|  | ||||||
1,5.10-4 % van de aardkost (tot 16 km diepte) bestaat uit germanium; het is het 55e element in rangorde van voorkomen.
De belangrijkste mineralen zijn:
argutiet GeO2 argyrodiet Ag8GeS6 briartiet Cu2(Fe,Zn)GeS4 germaniet Cu13Fe2Ge2S16 reniériet (Cu,Zn)11(Ge,As)2Fe4S16 schauerteïet Cu3Ge(SO4)2(OH)6.3H2O stottiet FeGe(OH)6
Ook in steenkool en zinkblende komt germanium voor.
De belangrijkste vindplaatsen liggen in Rusland, Zuid-Afrika, Democratische Republiek Congo, Namibië, China, de Verenigde Staten van Amerika, Canada, Frankrijk, Oostenrijk, Italië en Groot-Brittannië, maar het commercieel winnen van deze mineralen voor de germaniumproductie neemt zeer sterk af.
De verbindingen voor de productie van germanium worden voornamelijk gewonnen uit de vliegas van kolengestookte centrales of verkregen als bijproduct bij de verwerking van zink-, koper- en looderts.
Germanium is afgeleid van Germania, de Latijnse naam voor Duitsland, het land waar dit element werd ontdekt.
Germanium werd in 1886 door C.A. Winkler ontdekt in argyrodiet, afkomstig uit een mijn in Saksen. Het bestaan van het element was - met beschrijving van eigenschappen - in 1871 door Mendelejev voorspeld. Hij noemde het ekasilicium.
Germanium werd bereid door het erts te smelten met natriumcarbonaat en zwavel, waarbij sulfiden van diverse elementen ontstonden. Na scheiding en zuivering werd germaniumsulfide in een waterstofstroom bij zeer hoge temperatuur gereduceerd.
Germanium wordt bereid door germaniumverbindingen eerst om te zetten in germaniumchloride (GeCl4). Dit wordt door destillatie gezuiverd en vervolgens met water omgezet in germaniumoxide (GeO2), dat tenslotte wordt gereduceerd met waterstofgas bij ca. 650 °C.
Het verkregen germanium wordt gezuiverd door herhaald zonesmelten. Voor toepassingen in de elektronica is zeer zuiver germanium vereist: voor de meest geavanceerde toepassingen ten hoogste 1 vreemd atoom op 1014 germaniumatomen.
De wereldproductie bedraagt ongeveer 90 ton per jaar. België is de belangrijkste producent van germanium.
Infraroodoptica
Germanium en germaniumoxide (in kristalvorm) laten infrarood licht door en worden gebruikt in infraroodapparatuur, zoals kijkers, camera’s, detectoren en periscopen. Met deze apparatuur is het mogelijk ‘s nachts waar te nemen.
In infraroodcamera’s bevat niet alleen de lens germanium(verbindingen), ook in het detectiegedeelte, waarin de straling wordt omgezet in een elektrisch signaal, wordt gebruik gemaakt van een germaniumverbinding.
De infrarooddetectoren zijn zo gevoelig, dat zij de temperatuur kunnen meten van de aandrijvingsmechaniek van de HST, zelfs als deze met een snelheid van 300 kilometer per uur langs de meetsonde raast.
In nachtkijkers wordt germanium meestal in combinatie met seleen gebruikt. Deze stoffen worden ook gebruikt bij de vervaardiging van glas, waarop beelden kunnen worden geprojecteerd, zoals in gevechtsvliegtuigen. In de toekomst verwacht men deze ook in auto’s te kunnen toepassen.
Projectorreflector
Voor hoogwaardige projectorreflectoren wordt een dunne laag germanium op het glas gedampt.
Transistor, diode
Voor deze toepassingen worden halfgeleiders gebruikt van germanium of germaniumarsenide, -selenide of -fosfide, gedoteerd met arseen of gallium. Als basis voor LED’s wordt een germanium-éénkristal gebruikt, met een laagje galliumarsenide of -fosfide.
Zonnecellen
In zonnecellen worden germanium-éénkristallen met ten hoogste 1 vreemd atoom op 1010 germaniumatomen, of een germaniumverbinding (arsenide, selenide of fosfide) als halfgeleider gebruikt. De stralingsenergie wordt in deze cellen direct omgezet in elektrische energie.
Zeer lichte en sterke zonnecellen in de ruimtevaart worden gemaakt van germanium met een laagje galliumarsenide.
Tandtechniek
Bij het vervaardigen en herstellen van gouden protheses (of onderdelen daarvan) wordt bij het solderen gebruik gemaakt van een eutectische germanium-goudlegering.
Toepassingen als niet-ontleedbare stof (element) of als legering:
detectie van gammastraling (tellen van fotonen met éénkristallen van Ge)
optische vezels
solderen van goud (12 % Ge/88 % Au)
supergeleiding (Nb3Ge)
thermokoppels en -generatoren (Ge/Si)
verhogen van de hardheid van tin (0,35 % Ge)
verbeteren van de walsbaarheid van aluminium
Toepassingen als ontleedbare stof (verbinding):
bereiding van optische vezels GeCl4 chemotherapie org. Ge-verbindingen bijv. bis(carbamoylethylgermanium)sesquioxide {(GeCH2CH2CONH2)2O3} detectie van gamma-straling Bi2(GeO3)3 fluorescerende verf MgGeO3 fosforescerende lampen Mg56Ge15O66F20 glas voor glaselektroden GeO2 groothoeklenzen GeO2 katalysator bij de bereiding vezels (polyesters, polyethers, PET) GeO2 NaH3Ge2O6 keramiek GeO2 met Na2O/TiO2 of K2O/Ta2O5) luminescentie (bij TL-buizen) GeO2 objectieven voor microscopen GeO2 scintillator voor gammastralen Bi4Ge3O12 volgen van de oliestroom in krakers 77Ge-koolwaterstoffen