bølgelengde. Til slutt lager du en tverrforbindelse utenom denne, hvor du kobler en spole som du kan lage selv ved å vikle en isolert ledning, gjerne en ganske tynn ledning av den typen som brukes i elektromagneter, en del ganger rundt en avlang pappskive eller liknende. Det er germaniumet i dioden som er krystallen i krystallradioen.

Noen viktige germaniumforbindelser:

Germaniumdioksyd, fargeløse heksagonale krystaller med tetthet 4,228 g/cm³, smeltepunkt 1115 °C. Tungt løselig i vann (0,0427 mol/l ved 25 °C, 0,102 mol/l ved 100 °C), løselig i konsentrert saltsyre. Det finnes også en tetragonal form med tetthet 6,239 g/cm³ og smeltepunkt 1086 °C som er uløselig i vann og syrer og tungt løselig i baser. Finnes også i allomorfer ved forskjellig trykk og temperatur som tilsvarer silisiumdioksydets kvarts, kristobalitt og stishovitt.

Germaniumtetraklorid, en fargeløs væske med tetthet 1,8443 g/cm³, smeltepunkt -49,5 °C og kokepunkt 84 °C, brytningsindeks 1,464. Hydrolyseres til dioksyd i vann, løselig i alkohol og eter, lettløselig i fortynnet saltsyre, uløselig i konsentrert saltsyre og svovelsyre. Virker ved kontakt sterkt irriterende på øynene og slimhinnene.

German, eller monogerman, en fargeløs gass med frysepunkt -165 °C, kokepunkt -88,5 °C og tetthet 1,523 g/cm³ som væske ved -142 °C. Spaltes ved oppvarming til 350 °C. Uløselig i vann, løselig i flytende ammoniakk og natriumhypokloritt. Tungt løselig i saltsyre.

Magnesiumortogermanat, et hvitt krystallinsk stoff, tungt løselig i vann (0,000086 mol/l), løselig i syrer, uløselig i baser. Sterk rød fluorescens ved belysning med ultrafiolette stråler.

BIOLOGI
Germanium har ingen veldokumenterte biologiske funksjoner og det er heller ikke kjent noen giftvirkning. En gjennomsnittsperson på 70 kg inneholder 5 mg og tar inn 0,4-1,5 mg germanium daglig i kosten. Grunnstoffet konsentrerer seg spesielt i blodet, men er også registrert i leveren og musklene. Det hevdes at det kan stimulere immunsystemet og stoffskiftet, spesielt oksygen- og kalsiumopptaket, og germanium har blitt populært i naturmedisinen. Noen germaniumforbindelser som ikke er giftige for pattedyr er derimot giftige for visse bakterier, og brukes derfor i medisinen. Enkelte er giftige for pattedyr også, f.eks. germanene og tetrahalogenidene.

UTNYTTELSE
I motsetning til silisium, som har vært med oss helt siden den tidligste steinalderen, begynte ikke utnyttelsen av germanium før i elektronikkalderen. Før andre verdenskrig brukte man radiorør av forskjellige sinnrike konstruksjoner til diverse funksjoner i elektroniske apparater som radioer og liknende. En diode er opprinnelig en slags lyspære med to elektroder (derav navnet) som elektronene svømmet fritt mellom gjennom vakuumet. Likerettere er spesielt viktige komponenter i elektronikken, og det ble etterhvert så vanlig å lage likerettere i form av dioder at diode og likeretter nærmest ble synonymt i elektronikken. Under krigen ble det forsket på halvlederlikerettere, og da National Defence Research Council i USA forsøkte å finne fram til et spesielt rent halvledermateriale i 1942, ble det oppdaget at germanium var særskilt godt egnet, og materialprisen steg på kort tid enormt. Snart kostet grunnstoffet 5 ganger så mye som gull. Transistoren ble oppfunnet i 1948 som en videreutvikling av germaniumdioden. Fordi silisium er mye billigere og også mer temperaturbestandig overtok dette grunnstoffet etterhvert det meste av halvlederteknikken. Men germaniumdioder gir lavere spenningstap (0,3 V mot 0,7 V for silisium) og har derfor blitt mer populære de siste årene. Germanium med en renhet på 99,999999999 % eller mer lages ved sonesmelting eller annen raffinering, og halvlederegenskapene kommer fram ved tilsetning av små mengder fremmedstoffer.

Silisium-germanium-transistorer er en ny teknikk med et tynt lag germanium i grunnskiktet i en bipolar transistor som ellers er laget helt av silisium. Den gir liknende effekt som galliumarsenid, indiumfosfid og andre dyre halvlederteknologier og kan operere med svært høy frekvens, lavt støynivå m.m. Satellittkommunikasjon, antikollisjonssensorer på biler og andre hastighetskrevende formål er foreslått.

Til nyere solceller for spesielle formål med en effektivitet opptil 32,3 % brukes flerlagsløsninger med f.eks. gallium- og indiumarsenid, silisium og germanium.

Germanium brukes også som legeringsmetall. Som germanium selv har germanium-gull-legeringer den egenskapen at de utvider seg ved størkning. Derfor brukes de til presisjonsstøping, og slike legeringer brukes mye til tannkroner. Små mengder germanium gjør tinn hardere og duraluminium mer valsbart.

Et av de viktigste bruksområdene for germaniummetall er som katalysator i polymeriseringsprosesser.

Halskjeder, medaljonger og liknende, til og med liggeunderlag av germanium har blitt populært som "naturmedisin" og påstås å virke mot nær sagt hva som helst.

Som silisium er germanium gjennomsiktig for infrarødt og både germanium og germaniumdioksyd, som også har denne egenskapen, brukes en del i infrarøde spektroskoper og detektorer og andre optiske instrumenter. Fiberoptikk er et nytt bruksområde som er i ferd med å overta som den største germaniumforbrukeren volummessig.

Germaniumkrystaller er også mye brukt i detektorer for gammastråling.

Germaniumdioksyd har en høy brytningsindeks og spredningsindeks og brukes som komponent i glassarter til bruk i vidvinkellinser og mikroskopobjektiver.

Magnesiumgermanat fluorescerer rødt og brukes til framstilling av fosforer.

Forskjellige organogermaniumforbindelser brukes i medisinen mot bakterieinfeksjoner m.m.

Organogermaniumforbindelser (f.eks. bis-2-karboksyetyl-germaniumseskvioksyd, HOOCCH₂CH₂Ge(O)-O-Ge(O)CH₂CH₂COOH) brukes også i kosttilskudd som sies å være bra bl.a. for immunsystemet, hjernen, oksygenomsetningen og kalsiumopptaket og forebygger kreft, impotens, overvekt, aldring, osteoporose, strålesyke og nesten alle andre problemer. Også kosmetiske germaniumprodukter markedsføres.

Omtrent 25 % av det germaniumet som brukes i elektronikken og optikken er i dag resirkulert.

Hovedkilder:

Prof.dr.phil. Haakon Haraldsen (Asch.konv.leks.5.utg.b.7)
CRC Handbook of Chemistry and Physics, 57th ed. 1976-77.
Per Kofstad, Uorganisk kjemi, Aschehoug, 1979.
Gunnar Hägg, Allmän och Oorganisk Kemi, Almqvist & Wiksell, 1966.
F.Albert Cotton og Geoffrey Wilkinson, Advanced Inorganic Chemistry, John Wiley & Sons, 1988.
Mary Elvira Weeks, Discovery of the Elements, Journal of Chemical Education 1968.
Gaius Julius Caesar & Aulus Hirtius "Commentares" Roma, 50 f.v.t., engelsk oversettelse av S.A. Handford, revidert av Jane F. Gardner, Penguin, London 1982.

:-) LEF