Germanyum kimyasal elementi 32 atom numarasına ve Ge işaretine sahiptir. Görünüş olarak silikonu(silisyumu) andırır ve sert, kırılgan ve parlaktır. Karbon grubunda bir metaloiddir ve bu gruptaki akranları olan silikon ve kalay ile kimyasal özellikleri paylaşır. Silisyuma benzer şekilde germanyum da kompleksler oluşturmak için doğal olarak oksijenle etkileşime girer.
Germanyum elementlerin tarihinde nispeten geç bulunmuştur çünkü nadiren yüksek konsantrasyonda bulunur. Yerkabuğundaki elementler arasında oransal bolluk açısından germanyum elli birinci sıraya yakındır. Periyodik tablosundaki konumu nedeniyle Dmitri Mendeleev 1869’da varlığını ve bazı özelliklerini tahmin ederek elemente ekasilikon adını vermiştir. Bu yeni element 1886 yılında Freiberg Üniversitesi’nde Clemens Winkler tarafından gümüş ve sülfürle birlikte arjirodit mineralinde keşfedilmiştir. Winkler elemente memleketi Almanya’nın adını verdi. Germanyum, çinkonun ana kaynağı olan sfaleritin yanı sıra gümüş, kurşun ve bakır cevherlerinden de ekonomik olarak çıkarılmaktadır.
Transistörler ve diğer elektrikli cihazlar yarı iletken germanyum elementini kullanır. Geçmişte germanyum, yarı iletken cihazların ilk on yılında kullanılan tek malzemeydi. Şu anda, ışık yayan diyotlar, güneş pili uygulamaları, kızılötesi optikler ve fiber optik cihazlar ana son kullanım alanlarıdır. (LED’ler). Germanyum maddeleri en son nanotel üretiminde ve polimerizasyon katalizörü olarak kullanılmaktadır. Bu elementin yapabildiği birçok yararlı organogermanyum bileşiğinden biri olan tetraetilgermanyum, organometalik kimyada kullanılır. Teknoloji için çok önemli bir bileşen germanyumdur.
Hiçbir canlının germanyuma temel bir bileşen olarak ihtiyaç duymadığına inanılmaktadır. Doğal germanyum molekülleri suda çözünmeme eğilimindedir ve tıpkı silikon ve alüminyum gibi düşük oral toksisiteye sahiptir. Bununla birlikte, halojen ve hidrojen içeren kimyasal olarak reaktif sentetik germanyum bileşikleri tahriş edici ve zehirleyici, sentetik çözünür germanyum tuzları ise nefrotoksiktir.
Germanyumun Tarihçesi
Rus kimyager Dmitri Mendeleev, 1869 yılında Kimyasal Elementlerin Periyodik Yasası üzerine hazırladığı raporda, karbon ailesinde silisyum ve kalay arasında yer alan bir boşluğu dolduracak bir element de dahil olmak üzere, keşfedilmemiş birkaç kimyasal elementin varlığını öngördü. Mendeleev periyodik tablosundaki konumu nedeniyle bu elemente ekasilisyum (Es) adını verdi ve atom ağırlığını 70 olarak belirledi. (daha sonra 72).
Yüksek gümüş konsantrasyonu nedeniyle 1885 yılının ortalarında Saksonya’nın Freiberg kenti yakınlarındaki bir madende argyrodite adı verilen yeni bir mineral bulundu. Bir bilim adamı olan Clemens Winkler, gümüş, sülfür ve yepyeni bir elementin karışımı olduğu ortaya çıkan bu yeni minerali inceledi. 1886’da Winkler yeni elementi çıkarmayı başardı ve antimona benzediğini keşfetti. İlk başta yeni elementin eka-antimon olduğunu düşündü, ancak kısa sürede bunun aslında eka-silikon olduğunu fark etti. Winkler bulgularını yayınlamadan önce yeni elementine neptünyum adını verme kararı aldı çünkü 1846’da yeni keşfedilen Neptün gezegeninin var olduğu matematiksel olarak da tahmin edilmişti.
Bununla birlikte, önerilen bir başka kimyasal element zaten “neptünyum” adını taşıyordu. (bugün neptünyum adını taşıyan ve 1940’ta keşfedilen element olmasa da).
Winkler yeni elemente germanyum (Latince Almanya anlamına gelen Germania teriminden türetilmiştir) adını vererek kendi ülkesini onurlandırmayı seçti. Ag8GeS6 ‘nın arjirodit olduğu deneysel olarak gösterildi. Bu yeni element arsenik ve antimon elementleriyle bazı benzerlikler gösterdiği için periyodik tablodaki doğru yeri tartışılıyordu, ancak Dmitri Mendeleev’in öngördüğü “ekasilikon” elementiyle olan benzerlikler bu yeri doğruladı. Winkler, 1887’de 500 kg Saksonya maden cevherinden elde edilen ilave malzemeyi kullanarak yeni elementin kimyasal özelliklerini doğruladı.
Ayrıca saflaştırılmış germanyum tetraklorürün (GeCl4) atom ağırlığını 72.32 olarak hesaplamış, Lecoq de Boisbaudran ise elementin kıvılcım spektrumundaki çizgileri karşılaştırarak 72.3 değerine ulaşmıştır.
İlk organogerman olan tetraetilgerman (Ge(C2H5)4) ve florürler, klorürler, sülfürler ve dioksit gibi diğer yeni germanyum bileşiklerinin hepsi Winkler tarafından yaratıldı. Bu bulgu Mendeleev’in element periyodikliği teorisinin önemli bir doğrulamasıydı çünkü bu bileşiklerden elde edilen fiziksel bilgiler onun tahminleriyle yakından eşleşiyordu.
Germanyumun 1930’ların sonlarına kadar zayıf iletken bir metal olduğuna inanılıyordu. Elektronik bir yarı iletken olarak yetenekleri 1945’ten sonra fark edildiğinde, germanyum o zamana kadar ekonomik olarak önemli hale gelmedi. İkinci Dünya Savaşı sırasında küçük miktarlarda germanyum, başta diyotlar olmak üzere birkaç benzersiz elektrikli cihazda kullanıldı. Nokta temaslı Schottky diyotları savaş sırasında radar darbelerini tanımlamak için yaygın olarak kullanılmıştır. 1955 yılında ilk silikon-germanyum bileşikleri üretildi. 1945’ten önce eriticiler yılda sadece birkaç yüz kilogram germanyum üretirken, 1950’lerin sonunda yıllık küresel üretim 40 metrik tona çıkmıştı.
Katı hal elektroniği, 1948 yılında germanyum transistörün icadı sayesinde sayısız kullanım alanına sahiptir. Bu sektör 1950’den 1970’lerin başına kadar germanyum pazarını genişletti, ancak daha sonra yüksek saflıkta silikon transistörlerde, diyotlarda ve redresörlerde germanyumun yerini almaya başladı.
Örneğin Fairchild Semiconductor 1957 yılında silikon cihazlar üretmek amacıyla kurulmuştur. Silikon daha iyi elektriksel özelliklere sahip olsa da, yarı iletken elektroniğin ilk günlerinde ekonomik olarak mümkün olandan çok daha yüksek bir saflık seviyesi gerektirir.
Bu arada, polimerizasyon katalizörlerinde, kızılötesi gece görüş cihazlarında ve fiber optik iletişim ağlarında kullanılması nedeniyle germanyum talebinde keskin bir artış oldu.
2000 yılında dünyadaki germanyum kullanımının %85’i bu son uygulamalar içindi.
Germanyum ABD hükümeti tarafından stratejik ve hayati bir malzeme olarak tanımlanmış ve 1987 yılında ulusal savunma stoku için 132 ton miktarına ihtiyaç duyulmuştur.
Germanyum arzı, silisyum arzının aksine, işletilebilir kaynakların varlığıyla sınırlandırılmıştır; silisyum sıradan kum ve kuvarstan elde edildiği için sadece üretim kapasitesiyle sınırlandırılmıştır. 1998 yılında silisyum kg başına 10 dolardan daha az bir fiyata satın alınabilirken, germanyumun kg fiyatı yaklaşık 800 dolardı.
Kaynak: Wikipedia
