Germânio (Ge)

Principais propriedades

O germânio é um sólido cinza-prateado, duro e quebradiço, com brilho metálico e estrutura cristalina semelhante à do diamante. Comporta-se como semicondutor: praticamente isolante quando puro e frio, torna-se condutor à medida que a temperatura sobe ou que impurezas são introduzidas de forma controlada.

Uma característica que o distingue é a transparência à radiação infravermelha, faixa em que o vidro comum é opaco. O elemento também se expande ao solidificar e forma óxidos estáveis, com os estados de oxidação mais dois e mais quatro presentes em sua química.

Ocorrência na natureza

O germânio é escasso e disperso, com abundância na crosta terrestre da ordem de uma a duas partes por milhão. Minerais próprios como a argirodita e a germanita existem, mas são raros e sem importância econômica. O elemento aparece sobretudo acompanhando sulfetos de zinco e em certos depósitos de carvão, cujas cinzas chegam a concentrá-lo.

Processo de obtenção

A produção industrial é quase toda secundária, a partir de resíduos e poeiras geradas no processamento de minérios de zinco e, em alguns países, de cinzas de carvão. O elemento é separado na forma de compostos voláteis, depois convertido em óxido e reduzido a metal, que passa por refino em zona fundida até alcançar a pureza extrema exigida pela eletrônica e pela óptica.

Aplicações

O maior consumo está em óptica infravermelha: lentes e janelas de germânio equipam câmeras térmicas usadas em segurança, manutenção industrial e sistemas militares. Em telecomunicações, o dióxido de germânio dopa o núcleo das fibras ópticas para ajustar o índice de refração. O elemento também atua como catalisador na fabricação de resinas para embalagens, integra ligas de silício-germânio em circuitos de alta frequência, forma o substrato de células solares multijunção e serve de material para detectores de radiação gama de altíssima resolução.

Importância biológica

Não se conhece função biológica para o germânio em seres humanos, animais ou plantas. Suplementos à base de compostos orgânicos de germânio já foram comercializados com alegações terapêuticas, mas essas afirmações não têm respaldo científico e o uso foi associado a casos de lesão renal.

Riscos e precauções

O germânio metálico e seu óxido apresentam toxicidade baixa em condições normais, mas alguns compostos são bastante perigosos: o hidreto de germânio é um gás tóxico e inflamável, restrito a instalações industriais com sistemas de contenção. Poeiras finas do elemento devem ser evitadas por inalação. Produtos apresentados como suplementos de germânio não devem ser consumidos sem orientação médica. Em qualquer uso profissional, consulte a ficha de informações de segurança e profissionais habilitados.

História da descoberta

Clemens Winkler isolou o elemento em 1886, ao analisar a argirodita, um mineral de prata recém-descoberto em uma mina da Saxônia cuja composição não fechava. A lacuna nos resultados indicava a presença de algo desconhecido, e o novo elemento correspondeu ao eca-silício previsto por Mendeleev, reforçando a autoridade da tabela periódica. Em 1947, nos laboratórios da Bell, o primeiro transistor funcional foi construído com germânio.

Origem do nome

Vem de Germania, nome latino da Alemanha, escolhido por Winkler em referência ao seu país. O químico chegou a considerar outra denominação, mas optou pela homenagem nacional, seguindo o exemplo recente do gálio.

Isótopos relevantes

⁷⁴Ge (cerca de 36%), ⁷²Ge, ⁷⁰Ge, ⁷³Ge e ⁷⁶Ge em proporções menores.

Isótopos são átomos do mesmo elemento com quantidades diferentes de nêutrons. Eles compartilham o comportamento químico, mas diferem em massa e em estabilidade nuclear. Veja a definição no glossário.

Curiosidades

• Os primeiros transistores e diodos comerciais eram de germânio, depois substituído pelo silício, mais abundante e estável em temperaturas altas.
• Detectores de germânio hiperpuro estão entre os instrumentos mais sensíveis para identificar radiação gama e a assinatura de radionuclídeos.
• Uma lente de germânio parece opaca a olho nu, mas é praticamente transparente para o calor emitido pelos corpos.