Direkt zum Inhalt

Pfadnavigation

  1. Startseite
  2. Chemie
  3. 5 Periodensystem der Elemente
  4. 5.1 Ordnung in der Vielfalt der Elemente
  5. 5.1.1 Grundlagen
  6. Germanium

Germanium

Germanium kommt in der Natur in Form von Sulfiden vor, wird aber hauptsächlich als Nebenprodukt der Zinkgewinnung aus dem dort anfallendem GeO2 durch Reduktion mit Wasserstoff gewonnen. Es ist ein grauweißes, sprödes, reaktionsträges Element der 4. Hauptgruppe. Es weist Halbleitereigenschaften auf. Verbindungen leiten sich von der Oxidationsstufe IV ab. Für die Herstellung von Transistoren, optischen Geräten (Ge ist durchlässig für Infrarotes Licht) wird Germanium technisch genutzt.

Schule wird easy mit KI-Tutor Kim und Duden Learnattack

  • Kim hat in Deutsch, Mathe, Englisch und 6 weiteren Schulfächern immer eine von Lehrkräften geprüfte Erklärung, Video oder Übung parat.
  • 24/7 auf Learnattack.de und WhatsApp mit Bildupload und Sprachnachrichten verfügbar. Ideal, um bei den Hausaufgaben und beim Lernen von Fremdsprachen zu unterstützen.
  • Viel günstiger als andere Nachhilfe und schützt deine Daten.
Jetzt 30 Tage risikofrei testen
Your browser does not support the video tag.

Eigenschaften des Elements

Einordnung in das Periodensystem
der Elemente und Eigenschaften
Atombau
Ordnungszahl: 3232 Protonen
32 Elektronen
4. Periode4 besetzte Elektronenschalen
IV. Hauptgruppe4 Außenelektronen
Elektronenkonfiguration im GrundzustandAr 3d1 04s24p2
Elektronegativität1,8
Ionisierungsenergie in eV7,899
häufigste OxidationszahlenIV; II; -IV
Atommasse des Elements in u72,59
Atomradius in 10- 1 0m1,22
Ionenradius in 10- 1 0m0,53 (+4)
Aggregatzustand im Normalzustandfest

Stoffkonstanten und Häufigkeit des Vorkommens in der Natur

Dichte in Bild bei 25 °C5,32
Härte nach Mohs6
Schallgeschwindigkeit in Bild5410
Schmelztemperatur in °C937
spezifische Schmelzwärme in Bild477,89
Siedetemperatur in °C2830
spezifische Verdampfungswärme in Bild4517,28
Standardentropie S0 in Bild31
Wärmeleitfähigkeit in Bild bei 27 °C59,9
spezifische Wärmekapazität in Bild0,3083
Volumenausdehnungskoeffizient in 10- 3 Bild 
spez. elektrischer Widerstand in Bild0,04662
Anteil in der Erdhülle in % (Atmosphäre,
Wasser, Erdkruste bis 10 km Tiefe)
0,000 56

Bild
Germanium

Isotope des Elements 

In der Natur kommt Germanium als ein Gemisch aus fünf stabilen Isotopen und einem radioaktiven, sehr langlebigen Isoptop vor. Weiterhin sind noch 21 künstliche, radioaktive Isotope mit vergleichsweise kurzen Halbwertszeiten bekannt.

Ordnungszahl ZMassenzahl AAtommasse in uHäufigkeit
in %
Art der Strahlung
und Energie in MeV
Halbwertszeit
327069,924 25220,5%  
 7271,922 08227,4%  
 7372,923 4627,8%  
 7473,921 18136,5%  
 7574,922künstlichβ Bild: 1,282 min.
 7675,921 4057,8% 1,53 x 102 1a
 7776,923künstlichβ Bild: 2,911 h

Energieniveauschema

Bild

Weitere Eigenschaften

Germanium ist ein Halbmetall. Es weist eine grau-weiße Färbung auf und ist sehr spröde. Seine elektrische Leitfähigkeit ist bei Normalbedingungen sehr gering, steigt aber mit der Erhöhung der Temperatur an (Halbleiter). Die elektrische Leitfähigkeit kann außerdem durch Dotieren mit Fremdatomen erhöht werden. Im chemischen Verhalten ähnelt Germanium dem Silicium. Es ist zwar ziemlich reaktionsträge, lässt sich aber mit Sauerstoff zur Reaktion bringen. Dazu muss es stark erhitzt werden. Auch mit Halogenen reagiert das Element. Gegenüber verdünnten Säuren ist das Element stabil, geht aber beispielsweise mit konzentrierter Salpetersäure Reaktionen ein.

Entdeckung

Das Element Germanium wurde vom deutschen Chemiker CLEMENS WINKLER (1838-1904) entdeckt. Den Namen erhielt das Element von WINKLER zu Ehren seiner Heimat (lat. für Deutschland Germania). Bei den Untersuchungen erwies sich, dass dieses Element sehr ähnliche Eigenschaften aufwies, wie das von MENDELEJEW vorausgesagte Eka-Silicium. Das Vorhandensein eines solchen Elements wurde von MENDELEJEW angenommen, da sein Periodensystem noch Lücken aufwies. Der Nachweis des neuen Elements stellte einen wesentlichen Beweis für die Richtigkeit des Periodensystems dar.

Vorkommen/Herstellung

Germanium gehört zu den eher seltenen Elementen (46. Stelle der Häufigkeit). Seine Verbindungen sind in unterschiedlichen Mineralen in relativ niedrigem Massenanteil vorhanden. Die wichtigsten Minerale sind Germanit, Renierit, Argyrodit und Canfieldit. Fundstellen befinden sich besonders in Südafrika, in Kongo und Namibia, aber auch im Mansfelder Kupfererz sind Germaniumverbindungen enthalten. Germanium wird zum Teil aus den Erzen Germanit und Renierit gewonnen. Allerdings fällt ein großer Teil des benötigten Germaniums bei der Verhüttung von Metallerzen anderer Metalle an. Das Rohgermanium muss noch aufbereitet werden. Für einige Anwendungen wird hochreines Germanium in Form von Einkristallen benötigt.

Verwendung

Germanium spielt besonders in der Halbleitertechnik eine Rolle und wird zur Herstellung von Transistoren und Dioden benötigt. Außerdem stellt man Spezialgläser für Infrarotgeräte unter Einsatz von Germanium her. Als Legierungsbestandteil erhöht Germanium schon bei geringem Massenanteil die Härte der Werkstoffe.

Wichtige Verbindungen

- Germaniumsalze (erhöhen die Lichtbrechung von Glas)

Bau

Der Kristall weist eine dem Diamanten ähnliche Struktur auf. Im Gitter herrscht Atombindung.

Lernhelfer (Duden Learnattack GmbH): "Germanium." In: Lernhelfer (Duden Learnattack GmbH). URL: http://www.lernhelfer.de/index.php/schuelerlexikon/chemie/artikel/germanium (Abgerufen: 23. May 2025, 10:31 UTC)

Suche nach passenden Schlagwörtern

  • Feststoffe
  • Periodensystem der Elemente
  • PSE
  • Halbmetalle
  • Germanium
  • Element
Jetzt durchstarten

Lernblockade und Hausaufgabenstress?

Entspannt durch die Schule mit KI-Tutor Kim und Duden Learnattack.

  • Kim hat in Deutsch, Mathe, Englisch und 6 weiteren Schulfächern immer eine von Lehrkräften geprüfte Erklärung, Video oder Übung parat.
  • 24/7 auf Learnattack.de und WhatsApp mit Bildupload und Sprachnachrichten verfügbar. Ideal, um bei den Hausaufgaben und beim Lernen von Fremdsprachen zu unterstützen.
  • Viel günstiger als andere Nachhilfe und schützt deine Daten.

Verwandte Artikel

Die Elemente der 1. Hauptgruppe – Eigenschaften und wichtige Verbindungen der Alkalimetalle

Zur 1. Hauptgruppe des Periodensystems gehören die Elemente Wasserstoff, Lithium, Natrium, Kalium, Rubidium und Caesium. Wasserstoff, der in der ersten Periode steht, ist ein typisches Nichtmetall. Die übrigen Elemente der 1. Hauptgruppe werden auch Alkalimetalle genannt, sie sind weiche, reaktionsfähige Metalle.

Die Alkalimetalle geben leicht ihr Valenzelektron ab und sind daher sehr reaktiv. Sie kommen in der Natur nur in gebundener Form vor. Wasserstoff ist das häufigste Element im Universum.

Wissenstest, Analytik

Hier kannst du dich selbst testen. So kannst du dich gezielt auf Prüfungen und Klausuren vorbereiten oder deine Lernerfolge kontrollieren.

Multiple-Choice-Test zum Thema „Chemie – Qualitative und quantitative Analytik“.

Viel Spaß beim Beantworten der Fragen!

WISSENSTEST

Entwicklung der chemischen Industrie (1851-1900)

In der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts wurde die klassische Chemie vollendet. Den Anorganikern gelang die Systematisierung der Elemente im Periodensystem. In der organischen Chemie erkannte man die Vierwertigkeit des Kohlenstoffs und die daraus resultierende tetraedrische Konfiguration des Kohlenstoffatoms. Die verschiedenen Formen der Isomerie und ihre Bedeutung wurden nachgewiesen und richtig interpretiert, darunter auch das Schlüssel-Schloss-Prinzip enzymatischer Reaktionen. Die Physikochemiker formulierten die Hauptsätze der Thermodynamik und begründeten die chemische Kinetik.
Die fundamentalen naturwissenschaftlichen Entdeckungen führten auch dazu, dass großtechnische Prozesse immer besser beherrscht wurden und riesige Gewinne abwarfen. Die Verfahren zur Herstellung von Stahl und Schwefelsäure wurden revolutioniert. Eine besondere Entwicklung nahm die organische Synthesechemie durch die erfolgreiche technische Realisierung der Synthesen von Farbstoffen wie Indigo oder Arzneistoffen wie Aspirin. Dadurch bedingt erfolgte die Gründung vieler großer Chemieunternehmen wie der BASF und der BAYER AG, die heute noch führende Unternehmen in ihrer Branche sind.

Silicate

Silicate bilden den Hauptanteil der Erdkruste. Formal kann man sie aus Quarz (SiO 2 ) ableiten, indem man Siliciumatome durch andere Metalle ersetzt. Sie sind als bedeutende Baustoffe im Beton oder Ziegelstein, haben aber auch große Bedeutung als Katalysatoren, oder Waschmittelzusatz (Zeolithe), wo sie als Ionenaustauscher fungieren.

Großtechnische Herstellung von Schwefelsäure

Abgasreinigung, Doppelkatalyse, Gegenstromprinzip, Gleichgewichtsreaktion, Kontaktverfahren, Oleum, sauren Regens, Schwefelsäure, Schwefeltrioxid
Schwefelsäure ist mit einer Menge von etwa 150 Millionen Tonnen pro Jahr die am meisten produzierte Chemikalie der Welt. Die Herstellung von Schwefelsäure im sogenannten Kontaktverfahren erfolgt im kontinuierlichen Prozess und umfasst drei Teilschritte: Zuerst wird z. B. durch Verbrennung von Schwefel mit Luft Schwefeldioxid gewonnen, das dann katalytisch zu Schwefeltrioxid oxidiert wird. Letzteres wird schließlich mit Wasser zu Schwefelsäure umgesetzt.

Ein Angebot von

Footer

  • Impressum
  • Sicherheit & Datenschutz
  • AGB
© Duden Learnattack GmbH, 2025